ARMCortex-A15處理器架構(gòu)與iPad3性能配置前瞻隨著2012年3月7日的臨近，關(guān)于蘋果新一代iPad的消息也越來越多，不過相對(duì)以往的各種猜測五花八門的盛況不同，此次新一代iPad的很多具體的功能和性能參數(shù)的預(yù)測消息已經(jīng)比較統(tǒng)一，這是因?yàn)檫@些功能在iPad2發(fā)布之前蘋果就早有準(zhǔn)備，例如Retina級(jí)別的屏幕達(dá)到2048x1536分辨率，已經(jīng)在iPhone4S上使用的Siri等等。但最近爭議較大的是，最新的處理器是蘋果A6,或是A5X。今天，我們也抱著一顆八卦的心，又以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，來預(yù)測一下iPad3配置到底是哪樣?。坷碚撋险f，下文絕對(duì)不是亂猜，我們是按照蘋果公司以往的習(xí)慣、歷代產(chǎn)品的更新，以及整個(gè)上游技術(shù)的發(fā)展綜合分析來進(jìn)行預(yù)測。玩笑至此，嚴(yán)肅的說，這不僅僅代表iPad3使用什么處理器，有怎樣性能，也代表了整個(gè)平板電腦應(yīng)用，甚至各種新興移動(dòng)設(shè)備，智能設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。ARM公司Cortex-A15核心如果不是前幾天的新聞，號(hào)稱拍攝到了蘋果的iPad3處理器是A5X而不是A6，恐怕大多數(shù)都不會(huì)懷疑蘋果iPad3的處理器會(huì)使用全新的ARMCortex-A15架構(gòu)處理器。不過我們認(rèn)為，無論名字怎么起，Cortex-A15核心使用的可能性極大，幾乎找不出任何理由和跡象來拒絕這次更新。雖然蘋果沒有發(fā)布A5X或A6處理器的性能，但我們從TI、三星、高通等公司發(fā)布的產(chǎn)品已經(jīng)可以對(duì)它的整體水平了解大概。ARMCortex-A15架構(gòu)示意圖Cortex-A15核心，與Cortex-A9一樣，同樣基于ARMv7-A架構(gòu)，定位上是Cortex-A9的替代品，但架構(gòu)上有較大變化,對(duì)多核心的效率和管理上有重要意義。而在浮點(diǎn)運(yùn)算單元上，也有升級(jí)。我們簡單來看看Cortex-A15的變化。ARMCortex-A9架構(gòu)示意圖h.Debuginterface■■APB—■MonitorUnitEvents-一W-1Dh.Debuginterface■■APB—■MonitorUnitEvents-一W-1D■岀日EnginePreload(Cplional}EilhCfMPEOrFPUCortex"隔貯iprQCCSMKnFlQn\HdGenericInterrupt(GlC)inslrvctionDaia

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uUErfacoC^reLinkLevel2Cjk^bControllarIL2C-310)C^reLinkLevel2Cjk^bControllarIL2C-310)USCflCfelibWyirtfi;JSChjCSurfiARMCortex-A9工作流程示意圖首先，我們看到ARM公司官方提供的兩張?zhí)幚砥鞯脑砑軜?gòu)圖。我們發(fā)現(xiàn)，在Cortex-A9處理器的工作流程中，多核心中斷控制與分配是放在最后一層的，而在Cortex-A15中，這一部分的工作是放在核心運(yùn)算之前的。在NVIDIA的Tegra3技術(shù)文檔中曾經(jīng)談到，Android下，多核心在不同核心運(yùn)行于不同頻率時(shí)，整體效率會(huì)受到最低頻率的核心的限制，所以Tegra3在多核心的控制管理上有所優(yōu)化。也許這與ARMCortex-A9多核心原始設(shè)計(jì)有關(guān)。而在Cortex-A15上，架構(gòu)上有了很大變化，也許多核心處理的效率會(huì)更高。從浮點(diǎn)運(yùn)算單元來看，Cortex-A15核心每個(gè)核心內(nèi)建VFPv4浮點(diǎn)單元。VFPv4是VectorFloating-Pointversion4而在Cortex-A9上是Version3，Cortex-A8是Version2。此次VFPv4是ARM處理器的浮點(diǎn)運(yùn)算首次完全支持IEEE754標(biāo)準(zhǔn)。在以往，ARM處理器的浮點(diǎn)運(yùn)算性能一直是短板，尤其是在ARMv7之前，此次VFPv4會(huì)對(duì)浮點(diǎn)運(yùn)算帶來怎樣改進(jìn)？除此之外，Cortex-A15的緩存管理也略有改進(jìn)。每個(gè)核心將都分別具有32KB的數(shù)據(jù)與指令L1Cache，L2Cache二級(jí)緩存被多個(gè)核心共享，目前官方提供數(shù)據(jù)支持512KB、1MB、2MB、4MB等標(biāo)準(zhǔn)，二級(jí)緩存的控制機(jī)制延遲要比Cortex-A9

時(shí)有所進(jìn)步。最后，Cortex-A15從設(shè)計(jì)之初并不僅僅定位于移動(dòng)設(shè)備，它支持40bitLargePhysicalAddressExtensions,LPAE內(nèi)存尋址高達(dá)1TB，同時(shí)，它開始完全支持硬件虛擬化。這些應(yīng)用，甚至瞄準(zhǔn)的是多顆ARM處理器打造的高性能運(yùn)算平臺(tái)。TI、三星、高通的CortexA-15核心產(chǎn)品TIOMAP5系列：OMAP5430/5432是號(hào)稱業(yè)界首款Cortex-A15核心的產(chǎn)品。TI公司在2011年底發(fā)布了OMAP5SoC芯片的詳細(xì)架構(gòu)示意圖，并大概公布了相關(guān)效能，我們從OMAP5來看看Cortex-A15的表現(xiàn)。TIOMAP5430處理器架構(gòu)示意圖TIOMAP5430/5432主要參數(shù)OMAP5430與5432在大體架構(gòu)上沒有區(qū)別，只是封裝尺寸，外部I/O因?yàn)槎ㄎ徊煌杂胁煌?。OMAP5430仍然定位于智能手機(jī)、平板電腦等，而OMAP5432可能偏重于尺寸稍大一些的設(shè)備，例如類似筆記本電腦的產(chǎn)品。所以，我們先來看一張OMAP5430的架構(gòu)圖。從架構(gòu)圖中，我們看到，它使用了兩個(gè)Cortex-A15核心，最高頻率可達(dá)2GHz。為了保證低負(fù)荷下系統(tǒng)更低功耗，OMAP5430還使用了兩個(gè)Cortex-M4核心。在視頻、2D圖像部分，都有專門DSP單元負(fù)責(zé)，電源管理與音頻管理模塊與OMAP4系列沒有不同。在周邊I/O模塊上，各種全新的標(biāo)準(zhǔn)一應(yīng)俱全。SD3.0、eMMC存儲(chǔ)接口，SATA2.（接口［為SSD設(shè)計(jì)］,USB3.0OTG接口，USB2.0接口，HDMI1.4a標(biāo)準(zhǔn)等等。當(dāng)然，OMAP5430還搭配了PowerVRSGX544圖形處理單元，這要比之前OMAP4系列有不小的提升。

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andpedormancetmprav^rnsntSwthubm-neartySMiawagel^nrarublng^t.SSMflrtdS乜怕血iwrBxp?risneft1￡^4v?nlgi0pcnHH38tfVqsSwthubm-neartySMiawagel^nrarublng^t.SSMflrtdS乜怕血iwrBxp?risneft1￡^4v?nlgi0pcnHH38tfVqsTIOMAP5平臺(tái)性能示意圖TI還大概描述了OMAP5系列和Cortex-A15的效能提升，同時(shí)在2012年1月展示了使用OMAP5的成品設(shè)備。大體來說,28nm工藝制造的Cortex-A15與40nm工藝的Cortex-A9相比，單線程運(yùn)算效能提升1.5倍，浮點(diǎn)運(yùn)算性能提升1.6倍。全新的多核心管理架構(gòu)讓它的多核心處理分配更為智能，可按需分配［Cortex-A9明顯更低效］。另外，TI在OMAP5上使用SmartReflex3能源管理技術(shù)，它可以使OMAP5處理器在達(dá)到與指定OMAP4處理器一樣性能的情況下，只需要OMAP4處理器60%的能耗。換個(gè)角度，如果用OMAP4所需的同樣能耗，那么OMAP5只需要60%的時(shí)間就可以完成所需要做的工作。TI沒有更多介紹OMAP5中PowerVRSGX544的性能，但除去運(yùn)行頻率帶來的差異不可估計(jì)外，我們知道SONYPSVita上使用的是PowerVRSGX543MP4+［同樣是四核心］,而蘋果A5處理器使用的是PowerVRSGX543MP2，前者為4個(gè)核心，后者為2個(gè)核心。相對(duì)OMAP4系列［除去4470外啲PowerVRSGX540，性能有5倍提升［官方數(shù)據(jù)］。三星Exynos5250：2011年11月30日，三星發(fā)布Exynos5250處理器，它同樣使用Cortex-A15雙核心，不過使用的是32nmHigh-k工藝生產(chǎn)。從三星提供的數(shù)字來看，2.0GHz的雙核心Exynos5250的運(yùn)算性能可以達(dá)到1.5GHzCortex-A9核心處理器的兩倍，效能顯然有很大提高。Exynos5250還支持EDP接口，支持DispalyPort的輸出，最高支持2560x1600的分辨率，同時(shí)支持3D立體輸出，至于圖形單元的具體性能，官方消息中沒有透露。高通SnapdragonS4：高通公司同樣在2011年底發(fā)布了Snapdragon的S4平臺(tái)，在即將開幕的MWC2012上，使用S4平臺(tái)的高通手機(jī)就會(huì)展出。國外網(wǎng)站AnandTech在21日剛剛發(fā)布了，S4平臺(tái)的性能測試。SnapdragonS4平臺(tái)，同樣使用Cortex-A15架構(gòu)，不同高通命名為"Krait"，芯片組代號(hào)MSM8960，它采用28nm工藝制造，雙核心運(yùn)行主頻1.5GHz。顯示單元從Adreno220升級(jí)至Adreno225。從測試結(jié)果來看，與高通S3平臺(tái)，即MSM8260/8660相比，單線程Linpac浮點(diǎn)運(yùn)算性能提升1倍，多線程浮點(diǎn)運(yùn)算性能提升120%。不要忘記MSM8260只是VFPv2浮點(diǎn)單元，即ARMv7-A架構(gòu)，Cortex-A8核心的改進(jìn)版本，所以測試結(jié)果領(lǐng)先的幅度較大。從SunSpider的JAVA性能測試來看，S4平臺(tái)性能提升54%，比iPhone4S即蘋果A5核心，性能提升46%。BrowserMar的成績，較S3平臺(tái)提升23.5%。Adreno225的3D性能，相比Adreno，也有100%左右的提升。從TI的OMAP5系列，三星的Exynos5250，高通SnapdragonS4，我們已經(jīng)可以看到Cortex-A15核心以及采用該核心新一代產(chǎn)品的大致性能。無論從半導(dǎo)體制造工藝、核心架構(gòu)更新、圖形單元的同步升級(jí)等各個(gè)方面，在性能上都有明顯提升。而從相對(duì)細(xì)致一些的TI的官方數(shù)據(jù)來看，它的能耗也有所降低，效能提升十分明顯。iPad3硬件性能前瞻認(rèn)識(shí)了Cortex-A15和蘋果公司主要競爭對(duì)手的產(chǎn)品，我們?cè)谶@里可以簡單分析一下全新一代iPad的處理器到底會(huì)使用怎樣的技術(shù)，會(huì)達(dá)到怎樣的性能？雖然蘋果在歷次發(fā)布會(huì)上，都不會(huì)給大家講什么Cortex-A9、A15，但是縱觀歷代iPhone和MacbookAir發(fā)布，使用最新的核心技術(shù)，提供一流的計(jì)算能力是一次都不落下的。從以上分析來看，我們不能以2011年初的老新聞來推斷蘋果的新處理器的架構(gòu)，因?yàn)楦鶕?jù)ARM公司的2011年初的計(jì)劃，Cortex-A15的發(fā)布日期是2012年末2013年初，而現(xiàn)在各家的產(chǎn)品的發(fā)布計(jì)劃基本已經(jīng)確定為2012年第二季度，所以我們認(rèn)為無論蘋果iPad3處理器較A5X還是A6，使用Cortex-A15架構(gòu)可能性非常大。在iPad2發(fā)布會(huì)上，蘋果A5處理器相對(duì)A4處理器的變化，蘋果給出以下幾點(diǎn)：“雙核心，2倍于A4的運(yùn)算性能，9x于A4的圖形性能，與A4—樣低的功耗，首款雙核心平板。”因此，目前關(guān)于iPad3的硬件配置，呼聲最高的說法是：“四核心，2GHz頻率，比A5至少提升一倍的圖形性能等等。從以上我們對(duì)Cortex-A15的分析來看，使用四核心的可能性也許不大，但也并不是不可以，因?yàn)樵诘拓?fù)載下蘋果可以使用類似Tegra3或者TIOMAP5上,使用低功耗協(xié)核心的方法。而即便使用雙核心Cortex-A15,運(yùn)行頻率達(dá)到1.5GHz,那么它的運(yùn)算性能也是A5的兩倍。而在圖形單元方面，由于iPad3的Retina屏幕基本已經(jīng)確認(rèn)，所以圖形性能必須大幅度提高。使用PowerVR的單元自然不可能變，PowerVRSGX544+也是現(xiàn)成的配置，而也可能使用PowerVR最新的SGX5XT系列的圖形單元。這樣，它的圖形性能也相對(duì)A5至少提升一倍。也許有些預(yù)測認(rèn)為，在iPhone4S時(shí)，僅僅加入Siri和升級(jí)iOS5，便完成了這次令人有些失望的升級(jí)，iPad3變化也不會(huì)大，畢竟Retina屏幕一點(diǎn)已經(jīng)足以保證iPad3的銷量再創(chuàng)新高。但我們認(rèn)為，核心技術(shù)不做升級(jí)的可能性很小。第一，蘋果從來沒有在類似產(chǎn)品升級(jí)中不升級(jí)核心技術(shù)，即處理器與圖形處理器，從iPhone、iPhone3GS、iPhone4、iPhone4S,每一次都有大幅度的升級(jí)。第二，雖然現(xiàn)有的運(yùn)算能力，解決手機(jī)日常應(yīng)用已經(jīng)綽綽有余，但手機(jī)作為全新的智能終端，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的夢(mèng)想并不這么簡單。軟件開發(fā)者，需要有超前的硬件平臺(tái)來設(shè)計(jì)相關(guān)應(yīng)用，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用不同時(shí)期，不同領(lǐng)域，都以這樣的模式發(fā)展。如果A5X處理器或者A6處理器，不是使用Cortex-A15，通過半年后的iPhone或一年后的iPad來彌補(bǔ)，是不可能的。第三，在Cortex-A15下，移動(dòng)智能設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)非常明確。無線視頻、無線3D,甚至類似Kinect一樣的體感操作，3D輸出；以及蘋果正在做的將OSX系統(tǒng)與iOS系統(tǒng)逐步融合——OSX系統(tǒng)操控更像iOS,OSX上的應(yīng)用，逐步在iOS上實(shí)現(xiàn)。這都需要非常強(qiáng)勁的處理器性能。雖然這么做，可能在短期內(nèi)，會(huì)犧牲一定電池續(xù)航能力，但相信可以控制在可接受范圍內(nèi)。所以，我們?cè)谶@里大膽預(yù)測一下，A5X[X=10?]對(duì)應(yīng)的就是A15。另外，從個(gè)人對(duì)iPhone