新闻中心

EEPW首页 > 嵌入式系统 > 设计应用 > ARM Cortex-A移动应用处理器产品简介

ARM Cortex-A移动应用处理器产品简介

作者:时间:2016-11-28来源:网络收藏

  Cortex-A57



  cortex-a57是ARM针对2013年、2014年和2015年设计起点的CPU产品系列的旗舰级CPU,它采用armv8-a架构,提供64位功能,而且通过Aarch32执行状态,保持与ARMv7架构的完全后向兼容性。在高于4GB的内存广泛使用之前,64位并不是移动系统真正必需的,即便到那时也可以使用扩展物理寻址技术来解决,但尽早推出64位,可以实现更长、更顺畅的软件迁移,让高性能应用程序能够充分利用更大虚拟地址范围来运行内容创建应用程序,例如视频编辑、照片编辑和增强现实。新架构可以运行64位操作系统,并在操作系统上无缝混合运行32位和64位应用程序。ARMv8架构可以实现状态之间的轻松转换。

  除了ARMv8的架构优势之外,Cortex-A57还提高了单个时钟周期性能,比高性能的Cortex-A15CPU高出了20%至40%。它还改进了二级高速缓存的的设计以及内存系统的其他组件,极大的提高了能效。Cortex-A57将为移动系统提供前所未有的高能效性能水平,而借助big.LITTLE,SoC能以很低的平均功耗做到这一点。

  高效率产品线:Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A53

  随着智能手机市场的崛起,最先出现的市场是入门级市场。在新兴市场,移动设备没有获得无线运营商的补贴,因此用户必须支付全价来购买移动设备,并且按月支付合约的服务费用。新兴市场的价格范围在150美元以下,并将很快降至75美元以下——我们需要一种不同类型的SoC设计来满足这些市场的需求。在Cortex-A9发布之后不久,ARM试图开发一款处理器来满足这一市场需求:这款产品的尺寸和功耗与旧款ARM926等功能性手机处理器大致相同,但性能高于在第一代智能手机中使用的arm11系列。2009年,我们发布了Cortex-A5,该设计通过有序单执行8级流水线实现了上述目标。利用这种简单流水线设计,我们可将功耗保持在非常低的水平。而简化的功能集,造就了ARM有史以来最高效的(每mW性能)应用处理器。

  在cortex-a5取得成功的基础上ARM又设计了目前已在入门级智能手机中得到大量应用cortex-a7处理器,形成了一个充满活力的智能手机处理器细分市场。随着Cortex-A5取得成功,下一个目标是开发能够匹配Cortex-A15的架构功能集的类似处理器,从而在big.LITTLE配对中将其与Cortex-A15结合使用。同时,该款处理器还应该在Cortex-A5的基础上提升性能,并具有与之相同的功效、和相似的功耗以及芯片大小。Cortex-A7通过添加部分双执行,增加TLB和内存结构,同时集成二级高速缓存,将单时钟周期性能提高了20%。

  高能效CPU产品线的最新成员利用了相同的8级有序流水线,但通过多种方式显著提升了性能,包括完全双执行流水线、更宽的内部总线、增强浮点和SIMD吞吐容量、更大的TLB,以及其他对存储器系统的改进。cortex-a53包括可选内部RAMECC保护,还提供外部总线选项,使得该处理器在移动和企业应用中都可以部署。

  A5-A7-A53.png

  除了微架构性能改进之外,Cortex-A53还增加了对ARMv8架构的支持,为独立入门级移动芯片设计,和包含多个Cortex-A53集群的可扩展企业应用引入64位功能,同时在高端移动系统中,将Cortex-A53和性能更强的Cortex-A57在big.LITTLE系统设计中配对使用。

  下图显示了连续几代高能效Cortex-ACPU的性能对比。因为采用最新的设计Cortex-A53能够提供比仅仅几年前的旗舰级CPU(Cortex-A9)出色的多性能。下图显示的性能比较测试是在相同频率下进行的。在物理实现中,Cortex-A53、Cortex-A7和Cortex-A5的8级流水线达到的频率和采用更长流水线的“big”Cortex-ACPU能达到的频率差距在15%之内。实际量产SoC频率存在很大差异,取决于流程选项和后端设计,我们已经看到Cortex-A7在采用28nm制程下可以达到1.2GHz、1.5GHz甚至更高的频率。

  A5-A7-A53+performance.png

  有关ARM的高效率产品线的更多信息,请参阅KinjalDave的博客——高效率、中端或高性能Cortex-A差异何在?

  有关Cortex-A53的更多信息,请参阅我早期的关于最新高效率Cortex-ACPU的博客——有关Cortex-A53的5大必备知识。

  移动应用处理器全面路线图

  本路线图将上述所有处理器都集中在单个图表中,展示了ARM所提供的高性能级别、中端级别、入门级别的移动应用程序处理器,以及所支持的高速缓存一致性互联组件。

  public+roadmap.png

  以上路线图展示了ARM三个级别的移动应用处理器产品路线图,我们未来产品的开发也将继续遵循这一路线。我们专门针对高端、中端和高效率这三个细分市场的处理器设计,使我们能够提供针对这三级智能手机和平板电脑市场的定制产品。

  为适当任务寻找适当处理器不再是难以决断的选择

  ARM的big.LITTLE技术旨在为消费者提供最佳整体用户体验——包括按需动态性能、更高的能效、“不发热”的耐用器件。市场上最早利用该技术的产品包括三星GS4(国际版)和三星Note3(国际版)。

  下图显示了将在2013年和2014年推出的采用未来设计的高端移动CPU子系统,将在2014年和2015年的设备中使用。它采用big.LITTLE电源管理技术,利用Cortex-A57的强大性能,并且提供高速缓存一致性互联(cci)功能,能够为GPU计算提供的IO一致性的支持。

  有关big.LITTLE的更多详细信息,请参见我近期在ARMTechCon2013上进行的有关big.LITTLE平台测量结果的演示(旨在展示性能改进和节能):big.LITTLE技术向完全异构全局任务调度迈进——Techcon演示文稿。

  另外,您可能希望阅读我早期论述该技术要点的博客——有关big.LITTLE的十大必备知识

  image025.png

  以上系统示意图展示了最先进的移动CPU设计,它采用Cortex-A57和Cortex-A53处理器,并且结合最新的mali_t760GPU。请注意,它具有2个big核心。从我们已经进行的性能测试来看,2个big核心似乎已经能满足当前工作负载。采用由Cortex-A15和Cortex-A7构成的当前最高端的移动SoC的拓扑结构示意图和下图也是非常类似。Cortex-A50系列处理器代表了将在2014年间问世的移动SoC的未来拓扑结构发展趋势…但ARM不会就此止步。我们将继续在低功耗CPU、GPU和系统设计领域开发新的创新技术,以此推动智能手机、平板电脑和新兴设备类型的创新,实现高效移动计算,提升全球数十亿用户的生活质量。

上一页 1 2 下一页

关键词: ARMCortex-A处理

评论


相关推荐

技术专区

关闭