让人惊叹的Apple Watch智能手表芯片S1.doc

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1、让人惊叹的AppleWatch智能手表芯片S1　　AppleWatch搭载的是S1芯片，在这款尺寸为26毫米&TImes;28毫米的芯片内有30个独立的组件，这绝对称得上“让人惊叹”。其中还包括了NXP的NFC芯片、AMS的NFC信号放大器及Maxin的音频放大器。今天外媒与我们一起从更专业的角度来了解这款芯片。目前开发和销售智能手表的OEM很多都是智能手机厂商，所以我们会看到这些厂商通常都是直接将智能手机的部件“塞到”智能手表里面。　　　　很多AndroidWear手表使用的都是调制解调器的高通Snapdragon400芯片。而A7芯片从散热设计功耗的角度

2、来说是适合智能手表的。AndroidWear手表的电池容量大约为400mAh，可续航1-2天，但是对于市场来说这些手表太大，这种时候就需要特别针对智能手表的外形和大小设计的SoC片上系统。　　对于AppleWatchS1芯片，目前还没有合适的跑分测试工具，但是从这款设备的拆解我们可以看到，该SoC使用的是三星28nmLP制程，使用的只可能是HKMG或polySiON栅极结构。选择不同的结构功率效率也会不同，因为HKMG制程的漏泄功率更小。和使用20/14nm制程的成本相比，这两种制程的成本差异并不大，另外参考TSMC在Snapdragon600和800芯片上

3、从28LP制程换成28HPm后对电池续航的影响，基本可以确定苹果的这款芯片使用的是HKMG制程。　　　　我们也已经知道二进制文件是为手表的ARMv7k处理器进行编译，可惜目前关于该指令集架构并没有相关记录。watchOS是在iOS/Darwin的基础上开发出来的，也就是说为了获得存储保护和关键抽象，比如虚拟内存，它需要内存管理单元MMU，这就排除了使用像ARMv7m这样的MCUISA的可能性，我们猜测苹果使用的可能是衍生的ARMv7-A，精简掉不必要的指令，以减小功率消耗。　　至于设备的GPU就不那么神秘了，从出现在AppleWatch中的PowerVR驱动

4、器来看，S1使用的可能是PowerVRSeries5GPU，具体哪款尚未清楚，有可能是PowerVRSGX543MP1。不过我更倾向于PowerVRGX5300，因为它是特别针对穿戴设备优化的GPU，使用的驱动器也一样。但是不管怎样，在watchOS2到来之前AppleWatch都无法原生运行应用这一点来看，我们目前能够深入挖掘的东西很少，而且即使watchOS2发布，图形跑分可能还是不好测试。　　接下来我们可以来了解一下CPU的分级存储器体系，对于需要优化以确保代码能有足够时间和/或空间局部性来保证代码性能的应用来说，这是一项非常重要的信息。　　　　如图所

5、示，在DRAM28KB和64KB之间有一个非常大的波动变化，因为我们已经清除了L1数据缓存的本地最大值，我们基本可以确定L1数据缓存大小为32KB，目前市场上很多产品的L1数据缓存也在32和64KB之间。而在224KB左右的地方再次出现大变化，我们也可以确定L2的数据缓存为256KB，和目前大型智能手机CPU的1-2MB共享缓存相比小了很多，但是和A5或者A7相比则恰好合适。　　AppleWatch的CPU最大频率是520MHz。我们接下来看看它的架构。在关于整数运算这方面，整数添加延迟是一个循环，而整数乘法延迟则是三个循环。但是因为流水线整数乘法的吞吐量能

6、输出一个时钟周期结果。同样的比特移位需要两个周期来完成，而吞吐只需要一个时钟周期。乘法和加法交错吞吐量将只有一半。我们可以猜测这是因为整数加法block和整数乘法block相同，然而这并没有什么意义，因为从逻辑层面来说，加法和乘法区别太大了。　　从数据类型的角度来说，整数只是一个因素，还有布尔值、字符、字符串和不同大小的整数，但是说到十进制，应用程序仍然使用浮点来编译。像这款低功率CPU，浮点通常比整数慢，因为浮点运算的相关法则比较复杂。　　　　如果你打开的网页的延迟和吞吐时间是针对CortexA7的，你可能猜测它是CortexA7，那你可能就猜对了。同时加

7、载存储意味着这些是XOR运算，不能以平行方式执行。乘法运算和加法运算也是一样。虽然CortexA7和CortexA5有相同点，但也不能说明为什么可以每时钟周期可增加两次立即值/恒定值和累加寄存器。　　从这些数据我们可以确定它就是单核CortexA7。虽然只是CortexA7但是最大时钟速度较低，也就是说逻辑设计上相比性能他更重视功率效率。标准电池可以利用某些技术和风格，这些技术实际会影响2+GHz芯片的性能，但是却非常适合使用在520MHz芯片中、从衡量能源效率与性能的角度来说，CortexA7是一个有利于perf/W（PerformanceperWatt，

8、每瓦性能）的设计，因此我认为未来关键的不同点将在于执