带你理解最全的ARM Cortex-A系列处理器_处置器_机能

ARM产品线

Cortex-A系列处理器针对日益增长的消费娱乐和无线产品设计，用于具有高打算哀求、运行丰富操作系统及供应交互媒体和图形体验的运用领域，如智好手机、平板电脑、汽车娱乐系统、数字电视，智能本、电子阅读器、家用网络、家用网关和其他各种产品。
下面我们将大略先容近年来ARM公司发布的数款A系列处理器。

Cortex-A78

Cortex-A78是2020年发布的新一代CPU架构，适用于5nm工艺，性能提升20%，功耗则降落了50%。
Cortex-A76、A77、A78都采取了相同的Austin微架构,三代核心在设计上存在很多共性。
根据ARM官方数据显示，A78相较于A77，其IPC（架构性能）只提升了7%，功耗降落了4%，内核小了5%，四核簇面积的缩小了15%。
不过Cortex-A78搭配的是最新一代的5nm制程工艺，天生就具备更好的能效比，在同样的每核心1W功耗下，7nm生产的Cortex-A77可以达到2.6GHz，而5nm生产的Cortex-A78频率可达3.0GHz，同功耗下持续性能提升20%旁边。

Cortex-A77

Arm在19年推出的Cortex A77架构,Cortex A77面向移动高性能领域，采取Arm v8.2 64位指令集架构。
硬件设计上和A76一脉相承，都采取了7nm工艺，峰值频率也没有变革。
A77的流水线构造该当和A76是同等的，采取标准的physical register Out-of-Order machine，20%的提升紧张在微架构的细节方面，用来提高IPC和并行实行的能力。
随着工艺进展到7nm，其单芯片的功耗密度在很大程度上制约着主频的提升。
Arm紧张面向移动市场，并没有在频率掌握上向INTEL看齐，而更加追求单位功耗下的性能比。
因此很多设计上并不以频率为紧张目标，可以看到其L1 cache size达64KB，乃至超过了ZEN2的32K。

Cortex-A76

Cortex-A76被称为“是一款具有的条记本级性能的处理器”,采取7nm工艺，运行频率估量将达到3GHz，比较基于10nm工艺制造、运行在2.8GHz的Cortex A75，能耗将降落40%，性能可提升35%，机器学习能力可提升4倍。
在机器学习运用的优化上，Cortex-A76指令集最高可提升 400% 。
与 2.8GHz 的 10nm A75 芯片比较，3GHz @ 7nm 的 A76 芯片有着 35% 的性能领先上风。
能效方面，在750mW的内核功耗预算下，7nm的Cortex A76比较10nm的Cortex A75可提升40%性能。

Cortex-A75

Cortex-A75 处理器是DynamIQ 技能的首款高性能 CPU，据ARM的数据，Cortex-A75比较Cortex-A73，大约带来了22%的整数性能提升，33%浮点性能提升、16%的内存性能提升、48%的渲染性能提升、34%的GeekBench综合性能提升等。
Cortex-A75 险些涵盖了从端到云的所有运用处所，不仅仅适用于移动和消费性利用场合，还能够在网络根本举动步伐、汽车设计乃至做事器等方面实现全新的性能水平。

Cortex-A73

Cortex-A73是ARM 2016年发布的A系列处理器，Cortex-A73支持全尺寸ARMv8-A构架，ARMv8-A是ARM公司的首款支持64位指令集的处理器架构，包括ARM TrustZone技能、NEON、虚拟化和加密技能。
以是无论是32位还是64位，Cortex-A73都可以供应适应性最强的移动运用生态开拓环境。
Cortex-A73包括128位 AMBR 4 ACE接口和ARM的big.LITTLE系统一体化接口，采取10nm技能制造，可以供应比Cortex-A72赶过30%的持续处理能力，非常适宜运用到高端智好手机、平板电脑、翻盖式移动设备、数字电视等一系列消费电子设备。

Cortex-A72

Cortex-A72发布于2015年年初，也是基于ARMv8-A架构，采取台积电16nm FinFET制造工艺，Cortex-A72可在芯片上单独实现性能，也可以搭配Cortex-A53处理器与ARMCoreLinkTMCCI高速缓存同等性互连（CacheCoherentInterconnect）构成ARMbig.LITTLETM配置，进一步提升能效。
在相同的移动设备电池寿命限定下，Cortex-A72能相较基于Cortex-A15的设备供应3.5倍的性能表现，比较于Cortex-A57也有约1.8倍的性能提升，展现出了精良的整体功耗效率。
Cortex-A72其运用市场包括高端智好手机、大屏幕的移动设备、企业网路设备、做事器、无线基台、数字电视。

Cortex-A57

Cortex-A57是ARM首次采取64位ARMv8-A架构CPU，而且通过Aarch32实行状态，保持与ARMv7架构的完备后向兼容性。
除了ARMv8的架构上风之外，Cortex-A57还提高了单个时钟周期性能，比高性能的Cortex-A15 CPU赶过了20%至40%。
它还改进了二级高速缓存的的设计以及内存系统的其他组件，极大地提高了能效。
Cortex-A57将为移动系统供应超高能的性能，而借助big.LITTLE，SoC能以很低的均匀功耗做到这一点。
其紧张面对的是中高端电脑，平板电脑以及做事器产品。

Cortex-A55

Cortex-A55与Cortex-A75同期发布，是Cortex-A75的空想差错。
Cortex-A55 采取 ARMv8.2 架构，并在其前代产品的根本上打造而成。
Cortex-A55的改进紧张在于分支预测、数据读取和写入（AGU）以及缓存部分，在实行部分改进较少。
ARM流传宣传Cortex-A55的内存性能比较Cortex-A53提高了1倍，因此带来了整数18%、浮点38%、渲染14%、综合21%的性能增加。
比较之下Cortex-A55的功耗比Cortex-A53提高了3%，考虑其性能增加，整体能耗比反而再度提升了15%。

Cortex-A53

Cortex-A53采纳了ARMv8-A架构，能够支持32位的ARMv7代码和64位代码的AArch64实行状态。
A53架构特点是功耗降落、能效提高。
其目标是28nm HPM制造工艺下、运行SPECint2000测试时，单个核心的功耗不超过0.13W。
它供应的性能比Cortex-A7处理器的功率效率更高，并能够作为一个独立的紧张的运用场置器，或者搭配Cortex-A57处理器构成big.LITTLE配置。
Cortex-A53在相同的频率下，能供应比Cortex-A9更高的效能。
其紧张面对的是中高端电脑，平板电脑，机顶盒，数字电视等。

Cortex-A35

Cortex-A35是基于ARMv8-A 64位架构设计的一款低功耗CPU，其目的是为了取代此前32位Cortex-A7和Cortex-A5两颗老核心，采取和A53/A7类似的顺序有限双发射设计，同时融入了A72的一些新特性，并在前端重新设计了指令预取单元，提升了分支预测精度。
此外，A35还采取了A53的缓存、内存架构，可配置8-64KB一级指令和数据缓存、128KB-1MB二级缓存，加入了NEON/FP单元，改进了存储性能，支持完全流水线的双精度乘法，还为CPU核心、NEON流水线都配备了硬件保留状态(独立电源域)以提升电源管理效率。
在同样的工艺、频率下，A35的功耗比A7低大约10%，同时性能提升6-40%。
而比拟A53，它可以保留80-100%的性能，但是功耗降落32%、面积缩小25%，能效提升25%。
A35还可以和A53、A57、A72等大核心搭配，组成big.LITTLE稠浊架构系统，进一步提升系统能效。
其紧张定位于低功耗的低端手机、可穿着、物联网等领域。

Cortex-A32

这是ARM 新一代构架中，唯一一个 32 位（ARMv7-A ）架构的处理器，但 A32 就像是 32 位版的 A35，目标很明显，便是在效能比本来就逆天的 A35 的根本上进一步掌握功耗。
A32 架构主打芯片面积、功耗掌握和能耗比，其勾留在 32 位（ARMv7-A 指令集），指令预取单元针对效率进行了重新设计，一、二级暂存、浮点和 DSP 操作性能则针对速率进行了改进，并引入了新的电源管理特性。
其支持 TrustZone 安全加密、NEON SIMD 指令集、DSP / SIMD 扩展、VFPv4 浮点打算、虚拟硬件等。
A32 可以在 32 位下供应和 A35 一样的性能。
但更低功耗，让它的效能比（单位电能产出的性能）比 A35 还要高 10%、比 A5 高 30%、比 A7 高 25%。
A35 可以透过提升频率达到 A53 80-100% 性能，也便是说，A32 也可以在 32 位下达到同样的性能等级，这时候的芯片面积只有 A53 的 68%，而功耗则只有 A53 的 61%。
在 64 位之下，A35 都有代替 A53 架构的实力，而在 32 位中，A32 就已经是完胜所有人的境界了，而且比起 64 位的 A35 架构，32 位的 A32 更适宜用在穿着设备和物联网产品上。

Cortex-A17

A17仍旧基于32位ARMv7-A指令集，初期会采取28nm工艺，后期进化到20nm。
实质架构和A12一样都是双宽度、乱序发射，仅仅是改进了外部互联，引入了新的同等性总线AMBA4 ACE，可以更快速地连接内存掌握器，从而改进性能和能效。
得益于这个新的总线，A17可以支持多核心SoC的完全内存同等性操作，能够参与big.LITTLE双架构稠浊方案，在特定频率、工艺、内存条件下，A17的性能比A12提升大约40%。
在某些特定的环境中，A17的性能已经可以和A15处于一个档次了，但是功耗更低、能效更高。
虽然在命名上排在Cortex-A15之上，但其定位中端，而不是高端。

Cortex-A15

Cortex-A15最早在2010年发布，基于32位ARMv7-A架构。
A15和A9同样具备乱序实行，但是Cortex-A15具备（两倍）的指令发射端口和实行资源，指令解码能力也要赶过50%，动态分支预测能力更强（采取了多层级分支表缓存），指令拾取带宽更强（128 bit vs 64 bit），这些都能让A15的流水线实行具备更高的效率。
除此以外，A15采取了VFPv4浮点单元设计，能实行FMA指令以及硬件除法指令，相较而言A9的峰值向量浮点性能基本上只有A15的一半。
Cortex-A15处理器可以运用在智好手机、平板电脑、移动打算、高端数字家电、做事器和无线根本构造等设备上。

Cortex-A9

ARM Cortex-A9采取ARMv7-A架构，目前我们能见到的四核处理器大多都是属于Cortex-A9系列。
Cortex-A9 处理器的设计旨在打造最前辈的、高效率的、长度动态可变的、多指令实行超标量体系构造，供应采取乱序预测办法实行的 8 阶段管道处理器，凭借范围广泛的消费类、网络、企业和移动运用中的前沿产品所需的功能，它可以兼具高性能和高能效。
Cortex-A9 微体系构造既可用于可伸缩的多核处理器（Cortex-A9 MPCore多核处理器），也可用于更传统的处理器（Cortex-A9单核处理器）。
可伸缩的多核处理器和单核处理器支持 16、32 或 64KB 4 路关联的 L1 高速缓存配置，对付可选的 L2 高速缓存掌握器，最多支持 8MB 的 L2 高速缓存配置，它们具有极高的灵巧性，均适用于特定运用领域和市场。

Cortex-A8

ARM Cortex-A8处理器，基于ARMv7-A架构，是目前利用的单核手机中最为常见的产品。
Cortex-A8处理器是首款基于ARMv7体系构造的产品，能够将速率从600MHz提高到1GHz以上。
Cortex-A8处理器可以知足须要在300mW以下运行的移动设备的功率优化哀求；以及须要2000 Dhrystone MIPS的消费类运用领域的性能优化哀求。
Cortex-A8 高性能处理器目前已经非常成熟，从手机到上网本、DTV、打印机和汽车信息娱乐，Cortex-A8处理器都供应了可靠的高性能办理方案。

Cortex-A7

Cortex-A7采取ARMv7-A架构，它的特点是在担保性能的根本上供应了出色的低功耗表现。
Cortex-A7处理器的体系构造和功能集与Cortex-A15 处理器完备相同，不同这处在于，Cortex-A7 处理器的微体系构造侧重于供应最佳能效，因此这两种处理器可在big.LITTLE（大小核大小核心伴侣构造）配置中协同事情，从而供应高性能与超低功耗的终极组合。
单个Cortex-A7处理器的能源效率是Cortex-A8处理器的5倍，性能提升50%，而尺寸仅为后者的五分之一。

Cortex-A5

Cortex-A5处理器同样基于ARMv7-A架构，它是能效最高、本钱最低的处理器，能够向最广泛的设备供应最根本的 Internet 访问。
Cortex-A5 处理器在指令以及功能方面与更高性能的 Cortex-A8、Cortex-A9 和 Cortex-A15 处理器完备兼容 - 一贯到操作系统级别。
Cortex-A5 处理器还保持与经典 ARM 处理器（包括 ARM926EJ-S、ARM1176JZ-S 和 ARM7TDMI）的向后运用程序兼容性。
其定位于入门级智好手机、低本钱手机和智能移动设备以及根本工业设备。

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