ARM Cortex-A5 A7 A8 A9 A12 A15 A17內核比較

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ARM Cortex-A處理器ARM Cortex-A 內核有別于ARM Cortex-M 和 Cortex-R 處理器。Cortex-A 內部包含大量的硬件資源,如內存管理單元MMU,可以直接運行Linux、Android、WinCE等操作系統。而?Cortex-M 和 Cortex-R 僅用以運行一些微內核的 RTOS 實時操作系統。當然,這不是說明Cortex-A比他們更強,而是使用領域不一樣。

  • ?Cortex-A 和 Cortex-A50 系列?- 面向開放式操作系統的高性能處理器
  • Cortex-R 系列- 面向實時應用的卓越性能
  • Cortex-M?系列?-?面向具有確定性的微控制器應用成本功耗敏感型解決方案

ARM Cortex-A 內核基于ARMv7-A架構,基本上都可以支持ARM、Thumb-2、Thumb指令集、Java加速擴展的Jazelle技術、ThustZone的安全擴展、針對浮點FPU的VFP硬件擴展、DSP & SIMD 擴展、并行多數據SIMD的NEON多媒體處理器擴展、主流的嵌入式OS(Linux、Android、Windows Mobile、Windows Phone、Symbian)、以及支持分支預測branch prediction。

但各處理器在VFP/NEON的類型、半精度浮點(16-bit half precision floating-point)的支持、多核MPCore、流水線pipeline、單MHz處理性能、L1/L2 cache控制器、亂序執行、指令dual-issue并發等方面有略有不同

 

Cortex-A5 處理器

ARM Cortex-A5處理器

ARM Cortex-A5處理器結構圖

ARM Cortex-A5 處理器是體積最小、能效最高、成本最低的Cortex-A應用處理器,能夠向最廣泛的設備提供 Internet 訪問:從低成本的入門級智能手機、特色手機和智能移動終端到應用廣泛的嵌入式、消費類和工業設備。

Cortex-A5?處理性每個內核達?1.57 DMIPS/MHz,雖然在能性相對于其他 Cortex-A 略差,如只相當于 Cortex-A8 的 80% 性能,Cortex-A15的一半性能,但芯片面積和功耗特性相當出色。Cortex-A5可以支持1~4核,支持雙發 dual issue 以及分支預測 branch prediction,NEON和VFP的硬件可選

Cortex-A5 處理器可為現有的 ARM926EJ-S 和?ARM1176JZ-S 處理器設計提供高價值的遷移途徑。它可實現比ARM1176JZ-S 更好的性能,比 ARM926EJ-S 更好的功效和能效,以及 100% 的 Cortex-A 兼容性。Cortex-A5 處理器在指令以及功能方面與更高性能的 Cortex-A8、Cortex-A9 和 Cortex-A15 處理器完全兼容,直到操作系統級別都是如此。Cortex-A5 處理器還保持與 Classic ARM 處理器(包括 ARM926EJ-S、ARM1176JZ-S 和 ARM7TDMI)的向后應用兼容性。

 

Cortex-A7 處理器

ARM Cortex-A7處理器

ARM Cortex-A7處理器結構圖

ARM?Cortex-A7 MPCore 處理器是 ARM 迄今為止開發的最有效的應用程序處理器,它顯著擴展了 ARM 在未來入門級智能手機、平板電腦以及其他高級移動設備方面的低功耗領先地位。

Cortex-A7 處理器的架構和功能集與 Cortex-A15 處理器完全相同,不同之處在于,Cortex-A7 處理器的微架構側重于提供最佳能效,因此這兩種處理器可在 big.LITTLE 配置中協同工作,從而提供高性能與超低功耗的終極組合。ARM?Cortex-A7處理器與其他 Cortex-A 系列處理器完全兼容,并整合了高性能 Cortex-A15 處理器的所有功能,包括虛擬化、大物理地址擴展 (LPAE) NEON 高級 SIMD 和 AMBA 4 ACE 一致性。

Cortex-A7 處理器支持單處理器群集中的 1-4X SMP,通過 AMBA 4 技術實現多個一致的 SMP 處理器群集。在性能方面,單個 Cortex-A7 處理器的能效是 ARM Cortex-A8 處理器的 5 倍,性能提升 50%,而尺寸僅為后者的五分之一,而功耗類似于高效 Cortex-A5。

 

Cortex-A8 處理器

ARM Cortex-A8處理器

ARM Cortex-A8處理器結構圖

ARM ?Cortex-A8 處理器最早基于 ARMv7 架構,能夠將速度從 600MHz 提高到 1GHz 以上。Cortex-A8 處理器可以滿足需要在 300mW 以下運行的移動設備的功耗優化要求,以及需要 2000 Dhrystone MIPS 的消費類應用領域的性能優化要求。

Cortex-A8 處理性每個內核達?2.0 DMIPS/MHz不支持多核,僅單核

由于 Cortex-A8 支持的浮點VFP運算非常有限,其 VFP 的速度非常慢,往往相同的浮點運算,其速度是 Cortex-A9的1/10 。Cortex-A8能并發某些 NEON 指令(如 NEON 的 load/store 和其他的 NEON 指令),而 Cortex-A9 因為NEON位寬限制不能并發。Cortex-A8的NEON和ARM是分開的,即ARM核和NEON核的執行流水線分開,NEON訪問ARM寄存器很快,但是ARM端需要NEON寄存器的數據會非常慢。

 

Cortex-A9 處理器

ARM Cortex-A9處理器

ARM Cortex-A9處理器結構圖

ARM Cortex-A9 處理器是高能效、高性能、低功耗、成本敏感型設備的首選。Cortex-A9 可用作單處理器解決方案,與 ARM Cortex-A8 解決方案相比,它使整體性能提升 50% 以上。Cortex-A9 MPCore 提供多達 4 個處理器。

Cortex-A9 每個內核?2.50 DMIPS/MHz,支持 1-4 個多核核,以及單核版本。

Cortex-A9 微型架構支持 16、32 或 64KB 4 路聯合 L1 cache 的配置,以及通過可選的L2 cache 控制器而獲得的高達 8MB 的 L2 cache 配置。可擴展的多核和單處理器解決方案提供廣泛的靈活性,并分別適用于各種應用和市場。

 

Cortex-A15 處理器

ARM Cortex-A15處理器

ARM Cortex-A15處理器結構圖

ARM?Cortex-A15 MPCore 處理器是目前適用于高度互聯設備的高性能引擎。該處理器實現了前所未有的靈活性和處理能力。與 ARM 傳統產品一樣,該處理器在設計上采用了先進的能耗降低技術,在 ARM 的各種新市場和現有市場上成就了卓越的產品,這些市場包括移動計算、高端數碼家電、服務器和無線基礎結構。

Cortex-A15 處理器具有無序超標量流水線,帶有緊密耦合的低延遲 2 級 cache,該?cache 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用戶體驗,并為 Web 基礎結構應用提供高性能計算。

為了實現最好的性能,Cortex-A15 處理器具有多指令執行功能,無序超標量流水線,帶有緊密耦合低延遲的且受 ECC 保護的 2 級 cache,該 cache 的大小最高可達 4MB。Cortex-A15 處理器現在適用于?1TB 的物理內存,從而能夠滿足服務器與網絡應用的需求。

 

Cortex-A17 處理器

ARM Cortex-A17處理器

ARM Cortex-A17處理器

Cortex-A17 MPCore處理器是目前Cortex-A系列中性能最高的處理器Cortex-A17現在已經取代Cortex-A12,不過它并非64位ARMv8架構,仍是32位ARMv7-A。

Cortex-A17微架構和Cortex-A12完全相同,但是在Cortex-A12架構基礎上改進了外部互聯,引入了新的一致性總線AMBA4 ACE(原來是AMBA4 AXI),可以更快速地連接內存控制器,從而改善性能和能效。

而得益于這個新的總線,Cortex-A17 可以支持多核心 SoC 的完整內存一致性操作,能夠參與 big.LITTLE 雙架構混合方案,比如兩個Cortex-A17搭配兩個Cortex-A7。Cortex-A17將肩負起Cortex-A9下一代的重任,相比?Cortex-A9,Cortex-A17性能提升最多60%

 

Cortex-A處理器對比表

以下是這幾款ARM Cortex-A處理器的對比表格,從中我們可以清晰的看出他們之間的區別。

內核 Cortex-A5 Cortex-A7 Cortex-A8 Cortex-A9 Cortex-A15 Cortex-A17
發布時間 2009年12月 2011年10月 2006年7月 2008年3月 2011年4月 2014年2月
時鐘頻率 ~1GHz ~1.5GHz on 28nm ~1GHz on 65nm ~2GHz on 40nm ~2.5GHz on 28nm ?2GHz+ on 28nm
執行順序 順序 順序 順序 亂序 亂序 ?亂序
多核支持 1 ~ 4 1 ~ 4 1 (只單核) 1 ~ 4 1 ~ 4 ?1 ~ 4
運算性能 1.57 DMIPS/MHz 1.9 DMIPS/MHz 2 DMIPS/MHz 2.5 DMIPS/MHz 3.5 DMIPS/MHz ?4.5 DMIPS/MHz
VFP/NEON支持 VFPv4/NEON VFPv4/NEON VFPv3/NEON VFPv3/NEON VFPv4/NEON ?VFPv4/NEON
GPU Mali-400 Mali-400 Mali-400 Mali-T624 Mali-T600 Mali-T720
Mali-V500
Mali-DP500
16位半精度 ?是
FP/NEON 寄存器重命名 ?是
GP寄存器重命名 ?是
硬件除法器 ?是
40位物理地址LPAE No Yes No No yes ?yes
硬件虛擬化 No Yes No No Yes ?yes
big.LITTLE No LITTLE No No Big ?Big
融合的MAC乘累加 ?是
流水線級數 8 8 13 9 ~?12 15+ ?11+
指令譯碼 1 Partial dual issue 2 (dual-issue) 2 (dual-issue) 3 ?3
返回堆棧stack條目 4 8 8 8 48 ?48
浮點運算單元FPU 可選 可選 Yes 可選 可選 ?可選
AMBA總線寬度 64-bit I/FAMBA 3 128-bit I/FAMBA 4 64 or 128-bit I/FAMBA 3 2× 64-bit I/FAMBA 3 128-bit ?128-bit
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網友最新評論 (6)

  1. 才知道cortex-a系列的發布順序不是和它a后面那個數字大小一樣。
    白冰 5年前 (2014-12-03) 回復 編輯
  2. 內頁鏈接嗎?
    易淘金股票池 5年前 (2014-12-28) 回復 編輯
  3. 不錯
    百度SEO 5年前 (2015-04-27) 回復 編輯
  4. 面向開放式操作系統的高性能處理器
    二手貨車 4年前 (2015-05-26) 回復 編輯
  5. 太高深了
    新疆SEO 4年前 (2015-05-31) 回復 編輯
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