10nm的威力！ ARM全新Cortex-A73構(gòu)架詳解

　　智能手機(jī)在2009年之后的七年中性能增強(qiáng)了100倍!手機(jī)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)很多從前不能實(shí)現(xiàn)的功能，快如閃電的操作響應(yīng)速度和無(wú)與倫比的用戶(hù)體驗(yàn)，功耗卻始終維持在同一水平。這是一項(xiàng)無(wú)與倫比的成就，在移動(dòng)領(lǐng)域這種設(shè)計(jì)非常具有挑戰(zhàn)性。

　　這種性能、功能和用戶(hù)體驗(yàn)帶動(dòng)起一個(gè)了不起的市場(chǎng)，在2016年度，全球手機(jī)出貨量將有機(jī)會(huì)達(dá)到驚人的15億臺(tái)。隨著消費(fèi)者觀(guān)念的轉(zhuǎn)變，智能手機(jī)的設(shè)計(jì)方向已經(jīng)改變，手機(jī)在許多方面已經(jīng)成為未來(lái)創(chuàng)新的平臺(tái)。如虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清可視化，基于音頻處理和計(jì)算機(jī)級(jí)視頻處理對(duì)智能手機(jī)的性能要求變得越來(lái)越高。近幾年智能手機(jī)越來(lái)越輕薄，很大程度上限制了機(jī)身散熱和電池及電源管理電路部分的設(shè)計(jì)。在電池技術(shù)停滯不前，同等體積下已無(wú)法增加更大的電池容量，想繼續(xù)提升手機(jī)的續(xù)航水平和用戶(hù)體驗(yàn)，只能寄希望于降低硬件的功耗水平，如處理器擁有更高的效率，以此提升手機(jī)的整體續(xù)航表現(xiàn)。

　　為此，ARM公司宣布其旗下最新的高性能處理器Cortex-A73。ARM正加快其創(chuàng)新的步伐，在推出Cortex-A72一年后便推出A73核心，將搭載于2017年初發(fā)布的智能手機(jī)上使用。

　　Cortex-A73在設(shè)計(jì)上專(zhuān)門(mén)針對(duì)移動(dòng)設(shè)備和消費(fèi)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，最令人興奮的一點(diǎn)是高效的性能提升：

　　提升處理器最高性能，工作頻率高達(dá)2.8GHz;

　　電源效率大幅提升，功耗降低30%，以維持最佳的用戶(hù)體驗(yàn);

　　工藝提升，內(nèi)置了體積最小的ARMv8-A內(nèi)核。

　　新的Cortex-A73是目前ARM最高效、性能最強(qiáng)的處理器，以下是Cortex-A73的一些主要特點(diǎn)：

　　Cortex-A73:ARMv8A 高性能處理器

　　Cortex-A73支持全尺寸ARMv8-A構(gòu)架，非常適合移動(dòng)設(shè)備和消費(fèi)級(jí)設(shè)備使用。ARMv8-A包括ARM TrustZone技術(shù)、NEON、虛擬化和加密技術(shù)。無(wú)論是32位還是64位Cortex-A73都可以提供適應(yīng)性最強(qiáng)的移動(dòng)應(yīng)用生態(tài)開(kāi)發(fā)環(huán)境。Cortex-A73包括128位 AMBR 4 ACE接口和ARM的big.LITTLE系統(tǒng)一體化接口。

　　最高性能

　　Cortex-A73是專(zhuān)門(mén)為下一代智能手機(jī)而設(shè)計(jì)的高性能處理器。Cortex-A73采用了目前最先進(jìn)的10nm技術(shù)制造，可以提供比Cortex-A72高出30%的持續(xù)處理能力。在最高運(yùn)行頻率2.8GHz下，該處理器達(dá)到處理性能峰值，受益于10nm工藝的優(yōu)勢(shì)，該處理器可以較為持續(xù)性的在接近最高頻率下高效率運(yùn)行，在當(dāng)今的處理器當(dāng)中這樣的穩(wěn)定性十分罕見(jiàn)。

　　針對(duì)移動(dòng)設(shè)備的性能優(yōu)化

　　Cortex-A73微處理器構(gòu)架包含了一些有趣的性能優(yōu)化，它支持最先進(jìn)的算法，使用了64KB的指令緩存，并擁有高性能的指令預(yù)取。主要性能改進(jìn)在數(shù)據(jù)儲(chǔ)蓄系統(tǒng)方面，它采用先進(jìn)的L1緩存和L2緩存，可以加快復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境中的運(yùn)行速度。

　　以上針對(duì)移動(dòng)設(shè)備的性能提升使Cortex-A73的工作頻率相比Cortex-A72有了10%的提升。我們希望可以在手機(jī)設(shè)計(jì)上與廠(chǎng)商合作，以此可以使芯片在實(shí)際使用中相比此前的所有處理器擁有更高的工作頻率，以此提升運(yùn)行效率。此外，全新的Cortex-A73相比Cortex-A72在多任務(wù)處理和系統(tǒng)操作上通過(guò)NEON復(fù)雜數(shù)據(jù)處理還可以降低15%的內(nèi)存使用。

　　電源效率優(yōu)勢(shì)

　　雖然性能有所提升，但Cortex-A73相比Cortex-A72的功率卻并沒(méi)有增加，反而有所降低。A73在多個(gè)方面都有所優(yōu)化和提升，相比A72，其整數(shù)運(yùn)算工作量的總功率降低了20%以上，浮點(diǎn)運(yùn)算性能和存儲(chǔ)性能更強(qiáng)。電源使用效率的提升可以帶來(lái)更好的用戶(hù)體驗(yàn)，更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，并可以延長(zhǎng)電池使用壽命。電源使用效率的提升，可以讓SoC有更多的可調(diào)用空閑處理性能來(lái)提升系統(tǒng)和圖形處理性能，以提供更高的性能、更優(yōu)秀的視覺(jué)效果、更高的幀率和新功能。

　　芯片面積最小的ARM核心

　　10nm工藝除了帶來(lái)了持續(xù)高頻運(yùn)行的穩(wěn)定性外，還大幅降低了芯片的核心面積，這也是目前芯片面積最小的一顆ARM芯片。相比Cortex-A53芯片面積降低了70%，相比Cortex-A72芯片面積降低了40%，還將核心面積降低了25%。使用10nm和16nm工藝不僅可以使處理器性能得到長(zhǎng)足的提升，還可以減少處理器核心的硅圓使用面積，在提高性能的同時(shí)降低SoC和設(shè)備的成本。

　　提升中端智能手機(jī)

　　隨著我們的big.LITTLE技術(shù)的提升，ARM提供了很強(qiáng)大的可拓展性，我們的合作伙伴可以以此來(lái)針對(duì)性的優(yōu)化他們的系統(tǒng)。這意味著廠(chǎng)商可以根據(jù)自己的偏好來(lái)設(shè)計(jì)SoC的調(diào)用情況，如只使用1或2個(gè)大核，或者是使用4個(gè)小核。SoC的二級(jí)緩存最高可以拓展到1MB，以支持高性能或負(fù)載較高的內(nèi)核的運(yùn)算需求。big.LITTLE技術(shù)目前已廣泛用于移動(dòng)處理器市場(chǎng)，如Cortex-A73與Cortex-A53搭配使用，組成比較典型的八核心高端處理器搭配。此外Cortex-A73還可以提升中端處理器的處理性能，如兩核Cortex-A73搭配四核Cortex-A53的設(shè)計(jì)可以比八核Cortex-A53提升30%以上的多核性能，單核峰值性能更是Cortex-A53的兩倍以上，可以極大的改善用戶(hù)的使用體驗(yàn)。