ARM新一代Cortex-A73架構解析 千元機也能有高端SoC

　　如果大家關注手機 SoC（即 System on Chip 系統(tǒng)級芯片， 大家俗稱的「處理器」就是 SoC 的一部分）的話，應該對 ARM 和 Cortex 這兩個名字不會感到陌生。在智能手機市場中，除了極少數(shù)來自 Intel 的產品，無論你的手機 SoC 來自的是高通、聯(lián)發(fā)科、三星還是蘋果，CPU 部分采用的幾乎都是從英國 ARM 公司買來的架構。

　　在過去幾年中，雖然高通、蘋果、三星等越來越多的廠商紛紛開始使用 ARMv8 指令集來打造自己的高端 CPU 架構，但 ARM 的提供的公版 CPU 架構依舊占據(jù)著手機處理器巨大的份額，特別是在廣大的中低端市場，直接用 ARM 準備好的公版架構要比「折騰」自主架構更加劃得來。

　　現(xiàn)在廣泛采用的 ARM 公版 CPU 架構主要有 A53、A57、A72 三種，其中 A53 偏重低功耗，性能相對較差，A57 和 A72 則偏重性能，A72 是 A57 的小幅度改良版本。

　　在定位高端的 SoC 的 CPU 中，為了同時兼顧性能和功耗，常常會把 A57/A72（大核）和 A53（小核）混合在一起使用——也就是通常所說的 big.LITTLE 架構。比如說，高通「驍龍」810 采用了 4 個 A53 和 4 個 A57 核心，晚些時候推出的麒麟 950/955 則采用了 4 個 A53 和 4 個 A72 核心。而在銷量更高的中低端市場中，則基本是低成本的 A53 的天下，高通驍龍 617/625、聯(lián)發(fā)科 Helio P10 等 SoC 的 CPU 部分均采用了 A53 架構。

　　發(fā)熱讓手機 CPU 無法「火力全開」

　　從現(xiàn)階段的性能表現(xiàn)看，低性能、低發(fā)熱的 A53 架構已經足以讓簡單的日常操作「不卡」，但如果想保證渲染復雜網頁、玩大型游戲、渲染視頻這一類的任務流暢，或者讓打開 app 的速度更快，還得指望高性能的 A57 或者 A72 架構。

　　但無論是 A57 還是改進版的 A72，在 CPU「火力全開」、以最高性能運行的情況下，發(fā)熱量都非常大，超過了手機本身所能承受的最高限度。由于這個原因，采用 A57/A72 架構的 CPU 是無法長時間運行在最高性能模式下的。

　　在進行打開 app、渲染網頁這種只需要在很短暫的時間內需要 CPU 全速運轉的任務時，由于完成任務后，CPU 會迅速從高發(fā)熱的「滿血」狀態(tài)恢復到低發(fā)熱、可以持續(xù)運行的「常規(guī)」狀態(tài)，因此 A57/A72 的 CPU 部分產生的高熱量往往不是什么問題。其實，正是由于采用 A57/A72 的 CPU 可以在短時間內「火力全開」，才讓高配置的旗艦機用起來比中低端手機更快。

　　不過在進行需要 CPU 長時間處于高性能狀態(tài)的任務時，比如長時間玩 3D 游戲或者渲染視頻，由于 CPU （以及 GPU）產生的熱量過高，為了保證手機不被「燒壞」，系統(tǒng)會強制 CPU（以及 GPU）降頻甚至部分關閉，導致性能大幅度下滑，手機變卡。比如在玩 NBA 2K 這種大型游戲時，即使是使用旗艦手機（特別是安卓旗艦），手機也常常會「越玩越熱、越熱越卡」，就是這個原因。

　　那么有沒有一種 CPU 架構，在以最高的性能模式下運行時，發(fā)熱依然在手機散熱承受的范圍內同時還能兼具 A57/A72 的高性能呢？這就是 ARM 的新一代 Cortex-A73 CPU 架構的設計目標。

　　A73 架構：最高性能也不熱

　　Cortex A73 是 ARM 剛剛在 Computex 2016 臺北國際電腦展上發(fā)布的，我們先來看看它的部分參數(shù)。

　　和 A53/A57/A72 一樣，A73 依然采用了 64 位的 ARMv8 架構，最高主頻 2.8GHz，支持 big.LITTLE 大小核設計，可以使用 10 納米、14/16 納米甚至「古老」的 28 納米工藝。

　　在 10 納米制程工藝下，相比 16 納米制程的 A72，A73 在性能提高 30% 的同時，功耗降低了 30%。而在同樣使用 16 納米制程的情況下，A73 的綜合性能表現(xiàn)比 A72 提高了 10%，SIMD 多媒體處理性能提高 10%，內存性能提高 15%。

　　不過 A73 最大的驚喜不是絕對性能的提升，而是在最高性能狀態(tài)下的發(fā)熱表現(xiàn)。

　　我們在上面提過，無論是 A57 還是 A72 架構，處理器在最高性能模式下的發(fā)熱都非常巨大，無法長時間穩(wěn)定運行。而根據(jù) ARM 提供的信息，A73 在最高性能模式（peak performance）下運行時，它的發(fā)熱和在可長時間穩(wěn)定運行的持續(xù)性能模式（sustained performace）下幾乎完全相同。換句話說，采用 A73 架構的 CPU 可以持續(xù)在最高性能模式下運行，而不會因為處理器過熱而被強制降頻——這是之前任何一代的 ARM 處理器都沒有的。

　　不過這里需要說明的是，在一個完整的手機 SoC 包含了 CPU（處理器）、GPU（顯卡）、ISP（圖像信號處理器）、DSP（數(shù)字信號處理器）、內存控制器、通訊基帶等眾多組件。除了我們上面聊的 CPU 之外，GPU 是另一個發(fā)熱大戶。因此，即使芯片廠商給自家的處理器換上了 A73 架構（或者修改過 A73），也不能完全保證手機在使用中不會出現(xiàn)過熱降頻的情況。