拨开浮云见月明 详解手机双核处理器(转).doc

拨开浮云见月明 详解双核解决器(转) 以在今天我们开始前，小编先要考考人们：现今市面上究竟有多少款双核心？答不出来吧？其实，小编自己也不清晰 @_@ （汗）由于我们的市场实在是太杂了抛开黑莓惠普这些国内见得少的牌子不说，单是Android一家，同一种时期内就有数十家厂商上百款产品充斥市面，颇有当年大炼钢铁赶英超美的气势人们都号称自己是双核心，这就带来了一种问题：究竟选哪个好呢？或者换个说法，都是“双核心”，它们之间难道就真的没有区别吗？有关这个问题，人们在昨天的小米分析文章背面已经进行了热情洋溢的讨论不少群众对小米那颗1.5GHz的双核心解决器与否具有世界第一性能表达好奇为了协助人们更好的理解市面上双核解决器的异同，以便作出自己的选择，我们撰写了下面的这些文字本文将从多种角度带领人们对目前市场中的双核产品做一次较为全面的理解参赛选手亮相一方面，让我们来看看市面上有哪些双核心解决器提到双核，也许人们一方面想到的就是nVIDIA的Tegra 2作为业界新人，nVIDIA必须要有某些别人不具有的优势，才干站稳脚跟，而nVIDIA选择的优势就是速度Tegra 2是一款早在1月就发布的双核解决器，为nVIDIA赚足了眼球，甚至俨然成了双核的代名词。

Tegra 2是nVIDIA在ARM SoC领域的第二款作品，由于第一款Tegra体现并不好，nVIDIA很早就开始设计Tegra 2，最后成为了移动消费领域第一款量产型双核ARM解决器，也正是靠这点，诸多厂家为了能赶在苹果之前推出双核产品，纷纷下单采购因此人们便看到了今年年初MWC上双核设备的密集发布这些双核机型成功从苹果手里抢走了“业界首款双核”的名头，直接导致苹果不得不在iPad2发布会上退而将A5称为第一款量产的双核解决器——尽管人们都懂得，当iPad2发布的时候，搭载Tegra 2的和平板已经开卖多时了Tegra 2的CPU部分采用的是双核ARM Cortex A9 MP，图形芯片(GPU)则是NV自有的GeForce ULP它由TSMC以40nm工艺制造，预设工作频率为1GHz相对于单核时代的Cortex A8而言，Cortex A9是ARM公司性能更强、功能更多，并且支持多核心配备的新核心有关它的特性，在背面的文章中会具体解释，这里就先不详述了在Tegra 2上，nVIDIA为每一种核心配备了32KB+32KB的一级缓存，以及合计1MB的二级缓存，但是在内存子系统上最高只支持到DDR2 667或LPDDR2 600，并且仅支持单通道内存。

固然，随着现代对于多媒体功能，例如视频回放的需求，Tegra 2也引入了诸多格式最大1080p辨别率的硬件视频解码能力在nVIDIA宣布双核Tegra 2后仅仅一种月，另一家老牌半导体公司德州仪器也宣布了自己的OMAP4双核心平台，涉及了OMAP4430、OMAP4460与初发布的OMAP4470三个型号与Tegra 2相似，OMAP4也搭载了Cortex A9 MP架构的双核心，缓存资料不详，而GPU采用的则是PowerVR SGX540（不涉及OMAP4470在内，下面的简介仅指4430/4460）也许有些读者能看出，这颗GPU与单核时代的三星蜂鸟解决器是同样的，为此，德州仪器将这颗GPU的频率提高了50%，达到了300MHz，但愿借此提高性能以拉开与单核解决器的差距OMAP4系列均采用45nm工艺制造，OMAP4430设计频率为1GHz，OMAP4460则设立为1.5GHz，因此可以觉得前者是针对平台设计的，而后者是针对平板机设计的值得一提的是，与Tegra 2不同的是，OMAP4支持双通道内存，内部具有两个完全同样的内存控制器，这点在背面的文章中也可以看到至于内存规格，OMAP4430最高至支持LPDDR2 1066，在频率上也要比Tegra 2高了几乎一倍。

另一家单核时代的主流供应商高通，则在 6月宣布了自家的双核产品规划，其中主频高达1.2GHz的MSM8x60是最吸引眼球的这是第一款针对，且设计频率达到1.2GHz的双核解决器，但与之前两家不同的是，高通在自家双核解决器上并没有采用类似于Cortex A9 MP的核心，而继续采用了与其单核解决器类似的Scorpion内核MSM8x60的内存支持能力与OMAP4430处在同一水平既LPDDR2 1066，但是对于与否支持双通道内存我们不得而知GPU仍然是高通自有的Adreno系列，固然型号升级到了更高档的Adreno220，高通号称可以提供前一代两倍的性能虽然高通不止一次提到自己将用28nm工艺生产ARM解决器，但MSM8x60采用的还是45nm工艺，一级缓存与Cortex A9同样，但二级缓存却只有512KB，比原则的Cortex A9 MP少了一半多媒体支持级别与主流双核同样，也是1080p级别的视频回放与这些厂家的积极体现不同，作为三巨头之一三星在双核方案上似乎显得有些低调，始终到9月才发布自家的双核平台，即人们熟知的代号猎户座的双核心解决器，量产型号为Exynos 4210作为一款最晚发布的产品，猎户座在规格上也是最高的，不仅CPU配备了设计频率同样高达1.2GHz的双核Cortex A9 MP， GPU也使用了ARM自行设计的Mali400多核心GPU，并且不仅整合的是最高品位的4核心设计，还大幅提高了工作频率——三星官方宣称猎户座的3D填充率高达32亿像素每秒，这个数字要远远超过竞争。

视频解码是三星的老式优势，在猎户座身上这个优势仍然得到了保持，对多种格式的硬件编解码都达到了1080p级别至于内存，猎户座提供了独一无二的DDR3支持，这点是其他竞争对手所不具有的，而对于DDR2的支持也达到了最顶级的LPDDR2 1066，并且同样支持双通道为了以便对比，让我们来列一种表格：好，这些就是即将上阵的选手了下面我们会依次考量它们在诸多方面的体现，看看究竟哪个双核名副其实，哪个双核浪得虚名 较劲项目一：解决器核心架构作为执行计算任务的最后单位，解决器核心自身的架构无疑是非常重要的一部分从ARM11到Cortex A8，同样频率下性能的提高可以达到2～5倍，这无疑就是核心的优势在这四款双核解决器中，Tegra 2、OMAP4430、Exynos 4210均采用了Cortex A9 MP内核，而MSM8x60采用的则是Scorpion MP核心，它们之间有什么差距？要解释这个问题，我们先要回头看看Cortex A8和Cortex A9的区别在单核时代，Cortex A8架构是绝对的主流作为ARM官方设计的产品，虽然Cortex A8和Cortex A9都基于ARM v7指令集架构，但是它们之间仍然有诸多的不同点，其中最重要，也是顾客最能感觉到的，是一项叫做乱序执行的功能。

虽然Cortex A8和Cortex A9都支持同步执行两条指令，但是只有Cortex A9支持乱序执行能力，这个功能究竟是什么意思？我们懂得，计算机程序，都是由一条一条的指令构成的这些指令有诸多种功能，有的是把数据从一种地方复制到另一种地方，有的是做数学运算，有的负责判断某一种条件，有的负责从一处跳转到另一处编译器会把所程序员写出的程序编译成一条一条顺序的指令，就像电器的使用指南同样，让解决器遵循它去做为了以便理解，我们假设一种程序的内容是做一份考试卷，执行的过程是先做完选择题，再做完问答题；做选择题的条件是要有铅笔去涂答题卡，而做问答题的条件则是要有钢笔去写答题纸如果你忘了带铅笔，那么为了完毕考卷，就必须要等到邻座的做完了选择题，你找她借来铅笔，才干继续自己的考卷，这样就耽误了时间对于一颗原则解决器而言，诸多时候都会遇到此类“没有带铅笔”的状况，例如需要访问的数据在内存里，这就需要解决器告知内存管理器，让内存管理器去把数据调入解决器，才干继续执行这一条指令由于解决器内部的时钟延迟是纳秒级别，而内存的运营频率则有数十纳秒的延迟，两者之间差了许多倍，因此解决器一般需要消耗很长的等待时间，才干继续开始工作，最后的成果就是性能下降。

这时候，乱序执行就派上用场了一种程序的指令都是有严格的逻辑顺序的，但是所谓的乱序执行，就可以打破这种原本的指令顺序，在逻辑容许的范畴内以一种新的顺序去执行程序如果继续用考试的例子，那就是这样：虽然编译器生成的考试指南告诉你，要先做完选择题，再去做问答题，但懂得变通的人会在没有铅笔的时候先去做问答题，这样就节省了大量的时间支持乱序执行的解决器也懂得这样去“变通”，在遇到需要等待的指令时，如果背面的指令并不需要等待这条指令的成果，那么就可以先跳过这条指令，去执行背面的指令，大大节省等待时间，提高程序性能固然，乱序执行并不是没有条件的，它规定被乱序的指令之间不存在严格的有关性例如假设问答题里需要选择题的成果，那么你就不能跳过选择题去做问答题，只能老诚实实去等邻座的铅笔了那么回头来看看Scorpion核心这个核心是高通在单核时代设计出来的，虽然也是基于ARM v7指令集架构，但在具体设计上属于高通自己的实现，与Cortex A8相比有诸多区别，其中最重要的就是高通为Scorpion核心引入了部分的乱序执行能力所谓部分的，就是说在某些特定指令序列下，Scorpion可以实现乱序的效果，Cortex A8则不行。

在单核时代正是由于这点，高通的解决器核心在诸多测试中的体现都要稍好于Cortex A8，但是当双核时代来临后，人们都升级到了支持完整的乱序执行的Cortex A9核心，而高通则仍然沿用老旧的Scorpion核心，当年的优势就成为了目前的劣势不仅如此，在纯执行能力上，Scorpion面对Cortex A9也处在劣势根据高通提供的数据，同样在1000MHz的频率下，Cortex A8的执行能力为DMIPS（可以简朴觉得是每1周期执行两条指令），Scorpion比它要高某些，为2100DMIPS，但是Cortex A9则高达2500DMIPS，领先Scorpion接近20%虽然高通试图通过超频20%的方式弥补这个差距，但是在单线程性能上，还是被竞争对手甩开了不小的距离，毕竟乱序执行的能力在诸多应用中可以获得的性能提高远远不是这200MHz的频率可以弥补的，并且更高的频率也会抵消Scorpion核心在省电上的特点这点在背面的测试里也可以看出来固然，Scorpion核心也不是没有自己的优势作为高通自行设计的核心实现，它在某些方面有着超过ARM官方Cortex A系列的地方，例如它的二级缓存是直接连在两颗CPU上，而不是通过AXI总线共享的，在带宽和延迟上有着自己的优势。

但是整体而言，Scorpion作为上一代核心，在新一代Cortex A9双核的面前还是显得比较孱弱的最后，我们给这些解决器的核心架构作个评分（考虑到默认频率）：Tegra 2 ★★★★OMAP4430 ★★★★MSM8x60 ★★★Exynos 4210 ★★★★★ 较劲项目二：解决器核心的协同作战能力也许多解决器架构这个词对于不少读者而言都是很陌生的，诸多人也许历来都没注意到过这方面的东西所谓多解决器架构，就是说多颗解决器以何种模式共同运营，以如何的方式合伙执行程序在PC领域，这个概念并不重要，由于人们看到的多解决器（多核心解决器也可以看作制作在一种芯片上的多解决器），在逻辑架构上都是同样的，那就是同步多解决器，英文为Synchronous Multi-Processors，缩写为SMP（不是对称多解决器的那个SMP）但是在多解决器。