10nm的威力！ARM全新Cortex-A73構(gòu)架詳解-設(shè)計應(yīng)用

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    智能手機在2009年之后的七年中性能增強了100倍!手機已經(jīng)可以實現(xiàn)很多從前不能實現(xiàn)的功能，快如閃電的操作響應(yīng)速度和無與倫比的用戶體驗，功耗卻始終維持在同一水平。這是一項無與倫比的成就，在移動領(lǐng)域這種設(shè)計非常具有挑戰(zhàn)性。

這種性能、功能和用戶體驗帶動起一個了不起的市場，在2016年度，手機出貨量將有機會達到驚人的15億臺。隨著消費者觀念的轉(zhuǎn)變，智能手機的設(shè)計方向已經(jīng)改變，手機在許多方面已經(jīng)成為未來創(chuàng)新的平臺。如虛擬現(xiàn)實、超高清可視化，基于音頻處理和計算機級視頻處理對智能手機的性能要求變得越來越高。近幾年智能手機越來越輕薄，很大程度上限制了機身散熱和電池及電源管理電路部分的設(shè)計。在電池技術(shù)停滯不前，同等體積下已無法增加更大的電池容量，想繼續(xù)提升手機的續(xù)航水平和用戶體驗，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，以此提升手機的整體續(xù)航表現(xiàn)。

為此，ARM公司宣布其旗下的高性能處理器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，將搭載于2017年初發(fā)布的智能手機上使用。

Cortex-A73在設(shè)計上專門針對移動設(shè)備和消費設(shè)備進行了優(yōu)化，令人興奮的一點是高效的性能提升：

提升處理器性能，工作頻率高達2.8GHz;

電源效率大幅提升，功耗降低30%，以維持的用戶體驗;

工藝提升，內(nèi)置了體積的ARMv8-A內(nèi)核。

新的Cortex-A73是目前ARM效、性能強的處理器，以下是Cortex-A73的一些主要特點：

Cortex-A73:ARMv8A高性能處理器

Cortex-A73支持全尺寸ARMv8-A構(gòu)架，非常適合移動設(shè)備和消費級設(shè)備使用。ARMv8-A包括ARMTrustZone技術(shù)、NEON、虛擬化和加密技術(shù)。無論是32位還是64位Cortex-A73都可以提供適應(yīng)性強的移動應(yīng)用生態(tài)開發(fā)環(huán)境。Cortex-A73包括128位AMBR4ACE接口和ARM的big.LITTLE系統(tǒng)一體化接口。

性能

Cortex-A73是專門為下一代智能手機而設(shè)計的高性能處理器。Cortex-A73采用了目前的10nm技術(shù)制造，可以提供比Cortex-A72高出30%的持續(xù)處理能力。在運行頻率2.8GHz下，該處理器達到處理性能峰值，受益于10nm工藝的優(yōu)勢，該處理器可以較為持續(xù)性的在接近頻率下高效率運行，在當今的處理器當中這樣的穩(wěn)定性十分罕見。

針對移動設(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。主要性能改進在數(shù)據(jù)儲蓄系統(tǒng)方面，它采用先進的L1緩存和L2緩存，可以加快復(fù)雜運行環(huán)境中的運行速度。

以上針對移動設(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設(shè)計上與廠商合作，以此可以使芯片在實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

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

芯片面積的ARM

10nm工藝除了帶來了持續(xù)高頻運行的穩(wěn)定性外，還大幅降低了芯片的面積，這也是目前芯片面積的一顆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足的提升，還可以減少處理器的硅圓使用面積，在提高性能的同時降低SoC和設(shè)備的成本。

提升中端智能手機

隨著我們的big.LITTLE技術(shù)的提升，ARM提供了很強大的可拓展性，我們的合作伙伴可以以此來針對性的優(yōu)化他們的系統(tǒng)。這意味著廠商可以根據(jù)自己的偏好來設(shè)計SoC的調(diào)用情況，如只使用1或2個大核，或者是使用4個小核。SoC的二級緩存可以拓展到1MB，以支持高性能或負載較高的內(nèi)核的運算需求。big.LITTLE技術(shù)目前已廣泛用于移動處理器市場，如Cortex-A73與Cortex-A53搭配使用，組成比較典型的八高端處理器搭配。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)計可以比八核Cortex-A53提升30%以上的多核性