轻松读懂移动处理器 CPU微架构全解析
中低价位的智能手机势必成为 2013 年亮点,海量的千元以下甚至 600 元以下的智能手机、平板电脑将会在这一年推出,不过因为成本限制,它们在各方面的规格必然比更高价位的产品有所削弱,其中之一当然是必定搭载的应用处理器。
中低价位市场是 ARM 所最擅长的领域,目前它的产品线中除了像当年 Apple iPhone 1 所使用的 ARM11 内核外,还有接替 ARM11 的 Cortex-A5 以及接替 Cortex-A8 的 Cortex-A7。
ARM 微架构对比 | ||||||
ARM11 | Cortex A5 | Cortex A7 | Cortex A8 | Cortex A9 | Cortex A15 | |
解码能力 | 单路 | 单路 | 双路 | 双路 | 双路 | 三路 |
整数流水线 | 8 级 | 8 级 | 8 级 | 13 级 | 8 级 | 15 级 |
乱序执行 | 否 | 否 | 否 | 否 | 是 | 是 |
浮点单元 | VFP11 (流水线式) |
VFPv4 (流水线式) |
可选 VFPv4 (流水线式) |
VFPv3 (非流水线式) |
可选 VFPv3 (流水线式) |
VFPv4 (流水线式) |
SIMD(NEON) | 不具备 | 可选 MPE (128-bit) |
可选 MPE (64-bit) |
具备 (64-bit) |
可选 MPE (64-bit) |
具备 (128-bit) |
半导体制程 | 90nm | 40nm | 40nm | 65nm/45nm | 40nm | 32nm |
典型频率 | 412MHz | 0.3~0.8GHz | 0.8~1.2GHz | 0.6~1GHz | 1.2GHz | 2GHz |
1、Cortex-A5 是目前 Cortex-A 系列中最低阶的内核,和 ARM11 的 1.2 DMIPS/MHz 性能相比,Cortex-A5 达到了 1.57DMIPS/MHz;
2、Cortex-A5 具备 ARM 最新的 VFPv4 浮点单元和 128-bit NEON 向量处理单元。,相比之下 ARM11 只有老式的 VFP11;
3、Cortex-A5 的制程为 40nm,面积是 90nm 制程 ARM11 的一半。
4、Cortex-A5 可以提供单核、双核、四核等配置,像联发科就做了一个价格非常低的 Cortex-A5 四核方案,在低价位手机市场里竞争力非常强大。
5、Cortex-A7 的 DMIPS 性能是 1.9 DMIPS/MHz,Cortex-A8 是 2.0 DMIPS/MHz。
6、Cortex-A7 具备硬件整数除法、虚拟指令、40-bit 内存定址能力,所有 Cortex-A15 的程序都能在 Cortex-A7 上执行。
7、Cortex-A7 和 Cortex-A8 类似集成了一个低时延(10 周期)的 L2 Cache。
8、Cortex-A7 的整数流水线是 8 级顺序双发射,分支预测单元比 Cortex-A8 更先进,因此在分支预测能力和分支预测失败惩罚方面都会比 Cortex-A8 更好;
9、虽然不能像 Cortex-A8 那样双发射浮点或者 NEON 指令,但是 Cortex-A7 的浮点单元是流水线化设计。
10、在同样的制造工艺节点下,Cortex-A7 的面积是 Cortex-A8 的 1/3~1/2。
11、Cortex-A7 能实现单核、双核、四核等配置,而 Cortex-A8 只有单核配置。
12、Cortex-A7 在 ARM 的 big.LITTLE 策略中属于伴核角色,就是给 Cortex-A15 作为低负荷工作的杂役。
从定位上看,我们相信 Cortex-A5 在低价智能手机市场上会有相当夺目的表现,而 Cortex-A7 作为非伴核的单独产品时则更多的会在中低价平板电脑市场上攻城拔寨。