完勝的效能比，ARM Cortex-A32 架構分析

作者 雷鋒網 | 發布日期 2016 年 02 月 25 日 11:35 | 分類 晶片 , 穿戴式裝置 , 零組件

• 

在大家喜迎驍龍 820 到來之際，ARM 也發表了面向嵌入式裝置和物聯網（IoT）的新架構——Cortex-A32。

ARM 架構的處理器憑藉其優秀的能耗比，一直佔據著行動 / 嵌入式裝置市場。其因為智慧手機的爆發而為大家所熟知，A8 / A9 / A15、A12 / A53 / A57 / A72 等一代代 CPU 架構更是機友心中的時代印記。而剛發表的 A32，又在效能比上越走越遠了。

▲ ARM 的家譜與定位。

Cortex-A 系列分為高性能、低功耗和超低功耗 3 類：

• 高性能系列的代表當然是 ARM 的大核架構 Cortex A57 和 A72（還有在慢慢退市的 A15 和 A17）；
• 低功耗系列的代表是高效能比的 A53，根據需求，它可以以多核或 LITTLE 大小核的形式工作；
• 而超低功耗系列，在 A5 和 A7 之後，有 2015 年 11 月推出的 A35 和剛剛推出的 A32。

值得注意的是，A32 是 ARM 新一代構架中，唯一一個 32 位元架構。但 A32 就像是 32 位元版的 A35，目標很明顯，就是在效能比本來就逆天的 A35 的基礎上進一步控制功耗。

超低功耗與超小晶片面積

▲ A32 架構圖

A32 架構主打晶片面積、功耗控制和能耗比，其停留在 32 位元（ARMv7-A 指令集），指令預取單元針對效率進行了重新設計，一、二級暫存、浮點和 DSP 操作性能則針對速度進行了改進，並引入了新的電源管理特性。其支援 TrustZone 安全加密、NEON SIMD 指令集、DSP / SIMD 擴展、VFPv4 浮點計算、虛擬硬體等。

根據需求 A32 可以使用 28nm、40nm 等製程製造，核心數目也可以在 1 / 2 / 4 核心之間組合，可以組成 big.LITTLE 大小核結構的 SoC。

▲ A35 的核心大小示意圖，A32 居然還能做得更小。

極限情況下，單核心加 8KB 一級暫存的最簡配版本，可以把晶片面積控制在 0.25 mm²（A35 的極限也只是 0.4 mm²。而官方稱 28nm 製程製造的版本，在 100MHz 頻率下的功耗只有 0.004W（4mW）。

效能比再次提升

▲ 整數、浮點、加密與流媒體等性能對比圖（加密性能更是拋離 A5 足足 12 倍）。

▲ 性能與功耗對比。

除去超小的晶片面積和能耗外，A32 可以在 32 位元下提供和 A35 一樣的性能。但更低功耗，讓它的效能比（單位電能產出的性能）比 A35 還要高 10%、比 A5 高 30%、比 A7 高 25%。A35 可以透過提升頻率達到 A53 80-100% 性能，也就是說，A32 也可以在 32 位元下達到同樣的性能等級，這時候的晶片面積只有 A53 的 68%，而功耗則只有 A53 的 61%。

在 64 位元之下，A35 都有代替 A53 架構的實力，而在 32 位元中，A32 就已經是完勝所有人的境界了，而且比起 64 位元的 A35 架構，32 位元的 A32 更適合用在穿戴裝置和物聯網產品上。

如果說 A35 有可能是下一代手機處理器中的小核心首選，那 A32 就已經是下一代穿戴裝置和物聯網產品的「預設方案」了。