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从A5到A15 ARM家族小盘点

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如今每个月都会有所谓的“旗舰”或“性价比之王”诞生,但让我们记住每一款新品的配置并不现实。如果你想一眼就能判断某款新品的性能,从处理器着手无疑是最为简单的方式。而判断ARM处理器性能还需要从“Cortex-A”后面的数字谈起。下面我们就先来回顾一下Cortex-a5a15的特色。

Cortex-A8:英雄落幕

智能手机之所以能被冠以“智能”的称号,最初都是仰仗Cortex-A8处理器的强悍性能。A8是首款基于armv7体系结构的单核产品,首次让ARM处理器的频率突破了1GHz大关并集成高性能的NEON单元(可以理解为GPU),从2009年开始席卷整个智能手机市场。由于目前搭载Cortex-A8处理器的手机已经濒临淘汰,在这里我们也就不再过多地介绍了。

德州仪器OMAP3系列(摩托里程碑2)、苹果A4(iPhone 4)、三星S5PC110(i9000)、联发科MT6575(联想A750)等,高通的MSM8255(HTC G10)、MSM7230(华为U8800)属于 A8的衍生版本。

Cortex-A9:正值壮年

当频率无法提高时,核心数量就成为智能手机的下一个风向标,而Cortex-A9则让多核成为了可能。与A8相比,A9采用了长度动态可变的、多指令执行超标量体系结构,提供采用乱序猜测方式执行的8阶段管道处理器,在不提升功耗的前提下大幅提升了性能。A9最大的特色就是能屈能伸,既有单核心的产品(国产平板曾经流行的晶晨AML8726-M),也有双核和四核的高性能产品,目前你能见到的90%以上的多核手机都搭载了A9处理器。

OMAP4系列(摩托XT910)、Tegra 2/3(HTC One X)、联发科MT6577(金立GN700W)、三星Exynos 4412(三星i9300)、华为K3V2(华为荣耀2)等。高通APQ8064(小米2)、MSM8260(小米1)等可以看做是A9的衍生版本。

Cortex-A5:轻装上阵

在Cortex-A9处理器成本居高不下之际,为了提升多核手机的价格竞争力,ARM还推出了基于A8/A9的精简版:Cortex-A5。A5最大的亮点是功耗较低,这就意味着它的单位功耗效能很高,双核版本的A5可以完胜更高端的A8,但与双核的A9相比还有一定的差距。理论上A5最高可以实现四核架构,但随着A9双核的降价与A7四核的出炉,A5处理器最终止步在双核且站在了淘汰的边缘。

高通MSM7227A/7627A(HTC新渴望VT)、MSM8225/8625(北斗小辣椒)。

Cortex-A15:性能怪兽

如果说Cortex-A9是手机和平板专用,那Cortex-A15则已经拥有入侵笔记本市场的能力,和X86架构处理器分一杯羹。A15采用无序超标量管道,带有紧密耦合的低延迟2级高速缓存(最高可达4MB),浮点单元配置方面也从A9的VFPv3浮点引擎和一个NEON多媒体指令引擎升级到两个VFP v4引擎和两个NEON引擎。ARM官方资料显示,A9的性能大约是2.5DMIPS/MHz,同频率下的A15可以达到3.5DMIPS/MHz,大约提升了40%!可以说2013年高端智能手机市场将成为Cortex-A15处理器的天下,核心数量也会从目前主流的双核跨越到四核、八核甚至十六核。

三星Exynos 5250(三星Galaxy S4)、NVIDIA Tegra4等。

Cortex-A7:怪兽之子

在Cortex-A15之前,ARM还祭出了主打100美元以内智能手机市场的“杀手锏”,也就是全志A31和联发科MT6589所代表的Cortex-A7处理器。A7的体系结构和功能集与A15完全相同,不同之处在于A7处理器的微体系结构侧重于提供最佳效能,因此这两种处理器可在big.LITTLE(大小核心伴侣结构)配置中协同工作,从而提供高性能与超低功耗的完美组合。据悉,单个A7处理器的能源效率是A8处理器的5倍,性能提升50%,而尺寸仅为后者的五分之一。从测试数据来看,四核A7的性能基本已经可以和四核A9比肩,但更低的成本则有助于将高性能四核手机拉至1000元的价位段以内。

全志A31(昂达V972平板)、联发科MT6589、高通MSM8226/MSM8626。

参数对比 指令集 核心数量 性能等级

Cortex-A5 ARMv7-A(32位) 1~4核

Cortex-A7 1~4核

Cortex-A8 单核

Cortex-A9 1~8核

Cortex-A15 1~16核

Cortex-A50 ARMv8(64位) 未知

还有谁在影响性能

通过上文分析我们可以得出一个结论,Cortex-A家族的性能大小排序是:单核A8

理论上只要架构一样,不同ARM处理器的运算性能都应在伯仲之间,性能差异主要源于主频和集成GPU的强弱。1.5GHz双核肯定要比1.2GHz双核强,这是尽人皆知的道理。但主频不是CPU厂商想提升就能提升的,这取决于CPU制造过程中的工艺。

比如基于40nm制造工艺的Cortex-A9处理器,想达到1.2GHz主频功耗和最高温度分别为1W和50度,但换成28nm工艺的处理器工作在1.6GHz模式时的功耗和温度可能却低至0.8W和40度。一般来说最新上市的处理器都会优先选择更先进的工艺,从而以频率的优势获得更强的性能。需要注意的是,高主频可以加速程序加载的时间,提升操作手机时的流畅度,但在最新3D游戏面前,更高的主频往往却比不上更给力的GPU。

GPU起决定性因素

以Android平台最具说服力的安兔兔测试软件为例,在V2.9x版本的时代,三星猎户座Exynos 4412(以三星Note2为例,集成Mali-400MP4 GPU)和高通APQ8064(以HTC Butterfly为例,集成Adreno 320 GPU)的得分差距只有1000分左右,从成绩看二者似乎是平级的关系。但是,安兔兔测试软件从V3.0x版本开始增加了GPU测试部分的权重,用最新V3.02版重新测试两个平台,此时二者的成绩则出现了近2500分的差距,在3D绘图子项成绩之间的差距更为明显。要知道,HTC Butterfly的屏幕分辨率达到了1920×1080像素,而三星Note2的分辨率只有1280×720像素,本来前者的测试环境就吃着亏呢(分辨率越高系统负载越高,得分越低),但依旧表现出无可争议的优势。可见单就GPU而论,Mali-400MP4和Adreno 320之间的差距还是非常明显的。

2013年Gameloft将更多“硬件杀手”级别的游戏,想流畅运行未来的大作,光靠CPU架构和主频还是不够的,没有更给力的GPU怎么能成?所以无论是全志A31还是联发科MT6589都引入了更强大的SGX544MP GPU以提升游戏性能,让廉价的四核Cortex-A7处理器在游戏的表现上也不输给高端的Cortex-A9四核处理器。