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了解big.LITTLE架構

在2011年底,除了ARMv8之外,尚推出了Cortex-A15、Cortex-A7、Mali-T658,其中更發表了big.LITTLE架構,讓ARM處理器在效能競賽中,依然保持其省電的優勢。

小小省電、大大效能

Cortex-A7本身具有多核心的設計,另外透過更短的流水線、更高的頻率、較為先進的製程、以及改進後的分支預測能力,希望盡量保持在Cortex-A8相同效能的狀況下,並加強省電性。

Cortex-A7除了獨立打造單核或多核處理器之外,ARM更希望它能夠與Cortex-A15放在同1顆應用處理器之中。由於Cortex-A15不只導入了亂序執行,執行管線也加深,NEON也增加到128bit,相較於之前的Cortex系列,怎麼看都是個高效能核心,省電性自然就打了點折扣。Cortex-A7雖然在命名上比Cortex-A8還要落後,但是在技術支援方面與Cortex-A15看齊,皆支援VFPv4、硬體虛擬化、LPAE。

這點應該就有讀者明白big.LITTLE架構是怎麼一回事,ARM期待能將Cortex-A15和Cortex-A7處理核心包在一起,當執行較為繁重的工作時,像是遊戲或上網時,使用高效能的Cortex-A15核心。當執行較為輕鬆的工作時,像是聽音樂或看影片時,就使用低耗電的Cortex-A7核心。由於Cortex-A15和Cortex-A7的指令集架構大致相同,在不同的核心轉換時也不會發生問題。

big.LITTLE今年見

此次ARM同時發表Cortex-A57和Cortex-A53也是同樣的情形,Cortex-A57的效能較好,Cortex-A53的省電性較佳,根據負載的不同自動將工作分配到兩者之一。

big.LITTLE聽起來很像NVIDIA為Tegra 3加入的4 PLUS 1協同核心,但是做法略有差異。Tegra 3的協同核心應該與其它4顆核心架構相同,差別在於這顆協同核心使用低功耗製程,運作時脈也比較低;big.LITTLE則是使用多顆架構不同,但指令集架構卻類似的核心包裝而成。

近期傳出Samsung將在2013年2月份的國際固態電子電路大會上展示1款8核的ARM處理器,分別由四核Cortex-A15和四核Cortex-A7組合而成,預計Cortex-A15和Cortex-A7分別為2組處理器叢集,且在同一時間下只會開啟1組,並不會有八核全上的狀況。

採用ARM Cortex-A50的處理器目前預計在2014年初有望問世,比起以往從發表到產品問世需要2年的速度來說,已經快了許多,代表未來大眾對於手持式行動運算裝置效能需求日益增加,至於未來能否打敗Intel還很難說,但日益崛起的ARM已儼然成為Intel在市場上不可輕視的對手。

ARM 處理器的 64位元革命,新款處理器 Cortex-A50 家族的特性解析

▲Big.LITTLE的架構圖,工作負擔可以在Cortex-A15(big)和Cortex-A7(LITTLE)切換,兼顧效能與省電性(點圖可看大圖)。

混沌不明的ARM 64位元之路

若是我們把64位元Windows作業系統裡的C槽打開來看,我們會發現有2個名稱非常相似的Program Files和Program Files(x86)資料夾,前者就是擺放「真‧64位元軟體」的安裝預設資料夾,後者則是擺放32位元程式的預設資料夾。讀者不妨數一數裡面的程式個數,筆者敢保證,絕大多數使用者的Program Files(x86)資料夾的程式比Program Files還多。

在x86轉換到x86-64的時期,廠商總是打著64位元處理較快的口號,藉此吸引使用者購買。但事實上,若只是將程式單純編譯成64位元版本,其實運作速度反而會比較慢,其中最主要的差異是記憶體位址從32bit換成64bit,增加了記憶體位址轉譯和查找的時間。

ARM發展有待觀察

回頭看看ARM的生態鏈,其實與x86大不同,大部分ARM裝置都是一整組的成套銷售,你沒有辦法在消費市場上買到主機板、ARM處理器,回家自己裝一裝就變成1台手機或電腦。

再加上現在手機機王每年數度更換,幾乎每季都有新的機王推出,在此種狀況下淘汰率相當高,如果想將市面上的高階手機全面更換為ARMv8架構,1年的時間綽綽有餘,中低階手機的狀況可能因為廠商的策略因素,ARMv7和ARMv8可能有幾年的時間和平共存。

筆者大膽的推測,ARM轉換至64位元應該能夠比x86世界順利,畢竟對現代人而言,換手機比換電腦頻繁多了。就像我們現在所使用的智慧型手機,絕大部分都是使用ARMv7架構,但是誰又知道Android先驅HTC Hero、Acer Liquid mini、Asus Garmin nuvifone A50、Motorola Backflip、Samsung Galaxy、Sony Ericsson Xperia X10 Mini這些大家耳熟能詳的手機,都是使用ARMv6架構呢。

 

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