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ARM与x86之4--EAGLEnbsp;isnbsp;Coming!

热度:4   发布时间:2024-01-09 15:09:40.0

EAGLE is Coming!

ARM的崛起使Intel陷入长考。

尚属Wintel帝国的PC领域无需担忧。帝国的成员已经历经过多次优胜劣汰。Wintel制定的多数策略能得到这些成员的支持,并使他们最终受益。IntelPC领域切走了最大一块蛋糕,也是众望所归,这与Intel在这个领域的付出成正比,更重要的是这个蛋糕正是Intel自己做的。PC帝国偶尔出现的纰漏,总能被Intel及时发现。进入帝国的大门被Windows系统牢牢把持,ARM阵营虽多次试探,仍被拒之门外。

在手机领域,Intel还不是局中人。在XScale架构之后,世上没有任何一款手机正在使用Intel的处理器。在这个领域,手机厂商,代工厂商,芯片提供商,操作系统提供商,相互交融,有合作也有竞争,尚未形成动态平衡。Nokia仍然占有最大的手机市场份额,却在智能手机输给了AppleAndriod

在这个领域,Apple执着的封闭式系统取得了意想不到的成功。Google的加入使本已混乱的市场,变得更加难以琢磨。Microsoft屡战屡败依然不离不弃。20101011日,Microsoft发布了Windows Phone7[105]Google Android 2.3即将到来的谣言也在漫天飞舞。

乱哄哄你方唱罢我登场,却是处理器领域之外的故事。

ARM是这个领域最大的收益者。无论是NokiaAppleHTC还是Motorola都在使用ARM处理器。Intel垂涎三尺也无可奈何,陆续发布的Atom系列处理器,无论是Silverthorn(Atom Z5xx)系列,Diamondville(Atom N2xx2XX3XX)Pineview(Atom N4xx, D4xxD5xx)距离手机都很遥远。

Intel近期发布的代号为LincroftAtom Z6xx处理器,却应者聊聊。基于Lincroft内核的Moorestown平台,难显Intel昔日的振臂一呼。尚未有任何一个手机厂商宣布使用这个平台生产手机。

业界似乎仍在等待Intel即将在2011年推出的Medfield平台,这个平台将沿用Atom Z6xx内核,采用32nm工艺,进一步提高性能功耗比[107]Intel很难继续等待,因为Intel的后院再一次燃起了熊熊烈火。

借助ARM处理器,AppleiPad已率先发难。这标志着手机领域和PC领域融合的开始。融合的进度虽然缓慢,参与者也已先知先觉。Intel选择在手机领域进行反击,经过一系列的合作与收购,进军手机领域一支的先头部队已悄然组建。

Intel的一系列动作,不足以改变手机领域的格局,却足以使其震惊。这个领域的既得利益者很难接收这位巨人。Intel的能力不容置疑,胃口却大了些。过小的手机上放满了运营商和生产厂商的Logo,已经无法再嵌入一个Intel inside

Intel不在乎这些阻力。在短时间内,Atom处理器无法在性能功耗比上压倒Cortex处理器,对于Intel这是一个长期的任务。而这些阻力并不值得担忧。

性能功耗比这个词汇是ARM发明的,主要目的是为了掩盖ARM处理器当时过于低下的性能。这个词汇本身无法阻碍Intel进军手机领域的步伐。Intel清楚只要Atom处理器能够在功耗上满足手机领域的需求,就可以利用自身强大的Ecosystem逐步切入手机领域。加以时日,增强对手机领域的理解,Intel可以在手机领域向ARM阵营发起强有力的挑战。

Cortex系列处理器的横空出世打乱了Intel的部署。Atom处理器在最不应该失败,也最失败不起的性能上输给了ARM。从Cortex A9起,ARM处理器实现了对Atom内核性能上的反超[i]Cortex A15完成了对Atom内核的全面超越。目前尚未有基于Cortex A15内核的处理器,但这只是时间问题。

Intel的时间所剩无几。如果在Moorestown/Medfield平台上使用的处理器内核性能没有明显超过Cortex系列处理器。Intel近期的所有努力将付之东流。在今后两到三年左右的时间,Intel必须发布一个全新的Atom内核[ii],在性能上明显高于Cortex A15内核。Intel需要本质地提高Atom内核的性能,需要一个激进的变革,而不是渐变。Intel可以暂时依靠并不完美的Atom内核在商务上取得成功,但是商业与技术并不会长久背离。

Cortex系列处理器的出现敲响了Intel的警钟。第一颗Cortex内核于20041019日发布[108],这个内核并不是Cortex-A8,而是Cortex-M3Cortex A8内核在2005104日发布[109]。随后ARM2006515日发布了Cortex-R4内核[110]。至此Cortex内核完成了在嵌入式领域的布局。Cortex MRA内核使用ARMv7的指令集,应用于嵌入式的不同领域。M内核[iii]应用在一些对成本较为敏感的微控制器领域,R内核主要应用在实时控制领域,而A内核用于手机与PC领域。

ARM11之后,ARM处理器内核不再以ARM作为前缀[iv]ARM公司取消这个前缀完全出于迷信的考虑[v]。在ARM的历史上,所有以偶数结尾的ARM内核,包括ARM26810,都没有获得成功。ARM不想使用12,而13似乎更加糟糕,于是换了一个新的名字。ARM这个单词并没有在Cortex系列中消失,Cortex的三大系列M-R-A,合起来就是ARM

更替前缀的内核,已焕然一新。Cortex A8内核的DMIPS指标达到了2.0DMIPS/MHz,这与ARM11相比取得了巨大的进步。Cortex A8处理器在大幅提高性能的同时依然保持了低功耗优势。一个含有32KB的指令和数据Cache256KBL2 CacheCortex A8,在使用600MHz的时钟频率时,总功耗仅为300mW[vi]

Cortex A8内核不再使用简单的Enhanced DSP指令,而是引入了NEON部件。NEON的功能与IntelSSE类似,用于支持SIMD类指令。Cortex A8是第一颗引入Superscaler技术的ARM处理器。在每个时钟内,Cortex A8可以并行发射两条指令[111]。出于降低功耗的考虑,Cortex A8内核使用了静态调度的流水线和顺序执行方式。

为了进一步提高时钟频率,Cortex A8内核使用了13级的整型指令流水线和10NEON指令流水线,流水线级数高于ARM11内核的8级。流水线级数的增加有利于处理器主频的提高,却对指令分支预测的成功率提出了更高的要求。

Cortex A8ARM11的基础上,将BTB使用的Entry数目从64增加到512,同时设置了GHB(Global History Buffer)RS(Return Stack)部件。这些措施极大提高了指令分支预测的成功率,从ARM1188%提高到Cortex A895%[112]

Cortex A8Cache的设计中,首次引入了Way-Prediction部件。在现代处理器中,Cache由多个Way组成,如8-way16-way或者32-wayWay-Prediction部件的主要功能是预测当前Cache