【CPU】萬千寵愛於一身，三星Exynos 5特性解析

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名望的勇者

電梯直達

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發表於 12-8-20 09:41:37 |只看該作者 |降序瀏覽大字中字小字正體化简体化

　　伺服器處理器看IBM,桌面處理器看Intel，移動處理器就要看ARM了，不過ARM相比前面兩位巨頭規模實在太小，他們也不直接提供ARM處理器，而是提供技術授權，廠商既可以購買現成的ARM處理器方案，也可以根據自己的需求重新開發ARM相容架構，最知名的代表就是高通了，他們的ARM處理器一向特立獨行，最新的Krait金環蛇架構就是Cortex-A9和Cortex-A15指令的混合體，發布的最早，擁護者眾多，是目前最熱門的移動處理器之一。　　大部分廠商還是老老實實基於ARM Cortex架構設計，跟隨ARM的步調從Cortex-A8到Cortex-A9再到最新的Cortex-A15逐步升級。這一次是三星搶了頭彩，率先發布了Cortex-A15架構的Exynos 5處理器，更主要的是三星還有自己的晶圓廠，在DDR記憶體、顯示螢幕等重要部件上也有相當重份量，Exynos 5先天就擁有雄厚的基礎了。
　　三星Exynos 5早就有跡可循，從去年就不斷有消息放出，型號名為Exynos5 5250，雙核設計，頻率至少達到1.5GHz以上，上半年泄露的三星Galaxy Tab 11.6平板就出現了這款處理器的蹤影，這一次是揭開了神秘面紗罷了。
　　Exynos 5如此光芒閃耀，因為它身上整合了許多現有ARM處理器不具備的技術，從內核到圖形核心，再到記憶體、顯示規格，無一不大幅勝出，今天就來全面瞭解一下Exynos 5及Cortex-A15架構有何過人之處吧。
Cortex-A15架構
　　第一個要說的肯定是Cortex-A15架構，它讓我們等得太久了，因為它的特性相比Cortex-A9太優秀了。

　　A15架構有多好可以用一個傳說來佐證，那就是同頻率下一個Cortex-A15內核的性能就相當於兩個Cortex-A9內核，這也可以從高通Krait架構的驍龍S4 MS8960的性能測試中看出來，雙核的8960處理器在大部分測試中比四核Cortex-A9還要快。
　　ARM用DMIPS/Mhz來量化架構性能，A9架構通常是2.5 DMIPS/Mhz，A15架構則能達到3.5 DMIPS/Mhz，部分廠商甚至能達到4.0 DMIPS/Mhz，而A15架構通常使用更先進的製造工藝，所以頻率會更高，那麼相比A9處理器兩倍性能提升並非不可能。

　　Cortex-A15依然是32位ARM v7體系3發射亂序超標量架構，不過支援40位Large Physical Address Extensions(LAPE)定址，最高記憶體容量1TB。
　　此外，A15架構最多支援8核，比A9最多4核更有彈性，頻率也大幅提升到2.5GHz(TSMC的28nm工藝甚至製造出3.1GHz的ARM處理器)，每個內核的性能整數、浮點單元以及NEON指令都得以強化，因此性能上大幅領先A9架構。
　　ARM公司的主頁上用下面這段話形容Cortex-A15架構：
“Cortex-A15 MPCore 處理器具有無序超標量管道，帶有緊密耦合的低延遲 2 級高速快取，該高速快取的大小最高可達 4MB。浮點和 NEON™ 媒體性能方面的其他改進使設備能夠為消費者提供下一代使用者體驗，併為 Web 基礎結構應用提供高性能計算。

預計 Cortex-A15 MPCore 處理器的移動配備所能提供的性能是目前的高級智慧型手機性能的五倍還多。在高級基礎結構應用中，Cortex-A15 的運行速度最高可達 2.5GHz，這將支援在不斷降低功耗、散熱和成本預算方面實現高度可伸縮的解決方案。”
　　至於三星的Exynos 5 5250，目前還是雙核1.7GHz，頻率方面還有很大提升空間，不過這還要依賴製造工藝，目前還是三星的32nm HKMG工藝，畢竟是第一款A15處理器，三星保守一點還是可以理解的。
Mali-T604圖形核心
　　內核之外的第二個重大提升就是圖形核心了，三星Exynos 5整合了ARM剛剛發布的Mali-T604圖形核心，號稱性能是現有Mali-400的5倍之多。

稍早的Mali0T-604架構簡介

Mali-T604圖形核心渲染架構

　　Mali-T604最多有四個GPU單元，原先只說是支援OpenGL ES 2.0、DX11及OpenCL，但是從近期的新聞來看，ARM為Mali-T604申請了OpenCL 1.1 Full標準，與桌面顯示卡的標準相當，而且支援剛剛發布的OenGL ES 3.0移動圖形標準，最新規格上並不比Imagination Tech的PowerVR圖形核心差。

WXQGA解析度及雙通道記憶體

　　三星Exynos 5處理器的第三個特性就是超高解析度和超高頻寬了，它支援WXQGA等級2560x1600解析度顯示，是目前安卓手機中16：10螢幕最高1280x800解析度的四倍，即便是放到桌面顯示器上這一解析度也相當於27寸或者30寸LCD才能支援。
　　為了實現這麼高的解析度輸出，GPU性能首先要過關，還好Mali-T604已經支援這一解析度，第二個要求就是頻寬要充足，為此三星Exynos 5整合了雙通道LPDDDR3記憶體控製器，頻率可達800MHz，總頻寬高達12.8GB/s。
　　當然這麼高的頻寬並不都是給顯示輸出用的，以60fps速度繪製24位WQXGA螢幕輸出只需要分配1GB/s的頻寬即可，再算上其他界面、表徵圖什麼的總計需要8GB/s頻寬，再考慮記憶體利用效率，那麼就需要10GB/s的頻寬了，三星Exynos 5的12.8GB/s頻寬可以滿足要求。
　　輸出如此高的解析度也意味着功耗的增加，三星需要在節能上多下功夫，Exynos 5支援PSR模式，顯示靜態圖像(看電子書或者瀏覽網頁時)的功耗降低了20倍，減少了功耗需求。
支援USB 3.0
　　USB 3.0中有一種Micro-B介面是專門為智慧型手機或者平板設計的，類似現在的Micro-USB 2.0介面，不過甚少有手機支援USB 3.0，而三星Exynos 5處理器就提供了USB 3.0介面支援。

　　5Gbps的USB 3.0介面遠比480Mbps的USB 2.0介面要快得多，在桌面系統上已經十分流行，移動設備中支援USB 3.0也是大勢所趨。
60FPS錄影、WiFi顯示及VP8編碼
　　剩下的功能就比較常規了，比如60FPS 1080P錄影，WiFi顯示及VP8編碼。由於3D圖形核心性能強勁，Exynos 5是第一款具備60FPS速率的1080P全高清錄影功能的ARM處理器，還可以通過HDMI介面輸出到大螢幕電視上。

　　Exynos 5還支援WiFi顯示，這一點NVIDIA的Tegra 3已經實現，顧名思義就是可以通過WiFi將手機視訊輸出到電視，這一功能需要很高的頻寬，而Exynos 5的12.8GB/s頻寬則能支援30fps傳輸視訊。
　　主流的視訊編碼中H.264是大部分處理器都可以支援的，而Exynos 5還支援Google的VP8編碼加速，能以30fps解碼1080P高清VP8視訊。
總結：
　　支援Cortex-A15架構的處理器主要有德儀的OMAP 5、NVIDIA的Tegra 4以及三星的Exynos 5，發布最早的高通驍龍S4只能算半個Cortex-A15架構，三星的發布速度位居第二，其他幾款產品還要等到今年底甚至明年。
　　Cortex-A15架構的新特性及性能令人期待，三星Exynos 5也算是集萬千寵愛於一身，內核、圖形、記憶體、介面及顯示技術上大步前進，與目前的主流ARM處理器相比各方面幾乎完勝。
　　

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