高通博通為何爭(zhēng)搶64位處理器

　　2013年9月，蘋果公司遵照以往發(fā)布產(chǎn)品的規(guī)律，推出了最新一代的手機(jī)iPhone5S，除了帶來了指紋識(shí)別和協(xié)同處理器M7等創(chuàng)新技術(shù)和應(yīng)用外，最大的亮點(diǎn)來自于其最新的A7處理器，作為首顆應(yīng)用在智能手機(jī)上的64位處理器，蘋果再一次引領(lǐng)了潮流。新產(chǎn)品公布以后，業(yè)內(nèi)處理器巨頭高通的前任CMOAnandChandrasekher曾表示“A7處理器只是蘋果營(yíng)造的一個(gè)市場(chǎng)宣傳噱頭，對(duì)用戶來說并沒有實(shí)際意義”。事實(shí)是否真如他所言?

　　但隨后高通公司對(duì)這番言論的澄清和同時(shí)段三星將推出64位處理器的傳聞，使我們相信移動(dòng)處理器將進(jìn)入64位的時(shí)代，而日前高通推出旗下的首款64位處理器驍龍410更加堅(jiān)定了我們的觀點(diǎn)，那么，我們?yōu)槭裁葱枰?4位處理器呢?

　　為什么要推64位處理器?

　　在開頭，我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來闡述64位處理器帶來的好處：

　　“有一個(gè)巨大的圖書館，里面有許多藏書，還有一個(gè)管理員幫你找書。管理員有32個(gè)助理，他們騎著自行車前去取書，然后交給管理員。某天來了一個(gè)借書的人，他想要關(guān)于恐龍的所有圖書，圖書館有65本相關(guān)的書籍，那么助理們要跑三趟。第一趟取來32本，第二趟也是32本，最后一本還要一個(gè)助理跑一趟。如果圖書館有64位助理，就只需要跑兩趟。假如圖書館有256本相關(guān)的圖書，32位助理要跑8趟，64位就只跑4趟。”

　　怎樣，如此一個(gè)簡(jiǎn)單的譬喻是不讓大家對(duì)整個(gè)概念有了一個(gè)初步的了解?

　　而iPhone的運(yùn)行與此相似，它從內(nèi)存獲得數(shù)據(jù)，一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)32位只能處理32位的數(shù)據(jù)，64位就可以取得64位的數(shù)據(jù)，如此一來速度、性能、效率就提高了。

　　具體到技術(shù)而言又是如何體現(xiàn)的呢?

　　通常ARM是32位的，即32bit，也就是說，在CPU執(zhí)行命令的過程中，每條指令以32個(gè)比特位來表示，而通常CPU一個(gè)時(shí)鐘周期(就是1/頻率)只執(zhí)行一條指令。而現(xiàn)在呢，每條指令是64位的，也就是說，CPU每一個(gè)周期執(zhí)行的內(nèi)容比以往多了一倍。

　　下面我們舉例說明：

　　指令addA，B

　　前8位是指令代碼，CPU識(shí)別為執(zhí)行加法，后面A和B最多只有32-8=24位，也即是說，后面兩個(gè)加數(shù)分別為12位，表示為十進(jìn)制最大為4095

　　而現(xiàn)在，總長(zhǎng)度為64位，那么A和B加起來為64-8=56位，即A和B分別為28位，表示為10進(jìn)制最大為268435455。

　　也就是說，原本32bit一條指令最多能計(jì)算4095+4095，現(xiàn)在能夠計(jì)算268435455+268435455，而32位指令要計(jì)算這個(gè)數(shù)據(jù)需要加計(jì)算6萬5千多次，即需花費(fèi)65000多倍的時(shí)間來進(jìn)行計(jì)算。

　　這里只是以加法舉例，實(shí)際情況十分復(fù)雜，但總體上，64bit處理器能夠在相同的時(shí)間內(nèi)比32bit處理器做更多更多的事情。比如眾黑關(guān)注的內(nèi)存4G的問題：

　　原本32bit最大表示4294967296=4G，所以跳轉(zhuǎn)范圍最大支持4G，無法利用更多的內(nèi)存。

　　現(xiàn)在64bit最大表示18446744073709551616=18446744073G，所以幾乎不存在上限。

　　但是!!內(nèi)存大小只是其中的一個(gè)應(yīng)用而已，64bit相對(duì)32bit優(yōu)勢(shì)是很多的!

　　雖然A7能夠使處理器脫離4GB的限制，同時(shí)還有能力調(diào)用更多的內(nèi)存。但是iPhone近期不太可能內(nèi)置那么大的RAM，也肯定不會(huì)達(dá)到A7最大可尋址的256TB物理內(nèi)存：

　　既然這樣，蘋果又何必那么麻煩嵌入64位處理器呢?我們已經(jīng)在文章開頭否定了所謂噱頭的觀點(diǎn)，我們來進(jìn)一步探究。

　　就表象來看，64位的A7處理器的性能相較于32位的A6提升一倍，其包含的整數(shù)和浮點(diǎn)寄存器也是A6的兩倍。為了能讓芯片一次載入更多的數(shù)據(jù)，就意味著必須減少連續(xù)的緩存或內(nèi)存訪問，這樣的話就會(huì)造成核心的計(jì)算單元減少保持閑置等待數(shù)字處理的時(shí)間。

　　為了有效的利用的新芯片的優(yōu)勢(shì)，iOS的應(yīng)用開發(fā)者必須利用64位整數(shù)計(jì)算。同時(shí)更能利用ARM的NEON結(jié)構(gòu)。

　　上面闡述的優(yōu)勢(shì)對(duì)于64位的軟件來說是非常好的。但對(duì)32位代碼而言，蘋果也承認(rèn)，其在A7上的表現(xiàn)不如64位版本的軟件那么迅速。這就說明執(zhí)行64位代碼有個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)你的數(shù)據(jù)單元有兩倍那么大時(shí)，舉個(gè)例子，一個(gè)長(zhǎng)的整數(shù)在A6芯片的iPhone占4字節(jié)，但在A7芯片的iPhone就要占到8字節(jié)。你需要兩倍的內(nèi)存來存儲(chǔ)相同大小的信息。

　　因此對(duì)于整個(gè)生態(tài)鏈而言，只有更多64位的應(yīng)用才能體現(xiàn)其A7處理器的優(yōu)勢(shì)。通過這種硬件革新推動(dòng)軟件進(jìn)步的觀點(diǎn)，是蘋果一直以來的經(jīng)營(yíng)方式。

　　同時(shí)這項(xiàng)巨大的技術(shù)進(jìn)步能為游戲行業(yè)帶來翻天覆地的變化。最起碼，這能帶來更豐富的OpenGLES3.0圖形加速接口和更強(qiáng)悍的圖形處理芯片。

　　給整個(gè)行業(yè)帶來的影響

　　還記得我們文章開頭說道高通前CMO對(duì)蘋果64位處理器的評(píng)論么?其實(shí)我想強(qiáng)調(diào)的是“前”。因?yàn)檫@番言論，Anand被高通調(diào)崗，這樣就看出了這間移動(dòng)芯片巨頭對(duì)64位處理器的重視。

　　而據(jù)高通一位不愿具名的員工說：“蘋果64位芯片正中我們的要害。不僅僅我們，而是所有人，真的。我們目瞪口呆、頭暈?zāi)垦?、毫無防備(slack-jawed，andstunned，andunprepared)。(64位和32位)現(xiàn)在不會(huì)有性能上的太大差異，因?yàn)槟壳暗慕^大多數(shù)軟件無法從中獲益，但是看上去就像是大了32，現(xiàn)在大家都想要(64位)了。”

　　高通的這位員工進(jìn)一步透露：“(高通的)64位路線圖遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒法和蘋果比，因?yàn)檎l都覺得它沒那么重要。(從32位到64位的)演進(jìn)應(yīng)該是穩(wěn)妥的。當(dāng)然了，它很誘人，也是未來，但就現(xiàn)狀而言真沒什么意義。”

　　當(dāng)縱使是這樣說，高通在日前推出了其首款64位處理器驍龍410MSM8916。雖然這只是一顆基于ARMCortex-A53架構(gòu)設(shè)計(jì)的低端芯片。但這也算是一個(gè)好的開始。相較于蘋果每年只需設(shè)計(jì)一顆芯片，高通則需要一個(gè)完整的產(chǎn)品線，來滿足高中低端市場(chǎng)，因此對(duì)于高通而言更有一條更長(zhǎng)的路要走。

　　而另一個(gè)芯片制造商三星也跟隨蘋果的腳步提出下一代Exynos要上64位。根據(jù)三星公司SystemLSI部門總裁禹南星的介紹：

　　三星將用“兩步走”的戰(zhàn)略來開發(fā)64位處理器，首先，三星將會(huì)參照ARM的設(shè)計(jì)來研發(fā)64位芯片，即推出Exynos6系列;然后，再根據(jù)實(shí)際情況來優(yōu)化設(shè)計(jì)，也就是ExynosS系列。

　　至于64位處理器的發(fā)布時(shí)間，禹南星只是含糊的表示“我們正在按計(jì)劃行事”，但不用說大家應(yīng)該也都知道，這款處理器會(huì)首先應(yīng)用在三星明年的旗艦產(chǎn)品GalaxyS5上。

　　此外三星還暗示未來的移動(dòng)設(shè)備將會(huì)配置像PC電腦一樣的內(nèi)存，這同樣要用到64位處理器，畢竟4GB以上的內(nèi)存就必須要64位處理器才能支持了，在大多數(shù)情況下32位芯片是無法對(duì)大容量?jī)?nèi)存提供良好的支持。

　　而另一個(gè)無線巨頭博通，雖然在移動(dòng)處理器領(lǐng)域，名氣不大，但這次也搭上64位處理器的東風(fēng)，順勢(shì)推出64位處理器。

　　博通表示，新處理器同樣源于ARMv864位架構(gòu)，但是并非把架構(gòu)拿過來就用，而是和蘋果、高通類似，基于原指令集自行開發(fā)而來，超標(biāo)量亂序執(zhí)行架構(gòu)，四發(fā)射四線程，號(hào)稱擁有“最佳的CPU核心”、“最佳的硬件加速器”、“智能電源管理”。

　　博通計(jì)劃采用臺(tái)積電16nmFinFET三維晶體管工藝制造，這就意味著要到2015年才能看到它了，因?yàn)檫@種工藝安排在2015年初投入量產(chǎn)。

　　但等待會(huì)是值得的。借助先進(jìn)的工藝，主頻可以達(dá)到3GHz之上，性能自然可想而知。

　　博通最后指出，這種處理器主要面向無線、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全四大領(lǐng)域(市場(chǎng)總價(jià)值30億美元)，所以很可惜，智能手機(jī)和平板機(jī)里基本不會(huì)有它的身影。

　　而在這股浪潮里面，國(guó)內(nèi)芯片廠商的努力也不能忽視。

　　根據(jù)早前網(wǎng)上流傳的一份路線圖顯示：

　　全志將于2015年年底推出A9X，這標(biāo)志著其也將邁入64位時(shí)代，用上Cortex-A53/A57，懷疑也是雙架構(gòu)混合，同時(shí)號(hào)稱GPU是現(xiàn)在的4倍。

　　A9X將會(huì)使用臺(tái)積電的新工藝制造，但究竟是20nm還是更先進(jìn)的16nmFinFET尚未確定。前者明年初量產(chǎn)，后者后年初，時(shí)間上都很充裕。

　　在一個(gè)全民64位的年代，究竟會(huì)為我們帶來如何的體驗(yàn)，我們目前尚未可知。蘋果這次引領(lǐng)的創(chuàng)新，會(huì)帶來什么的提升，讓我們拭目以待。