ARM Cortex-A系列處理器性能分類比較

jhddxb · 發(fā)表于 2016-11-30 20:04

在如今這個電子產(chǎn)品泛濫的年代，僅僅靠品牌或是外觀已經(jīng)不足以辨別產(chǎn)品的優(yōu)劣，其內(nèi)置的處理器自然也就成為了分辨產(chǎn)品是否高端的標(biāo)準(zhǔn)之一。那么我們今天就不妨好好了解一下近幾年來電子產(chǎn)品中較為主流的RAM處理器。
ARM Cortex-A系列處理器性能分類比較

　　在這之前讓我們先簡單認(rèn)識一下處理器的架構(gòu)。所謂處理器架構(gòu)是CPU廠商給屬于同一系列的CPU產(chǎn)品定的一個規(guī)范，主要目的是為了區(qū)分不同類型CPU的重要標(biāo)示。目前市面上的CPU指令集分類主要分有兩大陣營，一個是intel、AMD為首的復(fù)雜指令集CPU，另一個是以IBM、ARM為首的精簡指令集CPU。不同品牌的CPU，其產(chǎn)品的架構(gòu)也不相同，例如，Intel、AMD的CPU是X86架構(gòu)的，而IBM公司的CPU是PowerPC架構(gòu)，ARM公司是ARM架構(gòu)。
　　下面我們將詳細(xì)了解近年來ARM公司發(fā)布的數(shù)款A(yù)系列處理器。ARM公司的Cortex-A系列處理器適用于具有高計算要求、運行豐富操作系統(tǒng)以及提供交互媒體和圖形體驗的應(yīng)用領(lǐng)域。
Cortex-A73
　　 ARM Cortex-A系列處理器性能分類比較

　　這是ARM 2016年發(fā)布的最新A系列處理器，Cortex-A73支持全尺寸ARMv8-A構(gòu)架，ARMv8-A是ARM公司的首款支持64位指令集的處理器架構(gòu)，包括ARM TrustZone技術(shù)、NEON、虛擬化和加密技術(shù)。所以無論是32位還是64位，Cortex-A73都可以提供適應(yīng)性最強的移動應(yīng)用生態(tài)開發(fā)環(huán)境。Cortex-A73包括128位 AMBR 4 ACE接口和ARM的big.LITTLE系統(tǒng)一體化接口，采用了目前最先進(jìn)的10nm技術(shù)制造，可以提供比Cortex-A72高出30%的持續(xù)處理能力，非常適合移動設(shè)備和消費級設(shè)備使用。預(yù)計今年晚些時候到2017年，Cortex-A73處理器將會逐漸覆蓋到我們合作伙伴的高端智能手機、平板電腦、翻蓋式移動設(shè)備、數(shù)字電視等一系列消費電子設(shè)備。
Cortex-A72
ARM Cortex-A系列處理器性能分類比較

　　Cortex-A72最早發(fā)布于2015年年初，也是基于ARMv8-A架構(gòu)，采用臺積電16nm FinFET制造工藝，Cortex-A72可在芯片上單獨實現(xiàn)性能，也可以搭配Cortex-A53處理器與ARMCoreLinkTMCCI高速緩存一致性互連（CacheCoherentInterconnect）構(gòu)成ARMbig.LITTLETM配置，進(jìn)一步提升能效。在相同的移動設(shè)備電池壽命限制下，Cortex-A72能相較基于Cortex-A15的設(shè)備提供3.5倍的性能表現(xiàn)，相比于Cortex-A57也有約1.8倍的性能提升，展現(xiàn)出了優(yōu)異的整體功耗效率。Cortex-A72是目前基于ARMv8-A架構(gòu)處理器中使用最廣泛的處理器之一，主要其應(yīng)用市場包括高端智能手機、大屏幕的移動設(shè)備、企業(yè)網(wǎng)路設(shè)備、服務(wù)器、無線基臺、數(shù)字電視。
Cortex-A57
ARM Cortex-A系列處理器性能分類比較

　　Cortex-A57是ARM針對2013年、2014年和2015年設(shè)計起點的CPU產(chǎn)品系列的旗艦級CPU，它也是ARM首次采用64位ARMv8-A架構(gòu)CPU，而且通過Aarch32執(zhí)行狀態(tài)，保持與ARMv7架構(gòu)的完全后向兼容性。除了ARMv8的架構(gòu)優(yōu)勢之外，Cortex-A57還提高了單個時鐘周期性能，比高性能的Cortex-A15 CPU高出了20%至40%。它還改進(jìn)了二級高速緩存的的設(shè)計以及內(nèi)存系統(tǒng)的其他組件，極大的提高了能效。Cortex-A57將為移動系統(tǒng)提供超高能的性能，而借助big.LITTLE，SoC能以很低的平均功耗做到這一點。其主要面對的是中高端電腦，平板電腦以及服務(wù)器產(chǎn)品。
Cortex-A53
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　　Cortex-A53同樣是采取了ARMv8-A架構(gòu)，能夠支持32位的ARMv7代碼和64位代碼的AArch64執(zhí)行狀態(tài)。A53架構(gòu)特點是功耗降低、能效提高。其目標(biāo)是28nm HPM制造工藝下、運行SPECint2000測試時，單個核心的功耗不超過0.13W。它提供的性能比Cortex-A7處理器的功率效率更高，并能夠作為一個獨立的主要的應(yīng)用處理器，或者搭配Cortex-A57處理器構(gòu)成big.LITTLE配置。Cortex-A53在相同的頻率下，能提供比Cortex-A9更高的效能。其主要面對的是中高端電腦，平板電腦，機頂盒，數(shù)字電視等。
　　Cortex-A35
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　　Cortex-A35是基于ARMv8-A 64位架構(gòu)設(shè)計的一款低功耗CPU，其目的是為了取代此前32位Cortex-A7和Cortex-A5兩顆老核心，采用和A53/A7類似的順序有限雙發(fā)射設(shè)計，同時融入了A72的一些新特性，并在前端重新設(shè)計了指令預(yù)取單元，提升了分支預(yù)測精度。此外，A35還采用了A53的緩存、內(nèi)存架構(gòu)，可配置8-64KB一級指令和數(shù)據(jù)緩存、128KB-1MB二級緩存，加入了NEON/FP單元，改進(jìn)了存儲性能，支持完整流水線的雙精度乘法，還為CPU核心、NEON流水線都配備了硬件保留狀態(tài)(獨立電源域)以提升電源管理效率。在同樣的工藝、頻率下，A35的功耗比A7低大約10%，同時性能提升6-40%。而對比A53，它可以保留80-100%的性能，但是功耗降低32%、面積縮小25%，能效提升25%。A35還可以和A53、A57、A72等大核心搭配，組成big.LITTLE混合架構(gòu)系統(tǒng)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)能效。其主要定位于低功耗的低端手機、可穿戴、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。
　　Cortex-A32
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　　這是ARM 新一代構(gòu)架中，唯一一個 32 位（ARMv7-A ）架構(gòu)的處理器，但 A32 就像是 32 位版的 A35，目標(biāo)很明顯，就是在效能比本來就逆天的 A35 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步控制功耗。A32 架構(gòu)主打芯片面積、功耗控制和能耗比，其停留在 32 位（ARMv7-A 指令集），指令預(yù)取單元針對效率進(jìn)行了重新設(shè)計，一、二級暫存、浮點和 DSP 操作性能則針對速度進(jìn)行了改進(jìn)，并引入了新的電源管理特性。其支持 TrustZone 安全加密、NEON SIMD 指令集、DSP / SIMD 擴展、VFPv4 浮點計算、虛擬硬件等。A32 可以在 32 位下提供和 A35 一樣的性能。但更低功耗，讓它的效能比（單位電能產(chǎn)出的性能）比 A35 還要高 10%、比 A5 高 30%、比 A7 高 25%。A35 可以透過提升頻率達(dá)到 A53 80-100% 性能，也就是說，A32 也可以在 32 位下達(dá)到同樣的性能等級，這時候的芯片面積只有 A53 的 68%，而功耗則只有 A53 的 61%。
　　在 64 位之下，A35 都有代替 A53 架構(gòu)的實力，而在 32 位中，A32 就已經(jīng)是完勝所有人的境界了，而且比起 64 位的 A35 架構(gòu)，32 位的 A32 更適合用在穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品上。
　　Cortex-A17
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　　A17仍然基于32位ARMv7-A指令集，初期會采用28nm工藝，后期進(jìn)化到20nm。本質(zhì)架構(gòu)和A12一樣都是雙寬度、亂序發(fā)射，僅僅是改進(jìn)了外部互聯(lián)，引入了新的一致性總線AMBA4 ACE，可以更快速地連接內(nèi)存控制器，從而改善性能和能效。得益于這個新的總線，A17可以支持多核心SoC的完整內(nèi)存一致性操作，能夠參與big.LITTLE雙架構(gòu)混合方案，在特定頻率、工藝、內(nèi)存條件下，A17的性能比A12提升大約40%。在某些特定的環(huán)境中，A17的性能已經(jīng)可以和A15處于一個檔次了，但是功耗更低、能效更高。雖然在命名上排在Cortex-A15之上，但其定位中端，而不是高端。
　　Cortex-A15
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　　Cortex-A15最早在2010年發(fā)布，基于32位ARMv7-A架構(gòu)。A15和A9同樣具備亂序執(zhí)行，但是Cortex-A15具備（兩倍）的指令發(fā)射端口和執(zhí)行資源，指令解碼能力也要高出50%，動態(tài)分支預(yù)測能力更強（采用了多層級分支表緩存），指令拾取帶寬更強（128 bit vs 64 bit），這些都能讓A15的流水線執(zhí)行具備更高的效率。除此以外，A15采用了VFPv4浮點單元設(shè)計，能執(zhí)行FMA指令以及硬件除法指令，相較而言A9的峰值向量浮點性能基本上只有A15的一半。Cortex-A15處理器可以應(yīng)用在智能手機、平板電腦、移動計算、高端數(shù)字家電、服務(wù)器和無線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等設(shè)備上。
　　Cortex-A9
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　　ARM Cortex-A9采用ARMv7-A架構(gòu)，目前我們能見到的四核處理器大多都是屬于Cortex-A9系列。 Cortex-A9 處理器的設(shè)計旨在打造最先進(jìn)的、高效率的、長度動態(tài)可變的、多指令執(zhí)行超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)，提供采用亂序猜測方式執(zhí)行的 8 階段管道處理器，憑借范圍廣泛的消費類、網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)和移動應(yīng)用中的前沿產(chǎn)品所需的功能，它可以兼具高性能和高能效。Cortex-A9 微體系結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(guān)聯(lián)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(yīng)用領(lǐng)域和市場。
　　Cortex-A8
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　　ARM Cortex-A8處理器，基于ARMv7-A架構(gòu)，是目前使用的單核手機中最為常見的產(chǎn)品。Cortex-A8處理器是首款基于ARMv7體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，能夠?qū)⑺俣葟?00MHz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(shè)備的功率優(yōu)化要求；以及需要2000 Dhrystone MIPS的消費類應(yīng)用領(lǐng)域的性能優(yōu)化要求。Cortex-A8 高性能處理器目前已經(jīng)非常成熟，從手機到上網(wǎng)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。
　　Cortex-A7
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　　Cortex-A7采用ARMv7-A架構(gòu)，它的特點是在保證性能的基礎(chǔ)上提供了出色的低功耗表現(xiàn)。Cortex-A7處理器的體系結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)側(cè)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(jié)構(gòu)）配置中協(xié)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。
　　Cortex-A5
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　　Cortex-A5處理器同樣基于ARMv7-A架構(gòu)，它是能效最高、成本最低的處理器，能夠向最廣泛的設(shè)備提供最基礎(chǔ)的 Internet 訪問。Cortex-A5 處理器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 - 一直到操作系統(tǒng)級別。Cortex-A5 處理器還保持與經(jīng)典 ARM 處理器（包括 ARM926EJ-S、ARM1176JZ-S 和 ARM7TDMI?）的向后應(yīng)用程序兼容性。其定位于從入門級智能手機、低成本手機和智能移動設(shè)備以及基礎(chǔ)工業(yè)設(shè)備。
　　為了給大家介紹一個更直觀的感受，請看下面這張圖
ARM Cortex-A系列處理器性能分類比較

　　如圖所示，綠色的部分都是v7-A的架構(gòu)，藍(lán)色的是v8-A架構(gòu)，基本上綠色都是可以支持到32和64位的，除了A32，只支持到32位。在右邊的每個部分，比如說需要高效能的最上面的A15-A73這個部分是最高效的，接下來就是比較注重整個效率的部分了，中間那個部分是比較高效率的，最下面那欄的是效率最好的，在電池的效能方面達(dá)到了最好的標(biāo)準(zhǔn)。
　　如果非要給他們一個排序的話，從高到低大體上可排序為：Cortex-A73處理器、Cortex-A72處理器、Cortex-A57處理器、Cortex-A53處理器、Cortex-A35處理器、Cortex-A32處理器、Cortex-A17處理器、Cortex-A15處理器、Cortex-A7處理器、Cortex-A9處理器、Cortex-A8處理器、Cortex-A5處理器。
ARM Cortex-A系列處理器性能分類比較

　　以上就是ARM Cortex-A系列處理器的基本資料，參照百度百科等多家網(wǎng)站整理轉(zhuǎn)載，如有不妥之處歡迎指正。希望對您有所幫助。

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krisunny · 發(fā)表于 2016-11-30 20:11

樓主用心了，內(nèi)容非常精彩。

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