Cortex-A72處理器、Cortex-A57處理器、Cortex-A53處理器、Cortex-A15處理器、Cortex-A12處理器、Cortex-A9處理器、Cortex-A8處理器、Cortex-A7處理器、Cortex-A5處理器、ARM11處理器、ARM9處理器、ARM7處理器
再往低的部分手機產品中基本已經不再使用,這里就不再介紹。
而這一次,ARM只發布了一個大核心A72,與其配套的小核心依然是上一代的A53,沒有進一步發展,雖然ARM此前已經宣稱,A53將順序執行架構做到了極致。但是我們不認為就沒有可升級的余地。ARM不更新的原因,可能是在小核心上,A53的性能已經夠了,進一步升級無意義。
在這個A72的大核心上,ARM表示,Cortex-A72是其性能最出色、最先進的處理器,構建在Cortex-A57的基礎之上,性能可達Cortex-A15 3.5倍。不過,從架構圖和規格表上看,A72和A57并沒有本質的不同,仍舊最多四核心,一級二級的緩存容量都沒變,只是做了一些細節調整,比較明顯的變化是砍去了NEON SIMD引擎中的加密擴展功能,總線接口擴展到128bit。
所以,A72的性能提升可能來自于微架構的改進,譬如分支預測的效率等等。
A72號稱性能比A15處理器提升3.5倍,在同樣的工作負載下,功耗降低75%。搭配大小核心方案,功耗還能降低40%-60%看上去非常美好。
不過,我們要知道,按照ARM這種性能算法,A57比A15也有1.9倍的性能提升。那是建立在20nm對28nm工藝的基礎之上的。同樣,A72這個所謂3.5倍的性能提升,也是建立在16nmfinFET對28nm的工藝優勢上。
實際上,ARM的A57在同頻下相對于A15只有25%-30%的提升。1.9GHZ的A15跑specint2000,大約是1100分,1.7GHZ的A57跑specint2000是1250分。
按照ARM的比例,3.5倍的A72相比1.9倍的A57只提升了1.84倍,估計同頻A72相對于A57大約也是25%左右的提升。也就是1.7Ghz的A72跑Specint2000大約在1550分。
這個分數和蘋果的A8處理器差不多,而A8是1.4GHZ,ARM這個下一代的A72核心,同頻性能很可能還不如蘋果的A8。
不過A8用在手機上只是雙核心,而A72起步就是四核心,在頻率上,A72號稱能達到2.5GHZ,所以總體性能A72的處理器還是有優勢的。不過等A72在2016年上市的時候,蘋果A10可能都在路上了。
放到PC上去比較,A72大約還在酷睿2的等級,這個性能很不錯,但是不能與主流的Intel i7去比較,移動距離桌面還有很遠的距離。
多核心效率和內存性能大幅提升
CoreLink CCI-500最大的變化就是增加了一個“探聽過濾器”(Snoop Filter),從而使探聽控制不再局限于單個簇內部的CPU之間,可以擴展到整個處理器的所有核心。
過去,ARM雖然支持多核心,但實際上是四個核心一個簇,簇內部是有偵聽的,可以解決緩存一致性的問題,而簇之間是沒有的,所以從四核心到八核心會有一定的性能下降。
而ARM提倡的大小核恰恰是八核心的,這次增加“探聽過濾器”可以提升多核心的性能。
額外的開銷少了,內存的性能也跟著提升,ARM宣稱CoreLink CCI-500可以提升30%的內存性能。
在內存帶寬上,CoreLink CCI-500提升到了四通道128-bit內存位寬。這讓采用ARM公版設計的廠商可以支持更寬的內存帶寬,進而支持更高分辨率的顯示設備。
而過去,只有高通的處理器內存帶寬比較高,因為高通不使用ARM的一致性互聯架構,而是自己搞一套。而高通處理器的體驗也一直比較好。
在核心支持上,最多支持的CPU簇也從2個增加到4個,每個簇可以支持四個處理器,這樣算最多可以支持16個處理器,可以用于一些高性能領域。手機上因為功耗原因估計還會是8核心(大小四核心)作為主流。
對消費者來說,最實惠就是“探聽過濾器”帶來的效能提升和四通道128-bit內存位寬帶來的體驗提升。
Cortex-A53、Cortex-A57兩款處理器屬于Cortex-A50系列,采用64位ARMv8架構。
應用案例:三星Exynos 5433,Marvell PXA1928,聯發科MT6752,高通驍龍810等
ARM Cortex-A15處理器隸屬于Cortex-A系列,基于ARMv7-A架構。
Cortex-A15 MPCore處理器具有無序超標量管道,帶有緊密耦合的低延遲2級高速緩存,該高速緩存的大小最高可達4MB。浮點和NEON媒體性能方面的其他改進使設備能夠為消費者提供下一代用戶體驗,并為 Web 基礎結構應用提供高性能計算。Cortex-A15處理器可以應用在智能手機、平板電腦、移動計算、高端數字家電、服務器和無線基礎結構等設備上。
應用案例:三星Exynos 5250。三星Exynos 5250芯片是首款A15芯片,應用在了最近發布的Chromebook和Nexus 10平板電腦上面。Exynos 5250的頻率是1.7GHz,采用32納米的HKMG工藝,配備了Mali-604 GPU,性能強大。另外據傳三星下一代Galaxy S4將會搭載四核版的Exynos 5450芯片組,同樣應用Cortex-A15內核。另外NVIDIA Tegra 4采用A15內核。
2013中旬,ARM 發布了全新的Cortex-A12處理器,在相同功耗下,Cortex-A12的性能上比Cortex-A9提升了40%,同時尺寸上也同樣減小了30%。Cortex-A12也同樣能夠支持big.LITTLE技術,可以搭配Cortex-A7處理器進一步提升處理器的效能。
ARM Cortex-A9處理器隸屬于Cortex-A系列,基于ARMv7-A架構。
Cortex-A9 處理器的設計旨在打造最先進的、高效率的、長度動態可變的、多指令執行超標量體系結構,提供采用亂序猜測方式執行的 8 階段管道處理器,憑借范圍廣泛的消費類、網絡、企業和移動應用中的前沿產品所需的功能,它可以提供史無前例的高性能和高能效。
Cortex-A9 微體系結構既可用于可伸縮的多核處理器(Cortex-A9 MPCore多核處理器),也可用于更傳統的處理器(Cortex-A9單核處理器)??缮炜s的多核處理器和單核處理器支持 16、32 或 64KB 4 路關聯的 L1 高速緩存配置,對于可選的 L2 高速緩存控制器,最多支持 8MB 的 L2 高速緩存配置,它們具有極高的靈活性,均適用于特定應用領域和市場。
應用案例:德州儀器OMAP 4430/4460、Tegra 2、Tegra 3、新岸線NS115、瑞芯微RK3066、聯發科MT6577、三星 Exynos 4210、4412、華為K3V2等。另外高通APQ8064、MSM8960、蘋果A6、A6X等都可以看做是在A9架構基礎上的改良版本。
ARM Cortex-A8處理器隸屬于Cortex-A系列,基于ARMv7-A架構,是我們目前使用的單核手機中最為常見的產品。
ARM Cortex-A8處理器是首款基于ARMv7體系結構的產品,能夠將速度從600MHz提高到1GHz以上。Cortex-A8處理器可以滿足需要在300mW以下運行的移動設備的功率優化要求;以及需要2000 Dhrystone MIPS的消費類應用領域的性能優化要求。
Cortex-A8 高性能處理器目前已經非常成熟,從高端特色手機到上網本、DTV、打印機和汽車信息娛樂,Cortex-A8處理器都提供了可靠的高性能解決方案。
應用案例:TI OMAP3系列、蘋果A4處理器(iPhone 4)、三星S5PC110(三星I9000)、瑞芯微RK2918、聯發科MT6575等。另外,高通的MSM8255、MSM7230等也可看做是A8的衍生版本。
ARM Cortex-A7處理器隸屬于Cortex-A系列,基于ARMv7-A架構,它的特點是在保證性能的基礎上提供了出色的低功耗表現。
Cortex-A7處理器的體系結構和功能集與Cortex-A15 處理器完全相同,不同這處在于,Cortex-A7 處理器的微體系結構側重于提供最佳能效,因此這兩種處理器可在big.LITTLE(大小核大小核心伴侶結構)配置中協同工作,從而提供高性能與超低功耗的終極組合。單個Cortex-A7處理器的能源效率是ARM Cortex-A8處理器的5倍,性能提升50%,而尺寸僅為后者的五分之一。
作為獨立處理器,Cortex-A7可以使2013-2014年期間低于100美元價格點的入門級智能手機與2010 年500美元的高端智能手機相媲美。這些入門級智能手機在發展中世界將重新定義連接和Internet使用。
應用案例:全志Cortex-A7四核平板芯片,聯發科的MT6589。
Cortex-A5處理器可為現有ARM9和ARM11處理器設計提供很有價值的遷移途徑,它可以獲得比ARM1176JZ-S更好的性能,比ARM926EJ-S更好的功效和能效。另外,Cortex-A5處理器不僅在指令以及功能方面與更高性能的Cortex-A8、Cortex-A9和Cortex-A15處理器完全兼容,同時還保持與經典ARM處理器(包括ARM926EJ-S、ARM1176JZ-S和 ARM7TDMI)的向后應用程序兼容性。
應用案例:高通MSM7227A/7627A、高通MSM8225/8625。
ARM11系列包括了ARM11MPCore處理器、ARM1176處理器、ARM1156處理器、ARM1136處理器,它們是基于ARMv6架構,分別針對不同應用領域。ARM1156處理器主要應用在高可靠性和實時嵌入式應用領域,與手機關聯不大,此處略去介紹。
ARM11 MPCore使用多核處理器結構,可實現從1個內核到4個內核的多核可擴展性,從而使具有單個宏的簡單系統設計可以集成高達單個內核的4倍的性能。Cortex-A5處理器是ARM11MPCore的相關后續產品。
ARM1176處理器主要應用在智能手機、數字電視和電子閱讀器中,在這些領域得到廣泛部署,它可提供媒體和瀏覽器功能、安全計算環境,在低成本設計的情況下性能高達1GHz。
ARM1136處理器包含帶媒體擴展的ARMv6 指令集、Thumb代碼壓縮技術以及可選的浮點協處理器。ARM1136是一個成熟的內核,作為一種應用處理器廣泛部署在手機和消費類應用場合中。在采用 90G工藝時性能可達到600MHz以上,在面積為2平方毫米且采用65納米工藝時可達到1GHz。
應用案例:高通MSM7225(HTC G8)、MSM7227、Tegra APX 2500、博通BCM2727(諾基亞N8)、博通BCM2763(諾基亞PureView 808)、 Telechip 8902(平板電腦)。
ARM9系列處理器系列包括ARM926EJ-S、ARM946E-S和 ARM968E-S處理器。其中前兩者主要針對嵌入式實時應用,我們這里就主要針對ARM926EJ-S進行介紹。
ARM926EJ-S基于ARMv5TE架構,作為入門級處理器,它支持各種操作系統,如Linux、Windows CE和Symbian。ARM926EJ-S 處理器已授權于全球100多家硅片供應商,并不斷在眾多產品和應用中得到成功部署,應用廣泛。
應用案例:TI OMAP 1710。諾基亞N73、諾基亞E65、三星SGH-i600等手機采用的都是該處理器。
ARM7系列處理器系列包括ARM7TDMI-S(ARMv4T架構)和ARM7EJ-S(ARMv5TEJ架構),最早在1994推出,相對上面產品來說已經顯舊。雖然現在ARM7處理器系列仍用于某些簡單的32位設備,但是更新的嵌入式設計正在越來越多地使用最新的ARM處理器,這些處理器在技術上比ARM 7系列有了顯著改進。
作為目前較舊的一個系列,ARM7處理器已經不建議繼續在新品中使用。它究竟有多老呢?上面的Apple eMate 300使用的就是一款25MHz的ARM7處理器,夠古老了吧?