详解ARM Cortex-A15架构的特点与性能

PChome | 编辑: 潘玮哲 2013-09-05 06:30:00原创 一键看全文

有采用四核 Cortex-A15 手机了吗?

这个问题其实来自于一些人的猜测,我们看见一些文章认为 Cortex-A15 的性能高但是功耗大,并不一定适用于手机。

这个问题放在一年前的话可能会有各种不同的答案,但是现在是 2013 年 8 月下旬,答案已经非常清晰:已经有采用四核 Cortex-A15 的手机上市,而且会有更多的采用 Cortex-A15 的手机上市,这也为 Cortex-A15 是否适用于手机的争论画上了一个句号。目前,明确可用于手机的 Cortex-A15 架构的四核移动处理器主要有两种,一种是三星的 Exynos Oct,另外一种是 NVIDIA Tegra 4。

三星公司在四月二十七日上市的 Galaxy S4 有多个型号,但是从处理器来分,就分为两种机型:高通 Snapdragon 600 和三星 Exynos 5410。

S600 其实类似于去年大红大紫的 APQ8064,CPU 微架构为 Krait 300,相对 APQ8064 的 Krait 微架构来说,它增加了硬件数据预取器,能预先将数据从内存中抓到 L2 cache 里。除此以外 Krait 300 还改善了分支预测的准确度,这些变化能改善 Krait 300 的 IPC(每周期指令)大约 15%,加上最高频率提升至 1.9GHz(取决于手机厂商,像 HTC One 就选择了较低的或者说和 APQ8064 上限一样的 1.7GHz),因此可以认为 S600 的 CPU 性能比之前的 S4 Pro 最多提升了大约 28.5% 左右,更接近于 Cortex-A15 的性能,不过它使用的制程和 S4 Pro 一样依然是 28nm LP,这个制程没有在漏电流上作优化,因此在耗电方面 S600 比 S4 Pro 更大。

为什么三星不选择单一型号处理器的方式呢?首先三星肯定要支持自家研发的处理器,这是毫无疑问的,因此基于 Cortex-A15 的 E5410 自然成了配置之一;其次是三星作为一家韩国公司,同时也是一家跨国公司,产品需要卖向全球,有些的确已经迈向了 4G LTE,有些则还是 3G 世代,面对世界各地的通信制式、合作运营商的要求以及全球行销的潜规则,高通方面的产品是不得不考量的,因此在这里也把定位比较接近的 S600 作为另一种配置以支持LTE。

三星 Galaxy S4 GT-I9500 主电路板正面

三星 Exynos 5410 管芯图
深色部分是四核 A15 区域
粉红色部分是四核 A7 区域

在国际版的 GT-I9500(以及中国大陆区的联通版、电信版)采用的三星 Exynos 5 Octa 内部型号为 Exynos 5410,CPU 部分是一组四核 Cortex-A15 1.6GHz 加另一组四核 Cortex-A17 1.2GHz 的搭配方式。不过 E5410 只支持 big.LITTLE 模式里的 IKS(核内切换器),不支持 GTS(全局任务调度)模式,因此看上去虽然有物理上的八个内核,但是本质上同一时间内最多只能实现同时使用四核 A15 或同时使用四核 A7,如何切换则是由根据当前任务的负荷性质决定。

NVIDIA Tegra 4 推出多个月后,除了自家的 SHIELD 手持游戏机和 HP、华硕以及东芝等厂商的笔记本电脑外,还会被用于一些手机里面,目前已经公布的有中兴的 U988S,据闻还会有更重量级的手机随后出来。

NVIDIA Tegra 4 管芯图
橙色区为 4+1 Cortex-A15核心,绿色小方块区域为 GPU

Tegra 4 和三星 E5410 的主 CPU 都采用了四核 Cortex-A15,不过 NVIDIA 没有采用 ARM 的 big.LITTLE 结构,而是采用自己 4+1 核的结构,4+1 中的“1”被称作伴侣核。

“伴侣核”是一个采用省电设计、运行在较低频率下的 Cortex-A15 内核,用于处理负载较轻的任务以达到省电的目的,一旦负载较重就会切换到主 CPU 核上。

和 Cortex-A15 + Cortex-A7 的 big.LITTLE 相比,这样的设计据称有两个好处:

首先,是由于“伴侣核”与主 CPU 核心架构完全一样,CPU 切换时上下文切换(或者说程序执行的现场切换)的时间比 Cortex-A15 切换到 Cortex-A7 的方式快很多,这是因为不用进行复杂的映射;

其次,Cortex-A15 的单核性能比 Cortex-A7 高很多,因此大多数一般的应用中并不需要频繁切换到主 CPU 核,从而达到更省电的目的。当然,具体的耗电情况需要等到设备出来后进行详细测试。

在商业社会里衡量一款产品是否成功,关键的指标之一自然是出货量。按照 Digitimes 援引 TrendForce(集邦科技)在今年七月末的一份研究报告,三星 Galaxy S4 的出货量将会达到 2300 万部的总出货量,而在更早之前已经有媒体报道指出三星 Galaxy S4 的出货量“已经”达到两千万台。

如果只是靠品牌知名度和好不好看的话,任何产品也不可能做到快速的大量出货,Galaxy S4 作为旗舰级产品,它的规格配置在吸引力方面起到了很大的作用,四核 Cortex-A15 或者四核 S600 的采用是它成功的关键因素之一,这些成功反过来也会对人们的品牌认受度产生正面印象。

手机品牌调查百

上图就是我们前面提及的预期购买手机品牌调查百分比,可以看到在三星发布了 Galaxy 后的第一季度到第二季度变化值是呈上升态势,而苹果方面则是依然不断地下滑。

所以从这一小节中我们可以得出结论,市场上已经有四核 Cortex-A15 手机上市,而且从市场趋势来看这样的产品已经获得了实质性的认可。

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