移动处理器小教室:手机CPU深度介绍
泡泡网手机频道8月1日 上周的移动处理器小教室将CPU和GPU比喻为人类的左脑和右脑。在开讲今天的CPU深度课程前,我们先来个趣味小测试——如果你第一眼看到下图中的女郎是顺时针转的,说明你的右脑比较发达,如果是逆时针转,则是左脑比较发达。
骁龙的粉丝里有不少都是资深机友,那我们就把处理器那点事讲得深一点好了。想要成为移动处理器“大拿”,最关键的是理解三个概念:ARM、指令集和微架构。
做手机CPU就好像……盖房子。把各家芯片厂商比作建筑商的话,ARM就是建筑设计师。ARM定义了指令集,即“住户行为规范”,“住户”就是数据。此外,ARM还提供 “盖好的房子”,即ARM CPU内核。
说的技术点,前不久网上讨论热烈的各种术语,如ARM Cortex A8,A9,甚至A15等,都是ARM基于其v7指令集开发的 CPU内核。直接购买ARM CPU内核,也是业内多数芯片厂商的做法。
芯片厂商拿到标准的ARM CPU后,可以直接与移动处理器的其它组件整合,比如GPU、多媒体处理、调制解调器等等,制造出完整的“片上系统”,然后就可以给智能手机和平板电脑使用了。当然还有另一种方式,就是厂商学会“行为规范”,自己设计图纸。
两种方式的区别在于,直接给ARM设计好的“图纸”的,质量有保障,拿去就能用,省时省力,但各家厂商做出来的东西差异不大;而厂商学会“行为规范”的,则必须有强大的设计研发能力,依照实际需要量身打造新的图纸,一般会比ARM原生架构性能更强、功耗更低。
那么,骁龙是怎么诞生的呢?高通向ARM了解“住户的行为规范”后,自主设计了CPU这间“房子”,包括面积、户型、装修、家具,以及与其它“房间”(处理器其它组件)连接的走廊、过道、大门等,确保“住户”行动自如,高效有序,关键是还不费力。
自主设计CPU带来的好处是:比标准ARM CPU内核上市早;性能和功耗更加平衡;和其它组件的集成更为紧密。比如骁龙S3使用的Scorpion CPU,同样基于ARM v7指令集设计,但在流水线、Neon、总线、缓存等方面,与ARM Cortex A8/A9处理器完全不同。
骁龙S4系列所采用的Krait微架构也是一样,这个架构与ARM的A9和A15均没有从属关系,但由于其针对移动性和功耗控制进行了全新的底层设计,相比许多厂商统一使用的A15架构,在性能核功耗方面甚至更有优势。
举个简单的例子,假设A15这张“图纸”上的“房子”设计了4扇窗,那么使用A15架构的厂商设计出的“房子”也就都有4扇窗;而考虑到现在很多人喜欢更多采光,骁龙的Krait这张“图纸”设计的房子则可以拥有8扇窗、12扇窗,甚至整面整面的落地窗。这正是自主设计微架构的优势。
这种自主设计的优势,为骁龙带来了独特的异步多核架构。不同于其他品牌处理器只能使用ARM的同步多核架构,骁龙的多个内核可以分别运行于不同的电压和频率下,可以同时启动、关闭,也可以单独打开一个或多个,这就使得其功耗更低,用电更省。
相比之下,统一使用ARM同步多核架构的其他处理器,无论终端的使用需求是大还是小,其多个核都必须一同启动或关闭,这就造成了资源不必要的浪费,消耗了更多的电量。正因为此,骁龙的双核在许多性能上甚至可以赶超其他品牌的四核处理器。
了解不同CPU设计和制造方式后,再去看一些评测文章的时候,就不难理解为什么骁龙S4使用的双核Krait CPU,在评测中的表现甚至比一些竞品四核CPU还要强了吧——房子和房子,确实也是不一样滴!■
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