輕松讀懂移動處理器 CPU微架構(gòu)全解析
正如我們前面提過的，蘋果公司在上世紀九零年代就已經(jīng)和 ARM 合作并且提供了一些微架構(gòu)設(shè)計上的修改方案，因此蘋果對 ARM 一點都不陌生甚至有非常豐富的經(jīng)驗。
從 iPad、iPhone 4/iTouch 4、Apple TV 2 開始，蘋果開始真正介入 ARM 芯片設(shè)計，推出了名為 A4 的自行設(shè)計 ARM 處理器。A4 采用了 ARM 授權(quán)的 Cortex-A8 IP Core，但是蘋果找來了 Intrinsity 公司（已經(jīng)被蘋果收購）和三星公司合作進行了一些調(diào)優(yōu)，可以讓 A4 的頻率跑得比基于上一代制程的 Cortex-A8 更快。曾經(jīng)有說法認為 A4 的 L2 cache 大小是 640KiB，但是后來確認修正為 512KiB（這是 ARM Cortex-A8 內(nèi)核的可選配置方式之一）。
A5 系列依然是采用 ARM IP core，從 Cortex-A8 升級為 Cortex-A9 雙核，不過整個 A5 系列出現(xiàn)了三個版本，即 APL0498、APL2498、APL5498（A5X），三個版本的芯片面積各不一樣，其中 A5X 的 GPU 是四核 PowerVR 5 并且擁有 4 通道內(nèi)存總線，定制化設(shè)計在這里體現(xiàn)得非常明顯。
真正的定制化設(shè)計是從 A6 開始，蘋果公司給 A6 搭配的 CPU 內(nèi)核是完全有自己團隊開發(fā)的 Swift，不僅這樣，蘋果還提出了一個新的名字：ARMv7s。傳統(tǒng)上，ARMv7 是屬于 ISA 版本名稱，不過 ARMv7s 至今都并未出現(xiàn)在 ARM 官網(wǎng)的公開資料里，因此 ARMv7s 可能并非 ARM 的產(chǎn)物，而是蘋果自己在 ARMv7 基礎(chǔ)上做的一個架構(gòu)優(yōu)化定義，讓編譯器可以為 Swift 微架構(gòu)匹配對應(yīng)的調(diào)優(yōu)，本質(zhì)上 ISA 還是 ARMv7A。
| CPU | iPhone | iPad | iPod Touch | Apple TV | ||
| ISA | 內(nèi)核 | 芯片名稱 | ||||
| "ARMv7s" | Apple Swift | Apple A6X | 4 | |||
| Apple A6 | 5 | |||||
| ARMv7A | ARM Cortex-A9 | Apple A5X | 3 | |||
| Apple A5 | mini | |||||
| 4S | 2 | 5 | 3 | |||
| ARM Cortex-A8 | Apple A4 | 4 | 1 | 4 | 2 | |
| 三星 S5PC100 | 3GS | 3(32/64GB) | ||||
| ARMv6 | ARM 1176JZ(F)-S | 3(8GB) | ||||
| 3 | 2 | |||||
| 1 | 1 | |||||
那么 Swift 和以往的 Cortex-A9 相比有哪些改進呢？蘋果公司并未詳細說明，傳統(tǒng)上這家公司就是這樣，千方百計捂著，不過 Anandtech 利用一些自己編寫的微型基準測試程序進行了一些探測，以程序員的角度大致估量出了 Swift 的微架構(gòu)是長得如何了。
在前端部分，Swift 具備三個指令解碼器，可以每個周期完成三條指令的解碼，而在指令分發(fā)器上，具備五個發(fā)射端口，浮點單元、整數(shù)單元各占兩個，還有一個專供 Load/Store 單元使用，具備亂序執(zhí)行能力、整數(shù)流水線深度為 12 級，cache 子系統(tǒng)的時延比 Cortex-A9 低了差不多一半。
“ARMv7s”的設(shè)立估計就是讓編譯器獲知編譯執(zhí)行對象是 Swift，這樣就能對各種指令順序進行一些預(yù)調(diào)度，確保盡可能低的 CPI。
簡而言之，A6 系列就是采用了比 A5 系列更先進制程和微架構(gòu)的產(chǎn)物，其中的 CPU 內(nèi)核則是蘋果首次真正完全執(zhí)行開發(fā)的設(shè)計，未來是否會在 GPU 上也有類似的動靜將會是值得關(guān)注的。
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