Cortex -A73，一个不会过热的CPU -Gary解释

去年2月，ARM宣布了其最新，最出色的高级CPU核心设计Cortex-A72 - Cortex-A57的完善和修订。放大大约一年，我们发现Cortex-A72位于Kirin 950和955等SOC的中心，它们用于Huawei Mate 8和Huawei P9等手机。现在，ARM宣布了另一个新的Premium 64位ARMV8处理器Cortex-A73。我们知道ARM正在使用新的CPU核心工作，代码名为Artemis，现在是正式的。那么Cortex-A73带来什么呢？更快吗？当然……但更重要的是，在持续使用期间，它在功率效率领域取得了长足的进步。

在移动CPU方面，功率效率和散热器是一切，它们也是影响移动CPU性能的因素。在台式机上，这不是问题，因为PC已连接到电源电源并具有大型冷却风扇，但移动设备的世界却大不相同。为了使事情有效，CPU设计人员可以使用一些技巧。一种是在CPU变得过热时油门，这意味着要以较低的时钟频率运行它；另一个是使用异质的多处理（HMP）设置，例如Big.Little，并使用一段时间的功率有效的CPU内核；三分之一是使用诸如ARM的热框架智能电源分配，这可以动态管理芯片上系统的热预算 - 在必要时将从CPU到GPU（和Visa Versa）的热预算重新分配。

当智能手机不是很忙时，CPU可以自由升至其短爆发的最高性能水平。诸如打开应用程序，渲染网页或启动电影之类的动作都使CPU Performance Spike瞬间。但是，一旦打开应用程序，CPU的使用情况就会下降，一旦显示了网页，CPU就会在阅读文本时坐着空闲，依此类推。

但是，如果您开始一项迫使CPU性能高的活动，例如玩复杂的游戏，那么一段时间后，CPU（和GPU）产生的热量将迫使Android采取行动并重新安排东西，以便热量可以热量bob体育提现正确消散。正如我之前提到的，这很可能包括对CPU进行限制，使其以较低的频率运行（因此产生的热量较少）。

这意味着CPU具有峰值性能水平，产生的热量超过其热预算允许的允许，这是可以的，甚至是很好的短爆发。但是，当使用持续时期时，需要修改CPU的使用，以使其保持在标称功率预算之内，但这是以牺牲性能为代价的……

但是，如果ARM可以产生CPU核心设计，当CPU性能在短爆发中以及用于持续时期时会产生大致相同的热量，该怎么办？或换句话说，如果ARM可以设计CPU，该怎么办，该CPU可以在其正常的每核功率预算中维持其峰值性能。好吧，这就是Cortex-A73的目标。

警告

在我们深入研究Cortex-A73的设计之前，我需要澄清一些事情。首先，SOC上有几个不同的组件，可以产生热量，包括GPU，图像处理器，视频处理器，显示处理器等。如果由于GPU的活性，SOC的总体热量水平升高，即使不是产生热量的部分，CPU仍然可以被限制。其次，任何给定的SOC制造商如何在硅中实现Cortex-A73，包括使用哪个过程节点，都会影响整体性能/效率结果。

Cortex-A73

因此，让我们看一下Cortex-A73周围的一些指标。这是一个64位ARMV8 CPU核心设计，可以以高达2.8GHz的速度运行，可用于Big.Little配置。它可以建立在一系列流程节点上，但是可以预期SOC制造商会制造10nm的基于Cortex-A73 SOC或14nm/16nm。总体而言，与16nm Cortex-A72相比，10nm Cortex-A73可节省30％的功率，同时产生30％的性能。其中一些收益来自10nm而不是16nm的使用，但是，与Cortex-A72相比，Cortex-A73至少提供20％的节能，并且性能增长约为10％至15％，如果它们都是建造的，使用相同的过程节点。

微体系结构

Cortex-A73是专门为移动工作负载设计的，因此内部优化（包括分支预测，预取和缓存）是考虑到移动设备的。与Cortex-A72相比，皮质A73有几种重要的架构变化。

• 与A72上的3宽解码相比，双解码管道
• 使用64K 4向说明缓存，而不是48K 3向说明缓存。
• 具有大型分支目标地址缓存（BTAC）的新分支预测器，以及以加速分支预测加速的Micro-BTAC。
• 与A72上的一个负载和一个存储单元相比，使用四个完整的置额加载/存储单元（两个负载和两个商店）优化了用于高内存吞吐量的备用执行引擎。
• 使用复杂模式检测的新增强的L1和L2缓存提取算法

结果是，Cortex-A73的微体系结构是为了持续的高峰性能调整，而无需超过其功率预算，也不会强迫使用节流。

六核而不是八核

对于便宜的中端手机，使用八核处理器非常成功。像高通Snapdragon 615/616或Mediatek P10这样的SOC证明，使用八个64位Cortex-A53核心有一个设备的市场。Cortex-A53由于其成本/性能率以及高水平的功率效率，因此在这里非常成功。然而，有趣的是，具有两个A73核心和四个A53核心的Hexa核Cortex-A73 SOC占据与八核Cortex-A53处理器大致相同的硅大小。硅占地面积是在制造SOC的成本，甚至一小部分方形毫米都可以使盈利的SOC和为制造商损失钱的一切。Cortex-A73占每个核心的0.65mm2。

在HEXA核A73设置的情况下，硅成本应大致相同，但是单核性能将增长90％以上，而多核性能应增加30％以上。这是一个有趣的想法，我希望像Qualcomm和Mediatek这样的公司作为Hexa核Cortex-A73 SOC探索的想法，将为用户提供比当前八核Cortex-A53 SOC的总体体验。

包起来

这里要记住的一些要点是，使用相同的过程节点（例如16nm），Cortex-A73可提供比Cortex-A72的10％的一般性能改善，SIMD多媒体操作增加了5％，增加了15％，增加了15％内存吞吐量。基本上意味着A73由于其设计而比A72更好，而不仅仅是因为制造过程的改进。

令人惊讶的是，这些性能改进不使用更多的功率，但更少，因此使用相同的过程节点A73与A72相比提供20％的功率。它也比Cortex-A72小25％。当使用较新的流程节点（即10nm）构建时，Cortex-A73提供30％的功率节省，同时产生30％的性能并将足迹降低46％。

因此，…更快，更高效，更小，所有好东西。但是杀手级的特征是，对于短载和持续负载，皮质A73的热量输出几乎具有相同的热量输出。如果正确使用，可以极大地改变电话制造商设计手机的方式，并打开新的设计领域，这不必担心长期散热。

那么，什么时候我们会看到带有Cortex-A73内核的智能手机？新设计已被广泛许可获得ARM的移动和消费设备合作伙伴（包括Hisilicon，Marvell和Mediatek），并且在此公告之前很久，ARM一直在与这些合作伙伴合作。这意味着，当您阅读本文时，Cortex-A73核心设计正准备包含在即将到来的SOC中。但是，这是完全未知的，但是我们很可能会在今年年底和2017年初的设备上看到SOCS具有Cortex-A73的SOC。