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时间:2019-01-09
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1、VR普及的奠基石 4K显示和VR技术必然是智能手机未来的发展趋势,然而现有的移动处理器技术却难以驾驭这些新特性。为此,ARM祭出了CortexA73处理器和MaliG71GPU两大杀器,它们的结合将为4K和VR铺平道路。 未来是4K和VR的时代 2015年,索尼XperiaZ5Premium第一次开始了4K分辨率的尝鲜(图1),可惜4K屏幕实在太过耗电,成本也是相当昂贵,所以并没有厂商敢于跟进。2016年则是VR大爆发的时节(图2),只是目前的移动VR眼镜(将手机作为屏幕和计算单元的设备)都存在两个问题:画面存在颗粒感,眩晕感严重。颗粒
2、感是因为屏幕分辨率太低,眩晕感则是画面刷新率不够(涉及到LCD自身的刷新率低,和手机性能无法渲染出更高刷新率的画面)。 那么,如何让手机可以完美驾驭未来的4K和VR趋势?更快的CPU运算能力,更强的3D渲染水平,这二者缺一不可。为此,ARM带来了可提供“极致的VR体验”的全新CPU和GPU技术,并已获得了包括华为海思、三星电子、联发科、Marvell等在内的九家芯片厂商的捧场(和ARM签署了技术授权协议)。那么,ARM的新技术究竟有何过人之处? 重温ARM的三大血脉 6 在PC领域,英特尔将处理器划分为了Core(酷睿)和Atom(凌动)
3、两个大的架构,分别用于高性能和低功耗计算。在移动处理器领域,ARM则提供了Cambridge(剑桥)、Austin(奥斯汀)和Sophia(索菲亚)三大血脉平台(表1)。 我们熟悉的CortexA7、CortexA53隶属于ARM旗下的Cambridge家族,它们的共性就是功耗小、发热低;CortexA15、CortexA57和CortexA72则隶属于Austin家族,它们的特色就是性能强得一塌糊涂,但却因功耗高、发热量大而无法长时间运行。为了弥补Cambridge性能不足、Austin过于热情的缺陷,ARM推出了名为“big.LITTLE”
4、(大小核)的技术,可将A15(大)与A7(小)、A57(大)与A53(小)、A72(大)与A53(小)混合搭配(图3),从而兼顾了多核处理器的性能与功耗。 所谓“知子莫若父”,ARM在很早以前就意识到Cambridge和Austin的缺陷和不足,所以才有了Sophia家族的诞生。可惜,Sophia的历史就是一部活生生的悲剧。搭载联发科MT6595处理器的魅族MX4 作为Sophia家族的首批成员,Cortex-A12的性能介于当时Cortex-A9和Cortex-A15之间,但功耗却比Cortex-A15低了很多,曾一度被视为最均衡的移动
5、之芯。然而,A12在设计上却出现了失策:缺乏必要的一致性总线,因此不支持big.LITTLE,无法搭配“小核心”的Cortex-A7,最终“出师未捷身先死”,直接被后辈Cortex-A17所取代(图4)。而Cortex-A17的表现也不负众望,性能几乎和Cortex-A15一样,但核心面积更小、功耗更低。6 令人遗憾的是,Cortex-A17也“生不逢时”,好不容易才有了瑞芯微RK3288和联发科MT6595(都是四核Cortex-A17+四核Cortex-A7)两颗八核处理器加盟(图5),但却赶上了移动处理器从32位时代向64位时代(ARMv
6、864位指令集)的转型期。于是,Cortex-A17和Cortex-A7同时被64位的Cortex-A57和Cortex-A53所取代。 ARM此次推出的全新CPU技术,就是Sophia家族的最新血脉:Cortex-A73,它的最高主频可达2.8GHz,功耗最多可降低30%。那么,它又是如何做到的呢? 架构层面有优化 由于隶属于Sophia家族,所以虽然Cortex-A73从型号上与Cortex-A72接近,但二者在架构层面的差异却是非常明显,Cortex-A73反而与Cortex-A17有着更多的“血缘关系”。比如,它们都非常重视
7、流水线(A72流水线为15级,A73则仅有11级)、注重资源和接口的优化(图6),以求在最低功耗下获得最大性能。 具体来说,Cortex-A73基于64位ARMv8-A构架设计(图7),是早期Cortex-A57架构计算速度的2倍,Cortex-A15的3.5倍。它所支持的CPU簇依旧为4个,理论上一颗处理器内可以塞进2组共计八核Cortex-A72和2组八核Cortex-A53从而构成16核心处理器。 由于Cortex-A73只是针对消费级市场,所以它较Cortex-A72精简了AMBA56CHI接口,一级缓存也不再支持ECC。此外,Cor
8、tex-A73还将数据缓存寻址机制从PIPT(物理索引物理标签)升级到了VIPT(虚拟索引物理标签),优化后的一级和二级缓存预取器也令外
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