凭啥一统移动江湖?ARM靠的就是这4大“金牌打手”

CFan 电脑爱好者 2018-02-09 09:09产品 标签:手机 ARM 处理器

别看ARM不起眼,但大到手机平板,小到智能电表,除了PC,几乎所有具备计算能力的移动/电子设备都已经被ARM征服。而ARM用于统治万物的基石,就是手下的4个金牌打手。

举个栗子。最早被应用在智能手机身上的处理器,就来自基于ARMv6指令集设计的ARM11架构,比如第一代iPhone搭载的三星S5L8900、HTC G1搭载的高通MSM7201就都是基于ARM11架构定制。

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随着消费者对智能手机性能的期望值越来越高,ARM从ARMv7指令集开始引入全新的“Cortex+X”冠名方式,让手机处理器架构的定位和性能变得更加直观

ARM Cortex架构系列可谓“能屈能伸”的典范,它能提供非常广泛的可扩展性能选项,设计人员有机会在多种选项中选择最适合自身应用的内核,从而获得更好的能耗比、灵活性和成本控制。

针对不同领域,ARM将旗下的Cortex内核细分为了三大家族:针对开放系统的“Cortex-A”、面向嵌入式系统的“Cortex-R”和主打各种微控制器的“Cortex-M”。

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同时,ARM还可以提供与Cortex架构配套打包的Mali系列GPU方案,共同构成了ARM旗下的4个“金牌打手”。

Cortex-A

Cortex-A系列又称“应用处理器”(Application Processors),它是面向移动计算,如智能手机、平板电脑和服务器市场定制的高端处理器内核,支持包括Linux、Android、Windows和iOS等系统必须的内存管理单元(MMU),也是与我们接触最为密切的存在。

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ARM Cortex-A存在4个关键时间节点。第1个节点是Cortex-A9开启了多核时代的大门,但同时也让Cortex-A9与高性能、高发热和高功耗划上了等号;第2个节点是Cortex-A7和Cortex-A15架构与big.LITTLE“大小核”技术的出现,造就了更灵活的“2+2”、“2+4”、“4+4”多核组建方式,可以让多核处理器更好地在性能和功耗之间取得平衡;

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第3个节点是Cortex-A72和Cortex-A53实现了从32bit向64bit的进化;第4个节点则是最新Cortex-A75和Cortex-A55架构的出现,它们都基于最新的ARMv8.2-A指令集构建,并针对人工智能(AI)和机器学习(ML)能力进行了特别优化,同时还带来了TrustZone安全防御技术、改进的DynamIQ big.LITTLE技术,综合性能格外抢眼。

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Cortex-R

Cortex-R系列又称“实时处理器”(Real-time Processors),它是面向实时应用领域的处理器内核,如硬盘控制器、汽车传动系统和无线通讯的基带控制等。和A系列相比,R系列内核缺少了对页表的支持,软件端看到的地址就是物理地址,软件运行时间和中断响应速度都更快更稳定且容易预测。虽然Cortex-R系列内核不支持完整的Linux和Windows操作系统,但对大量的实时操作系统(RTOS)支持更加完美。

Cortex-M

Cortex-M系列又称“微控制器处理器”(Microcontroller Processors),它是面向单片机和深度嵌入式系统市场的处理器内核,比如智能电表这样的细分市场就是Cortex-M的主攻方向。

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Mali系列GPU

智能手机自然要具备出色的娱乐动力,所以合理的CPU+GPU搭配方案就显得尤为重要了。对ARM公司来说,如何让芯片厂缴纳更多的授权费?恩,在授权CPU的同时,再打包一份GPU不就结了?

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于是,和高通Adreno、Imagination Technologies PowerVR齐名的ARM Mali嵌入式图形处理器就诞生了。随着Cortex-A系列架构的不断升级,ARM Mali GPU也经历了从Mali-200、Mali-400、Mali-T600、Mali-T700、Mali-T800、Mali-G71和Mali-G72的迭代更新。

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而影响ARM Mali GPU性能的因素有二,其一是GPU版本越新越好,比如Mali-G72肯定就要比Mali-T880强;其二是ARM Mali GPU可以选配不定数量的计算单元,GPU相同时计算单元越多性能越强。比如集成20个计算单元的Mali-G71MP20(如Exynos 8895)就要比八个计算单元的Mali-G71MP8(如麒麟960)强很多。

总的来说,ARM Cortex架构将我们身边无数的电子设备串联了起来,大到汽车中控、智能电视;小到智能手机、运动手表;微到物联网设备中超低成本的无线传感器节点,在几乎所有用电力驱使且具备一定计算能力的小伙伴都是ARM的客户。

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对了,ARM还有面向支付、电子政府、SIM卡等安全市场的SC系列,只是此类产品与普通用户关联不大,所以本文就不再涉及了。