移動設備的CPU更新?lián)Q代的速度已經邁進了一個日新月異的階段,去年的Cortex-A8處理器將移動芯片的工作頻率帶到了1GHz的時代,而今年,全新的Cortex-A9處理器則直接讓手機、平板電腦這些便攜式移動設備邁入了雙核CPU的紀元。今天我們主要就是要來了解一下Cortex-A8/ Cortex-A9這兩代架構的處理器有什么實質上的區(qū)別,Cortex-A9又會對移動設備的性能表現(xiàn)帶來什么樣的提升。當然,從純粹的技術角度對兩款處理器進行深入了解需要極為豐富的專業(yè)知識,不僅晦澀難懂,而且比較枯燥,今天我們就盡量深入淺出,用最直白的介紹和大家一起分享兩款處理器的對比結果。
ARM Cortex-M 系列微處理器主要用于低成本和低功耗領域,如智能測量。人機接口設備。汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)。大型家用電器。消費性產品和醫(yī)療器械等領域。ARM Cortex-M3 內核搭載了若干種調試相關的特性。
目前,PCI總線已成為新一代個人計算機的標準總線,它是一種高性能的32/64位地址數(shù)據(jù)復用總線,總線時鐘頻率的0~33MHz。它不象ISA異步總線那樣把地址尋址和數(shù)據(jù)讀寫控制信號都交由微處理器產生,而是一種獨立于處理器的同步總線,可以支持猝發(fā)傳送。為支持即插即用功能,PCI總線規(guī)范定義了264字節(jié)的配置空間。由于PCI總線協(xié)議比較復雜,因而其接口電路實現(xiàn)起來比較困難,但采用通用PCI接口芯片即可很好地解決這個問題。
隨著當代科技的日益發(fā)展,數(shù)量巨大的各類設備的電源維護管理需要投入大量的人力、物力,像通信/ 電力設施所處環(huán)境越來越復雜,人煙稀少、交通不便、危險度高等都增大了維護的難度和費用。這對電源設備的監(jiān)控管理提出了更高的要求。電源監(jiān)控系統(tǒng)需要對系統(tǒng)中各狀態(tài)量進行監(jiān)視,還必須能對各供電支路進行控制和管理。維護管理人員可遠程進行數(shù)據(jù)查詢、控制等維護工作,并可利用友好的人機界面方便地得到需要的信息。
32位Arm? Cortex?-M3內核處理器適用于成本受限應用中的高性能、實時處理,并可以處理復雜任務。任何Arm? Cortex?-M3微控制器均提供高可擴展性,實現(xiàn)性能與成本的最佳平衡。小尺寸內核使其能夠用作小設備中的單核心,或在需要特定硬件隔離或任務劃分時,用作額外的嵌入式配套內核。得益于硅制造技術的進步,光刻工藝從180nm發(fā)展到90nm或以下,采用90nm光刻工藝時,內核的硅面積達到了0.03mm2。
Cortex-M3是一個32位處理器內核。內部的數(shù)據(jù)路徑是32位的,寄存器是32位的,存儲器接口也是32位的。CM3采用了哈佛結構,擁有獨立的指令總線和數(shù)據(jù)總線,可以讓取指與數(shù)據(jù)訪問并行不悖。這樣一來數(shù)據(jù)訪問不再占用指令總線,從而提升了性能。為實現(xiàn)這個特性,CM3內部含有好幾條總線接口,每條都為自己的應用場合優(yōu)化過,并且它們可以并行工作。但是另一方面,指令總線和數(shù)據(jù)總線共享同一個存儲器空間(一個統(tǒng)一的存儲器系統(tǒng))。換句話說,不是因為有兩條總線,可尋址空間就變成8GB了。
ARM Cortex-A8處理器是第1款基于ARMv7架構的應用處理器,處理器的主頻在600MHz到超過1GHz的范圍內,既能滿足低功耗移動設備的要求,又能滿足需要高性能的消費類應用的要求。當時發(fā)布的時候,被稱為有史以來ARM開發(fā)的性能最高、功率效率最高的處理器。Cortex-A8處理器的速率在600MHz到超過1GHz的范圍內,能夠滿足那些需要工作在300mW以下的功耗優(yōu)化的移動設備的要求;以及滿足那些需要2000 Dhrystone MIPS的性能優(yōu)化的消費類應用的要求。
Cortex-A7 處理器是一種由ARM公司推出的基于ARMv7-A架構的高能效處理器,從2012年底開始被廣泛用于低成本、全功能入門級智能手機。ARM Cortex?-A7 MPCore? 處理器是 ARM 迄今為止開發(fā)的最有效的應用處理器,它顯著擴展了 ARM 在未來入門級智能手機、平板電腦以及其他高級移動設備方面的低功耗領先地位。Cortex-A7 處理器的體系結構和功能集與 Cortex-A15 處理器完全相同,不同之處在于,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 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。
ARM Cortex-A9處理器是ARM處理器系列中性能比較高的一款產品,該款處理器采用了廣受支持的ARMv7架構,充分實現(xiàn)了其豐富性。Cor tex-A9處理器的設計是基于最先進的推測型八級流水線,該流水線具有高效、動態(tài)長度、多發(fā)射超標量及無序完成特征,這款處理器的性能、功效和功能均達到了前所未有的水平,完全能夠滿足消費、網絡、企業(yè)和移動應用等領域尖端產品的要求。
移動計算的發(fā)展速度幾乎超出了所有人的預期,在單核、雙核過去后,四核心潮流又涌動而來。雖然相比核心數(shù)量,核心架構的關注度要低一些,但它的重要性和進化幅度一點也不遜色。從早期的Cortex–A8,到目前主流的Cortex-A9,再到前不久三星發(fā)布的全球首款Cortex-A15架構處理器Exynos 5,核心架構的改進一直在穩(wěn)步向前。那么,架構變化是怎樣影響CPU性能的?Cortex-A15架構的處理器又有哪些優(yōu)勢呢?
ARM內核采用精簡指令集結構(RISC,Reduced Instruction Set Computer)體系結構。RISC技術產生于上世紀70年代。其目標是設計出一套能在高時鐘頻率下單周期執(zhí)行、簡單而有效的指令集,RISC的設計重點在于降低硬件執(zhí)行指令的復雜度,這是因為軟件比硬件容易提供更大的靈活性和更高的智能。與其相對的傳統(tǒng)復雜指令級計算機(CISC)則更側重于硬件執(zhí)行指令的功能性,使CISC指令變得更復雜。
ARM Cortex-A8處理器是第1款基于ARMv7架構的應用處理器,是有史以來ARM開發(fā)的性能最高、功率效率最高的處理器。Cortex-A8處理器的速率在600MHz到超過1GHz的范圍內,能夠滿足那些需要工作在300mW以下的功耗優(yōu)化的移動設備的要求;以及滿足那些需要2000 Dhrystone MIPS的性能優(yōu)化的消費類應用的要求。
ARM架構,過去稱作進階精簡指令集機器(Advanced RISC Machine,更早稱作:Acorn RISC Machine),是一個32位精簡指令集(RISC)處理器架構,被廣泛地使用在嵌入式系統(tǒng)設計。由于節(jié)能的特點,ARM處理器非常適用于行動通訊領域,符合其主要設計目標為低耗電的特性。
ARM是業(yè)界領先的微處理器技術供應商,提供最廣泛的微處理器內核,可滿足幾乎所有應用市場的性能、功耗和成本要求。ARM的技術將一個充滿活力的生態(tài)系統(tǒng)與超過1000個合作伙伴相結合,提供芯片,開發(fā)工具和軟件,以及超過900億個處理器,ARM的技術是計算和連接革命的核心,正在改變人們的生活和業(yè)務運營方式。
ARM 公司是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè),它是知識產權供應商,設計基于ARM體系的處理器;公司并不生產芯片,也不出售芯片,它轉讓設計方案給半導體廠商,由半導體廠商生產soc,并銷售,同時提供一些其他設計服務,比如物理IP,圖形內核和開發(fā)工具的設計。