ARM有史以來重要的發布--Cortex-A50系列架構
ARM公司(si)日前(qian)宣布推出新款64位ARMv8架構(gou)ARM Cortex-A50處理器系列(lie)產品，率先推出的(de)是Cortex-A53與Cortex-A57處理器，以及新節能64位處理技術與現有32位處理技術的(de)擴展升級，首批采(cai)用該架構(gou)的(de)設備有望于2014年發貨。目前(qian)，AMD、博通、Calxeda、海思(HiSilicon)、三星(xing)和意法(fa)半導(dao)體(ti)已獲得Cortex-A50系列(lie)架構(gou)授(shou)權。
ARM有史以來重要的發布
ARM首席商(shang)務官Mike Inglis在(zai)發布會上表示，“Cortex-A50處(chu)理器(qi)是ARM有(you)史以來重要的(de)發布活(huo)動”。64位(wei)架構新產品(pin)的(de)可擴(kuo)展性(xing)(xing)將使(shi)ARM的(de)合作伙伴能夠針對智能手機、移動電腦、高性(xing)(xing)能服務器(qi)等各(ge)類不同市場需(xu)求開發系(xi)統級芯片。但重要的(de)是，Cortex-A50系(xi)列處(chu)理器(qi)所支持(chi)的(de)ARMv8 架構還包(bao)括AArch32狀態，這(zhe)種執(zhi)行狀態完全向后(hou)兼容(rong)ARMv7架構，因(yin)而(er)Cortex-A50系(xi)列仍然(ran)支持(chi)為ARMv7架構編寫的(de)所有(you)軟件。
ARM Cortex-A50的(de)可擴展性
整合64位技術使處理器(qi)可以更(geng)加高效(xiao)地(di)與存儲芯片交(jiao)互。英特爾此前(qian)已經(jing)提供這(zhe)項(xiang)技術，ARM也希望借此吸引更(geng)多(duo)數據(ju)中(zhong)心(xin)(xin)用(yong)戶的(de)關注，并在2020年將(jiang)基于ARM架構服(fu)務器(qi)的(de)占比提升到20%。不久前(qian)，AMD正式(shi)宣布在原有X86架構處理器(qi)之外，開始設計(ji)面(mian)對多(duo)個市(shi)場的(de)ARM架構處理器(qi)，首先供應(ying)的(de)將(jiang)是(shi)云(yun)服(fu)務器(qi)和數據(ju)中(zhong)心(xin)(xin)服(fu)務器(qi)市(shi)場。產品(pin)預(yu)計(ji)2014年發(fa)貨，命(ming)名為AMD Opteron，將(jiang)集成(cheng)AMD SeaMicroFreedom超級計(ji)算結構。
AMD、HP、Dell等主流廠商(shang)態度的轉變為ARM進軍(jun)服(fu)務器(qi)領域增強(qiang)了信心。Mike Inglis稱，Cortex-A57是ARM先進、性能(neng)高的應(ying)用處(chu)理(li)器(qi)，而Cortex-A53則提供與(yu)Cortex-A9相當的性能(neng)，但卻(que)是功耗(hao)效(xiao)率高的ARM應(ying)用處(chu)理(li)器(qi)，也是全球(qiu)小的64位(wei)處(chu)理(li)器(qi)(比CortexA9尺寸縮小40%)。這兩款處(chu)理(li)器(qi)可各自(zi)獨立運作或整合為ARM big.LITTLE處(chu)理(li)器(qi)架構，以結合高性能(neng)與(yu)高功耗(hao)效(xiao)率的特點。而ARM的CoreLink 400與(yu)新(xin)推(tui)出CoreLink 500系列系統IP架構解決(jue)方案也支持這兩款處(chu)理(li)器(qi)。
ARM Cortex-A50提(ti)供更高的(de)性能和更低的(de)功耗(hao)
ARM合作伙伴可借此將系統級芯片平(ping)臺從單核(he)及多核(he)big.LITTLE移動解決(jue)方(fang)案，擴(kuo)展(zhan)為(wei)高性能并行企業解決(jue)方(fang)案，以優(you)化產品靈活性及功(gong)耗效率。在此前推出的ARM Artisan物理IP及POPIP內核(he)硬化加(jia)速技術(shu)、先(xian)進互(hu)補型場效應晶(jing)體管(CMOS)與(yu)鰭式場效應晶(jing)體管(FinFET)制程技術(shu)的支(zhi)持下，Cortex-A57與(yu)Cortex-A53處(chu)理器可提供數GHz級別的性能。
按照ARM給(gei)出的產品(pin)規(gui)劃，未來(lai)智能(neng)(neng)手機方案可采用2/4核(he)A53，超級智能(neng)(neng)手機(以(yi)三星Galaxy SⅢ和iPhone5為代(dai)表)/平板電(dian)腦(雙(shuang)核(he)A57或2/4核(he)A53)，移(yi)動(dong)電(dian)腦(4核(he)A57+4核(he)A53)，服務(wu)器可拓展至16核(he)A57芯片。20nm A50系列(lie)產品(pin)2013年生產，FinFET產品(pin)2013年流片，由臺積(ji)電(dian)(TSMC)提供早期實現幫(bang)助。
為什(shen)么需要(yao)64位(wei)？
“長遠來(lai)看，從(cong)(cong)32位(wei)向(xiang)64位(wei)演進，這個(ge)事情遲早(zao)都會發(fa)(fa)生(sheng)。”Mike Inglis說，PC市(shi)場花了(le)(le)八年的(de)時間(jian)從(cong)(cong)32位(wei)過渡(du)到64位(wei)，他相信(xin)手機或(huo)者(zhe)移動市(shi)場轉變會快得多，但是也(ye)不會一(yi)蹴而就。在(zai)Mike Inglis看來(lai)，由于(yu)網(wang)絡設備和網(wang)絡應用(yong)領域(yu)傳(chuan)統是以64位(wei)進行開發(fa)(fa)，再加之智能(neng)手機內存的(de)不斷擴大也(ye)對(dui)64位(wei)提出了(le)(le)更(geng)多要求。另(ling)外一(yi)個(ge)原因(yin)來(lai)自(zi)于(yu)OEM廠商，“他們希望提供的(de)產品能(neng)夠(gou)覆蓋到從(cong)(cong)手機、平板、普通電腦和服務器，并在(zai)其中實現軟件的(de)一(yi)致性(xing)和統一(yi)性(xing)，所以也(ye)會對(dui)64位(wei)有一(yi)個(ge)大的(de)需求。”
ARM區總裁吳雄昂(ang)認(ren)為(wei)，ARM架構的(de)獨特之處(chu)在(zai)于能夠橫(heng)跨從微(wei)型傳(chuan)感器到大型基礎設施設備的(de)整個領(ling)域(yu)。ARMv8是在(zai)行業(ye)標準(zhun)的(de)32位(wei)(wei)ARM架構上進行開發的(de)，將基于ARM處(chu)理器的(de)解決(jue)方案延伸至對擴展虛擬地址和(he)64位(wei)(wei)數據處(chu)理技術有更(geng)高要(yao)求的(de)面向(xiang)消費者(zhe)和(he)企業(ye)的(de)應用領(ling)域(yu)。
配合ARMv8架(jia)(jia)構的推出，ARM與ARM合作(zuo)(zuo)伙(huo)伴社區(ARM Connected Community)成員正在努力確(que)保一個強大的設(she)計生(sheng)態(tai)系(xi)統(tong)來支持(chi)64位(wei)指令(ling)集。自2011年10月ARMv8架(jia)(jia)構推出以來，ARM編譯程序(ARM Compiler)與ARM快速模型(xing)(Fast Models)便開始對其提供支持(chi)，并在Cortex-A50處理(li)器系(xi)列開放許可后獲得(de)了大量應(ying)用。目前，該功能又加入Development Studio 5(DS-5)，使裸(luo)機與Linux糾錯功能更加完整(zheng)。此外，開源(yuan)操(cao)作(zuo)(zuo)系(xi)統(tong)、應(ying)用程序與第三方工具(ju)也正在開發當中(zhong)，這是(shi)對支持(chi)現(xian)有ARMv7架(jia)(jia)構設(she)備的廣(guang)泛生(sheng)態(tai)系(xi)統(tong)的自然擴展。
更新換代太快，你跟得上嗎？
移(yi)動行業發展步伐之(zhi)快常常令人始料不及。18個月(yue)前(qian)，第(di)一款基于(yu)雙核ARM Cortex-A9處(chu)理(li)(li)器的智能手(shou)機(ji)正式發布，為智能手(shou)機(ji)性(xing)(xing)(xing)能帶來了巨大(da)的提(ti)(ti)升(sheng)。隨后，多(duo)核技術在所有智能手(shou)機(ji)和高(gao)端設備出(chu)貨量中(zhong)占據了超過40%的份額，而且四核解(jie)決方案已在部分高(gao)性(xing)(xing)(xing)能平臺(tai)上得到應(ying)用。同時，基于(yu)Cortex-A15處(chu)理(li)(li)器的移(yi)動設備(三(san)星Chromebook、谷歌Nexus 10等(deng))平板(ban)也(ye)陸(lu)續進入(ru)市場，將性(xing)(xing)(xing)能水準提(ti)(ti)升(sheng)了一倍之(zhi)多(duo)。明年，big.LITTLE處(chu)理(li)(li)技術將會問(wen)世，可(ke)為平臺(tai)供應(ying)商提(ti)(ti)供一種(zhong)幫助(zhu)其提(ti)(ti)升(sheng)性(xing)(xing)(xing)能和降(jiang)低能耗的新工具。
會(hui)不(bu)會(hui)有客戶(hu)抱怨ARM產(chan)品更新換代(dai)速(su)度太快，導致自己(ji)完(wan)全(quan)跟不(bu)上行業(ye)發展的腳步？對此，吳雄昂解釋(shi)說(shuo)，盡管(guan)看(kan)起來我們(men)推(tui)出新產(chan)品的速(su)度比較快，但這個問題并不(bu)能(neng)這么簡單的看(kan)。ARM有A、R、M三(san)個完(wan)全(quan)不(bu)同的系列，以及圖形產(chan)品Mali系列。從流行的Cortex A系列來看(kan)，A9推(tui)出兩年半之后(hou)推(tui)出了A15，完(wan)全(quan)符合手持類消費電子(zi)產(chan)品更新周期。
吳雄昂強調說，ARM推出(chu)尖端技術的(de)節奏與合作伙(huo)伴的(de)產(chan)品開發(fa)(fa)計劃是(shi)(shi)完(wan)全吻合的(de)。他特別提到了首次出(chu)現在(zai)(zai)ARM第一批授權(quan)名單里(li)的(de)海(hai)思(si)(si)半導(dao)體，“海(hai)思(si)(si)是(shi)(shi)個非常好的(de)例證！從初在(zai)(zai)機頂盒方面(mian)的(de)合作，到現在(zai)(zai)的(de)網絡系(xi)統、數據(ju)中心產(chan)品，正是(shi)(shi)以海(hai)思(si)(si)為代表的(de)合作伙(huo)伴多樣化(hua)的(de)產(chan)品需求(qiu)，推動了ARM的(de)產(chan)品研(yan)(yan)發(fa)(fa)。有時候，我們(men)能夠聽到客戶更多的(de)抱怨(yuan)反而是(shi)(shi)研(yan)(yan)發(fa)(fa)進度(du)過慢而不(bu)是(shi)(shi)過快(kuai)。”
逐步建立(li)ARM軟件生態系統
ARM處(chu)理(li)器(qi)(qi)部門(men)負責Program Management的(de)(de)總監(jian)John Goodacre日前撰文稱，正是(shi)AArch32和AArch64這兩種處(chu)理(li)器(qi)(qi)執(zhi)行狀態(tai)的(de)(de)融合，使得ARMv8成為倍受業界關注的(de)(de)架構。他解釋稱，從以(yi)往(wang)來看，當(dang)處(chu)理(li)器(qi)(qi)架構要(yao)支持64位(wei)(wei)處(chu)理(li)時，通常在以(yi)下兩種演(yan)進方式中二選其一：創造(zao)一個全(quan)新(xin)(xin)架構，摒棄所有(you)高(gao)效(xiao)(xiao)傳統(tong)模(mo)式；或在現有(you)32位(wei)(wei)架構的(de)(de)基礎上添加64位(wei)(wei)處(chu)理(li)功(gong)能(neng)，導致復雜性提(ti)高(gao)而且低效(xiao)(xiao)。而ARMv8的(de)(de)優勢(shi)在于(yu)既可(ke)支持性能(neng)出眾的(de)(de)傳統(tong)模(mo)式，又采(cai)(cai)用(yong)全(quan)新(xin)(xin)64位(wei)(wei)設(she)計，可(ke)以(yi)大(da)程度地提(ti)高(gao)兩種狀態(tai)的(de)(de)功(gong)效(xiao)(xiao)，同時還為軟件提(ti)供(gong)漸進式路標圖，從而按市場(chang)要(yao)求(qiu)的(de)(de)步(bu)調采(cai)(cai)用(yong)新(xin)(xin)功(gong)能(neng)。
例如，在很(hen)多(duo)網絡和(he)企(qi)業市(shi)場，用(yong)戶運行(xing)的(de)(de)應用(yong)要求具有(you)2GB或3GB以上(shang)的(de)(de)RAM，這些市(shi)場將會直接采用(yong)特定(ding)架(jia)構的(de)(de)AArch64 狀(zhuang)態(tai)。在某些合(he)作伙伴的(de)(de)具體(ti)實施中，沒有(you)需要在處理(li)器的(de)(de)特定(ding)模(mo)式(shi)下工作的(de)(de)傳統軟件，因此他們可以決(jue)定(ding)放棄架(jia)構對AArch32 狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)支(zhi)持，而只提供64位的(de)(de)支(zhi)持。
操(cao)(cao)作(zuo)系(xi)統“內存(cun)不足(zu)”很(hen)可(ke)能(neng)(neng)是移動設備(bei)在64位支(zhi)持(chi)方面遇到(dao)的(de)第一個問題。John Goodacre表(biao)示(shi)，ARMv8 架(jia)構采用(yong)了簡易合理的(de)方法(fa)，允許操(cao)(cao)作(zuo)系(xi)統在AArch64的(de)64位虛擬地址(zhi)模式下(xia)運行(xing)，而(er)用(yong)戶(hu)應用(yong)仍(reng)可(ke)在AArch32狀態(tai)下(xia)運行(xing)。這(zhe)使解決方案能(neng)(neng)夠做(zuo)到(dao)兩全其(qi)美：既可(ke)運行(xing)無(wu)限數(shu)量的(de)完全性能(neng)(neng)32位用(yong)戶(hu)應用(yong)，同時又能(neng)(neng)使操(cao)(cao)作(zuo)系(xi)統在ARMv8設備(bei)上的(de)AArch64位模式下(xia)高效運行(xing)。
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