蘋果A7 CPU架構(gòu)終極大揭秘

　　研究蘋果的硬件總是一件很痛苦的事情，因為蘋果在這方面從來都是極為封閉，絕少公開底層資料，因此絕大多數(shù)時候只能靠猜。

　　A7是蘋果也是業(yè)內(nèi)第一款64位架構(gòu)的移動處理器，但是在iPhone 5S首發(fā)的時候，我們對它幾乎一無所知。當(dāng)時猜測它只是上代A6 Swift架構(gòu)的簡單改進(jìn)版，解決了內(nèi)存延遲等問題而已，但結(jié)果大錯特錯，嚴(yán)重低估了蘋果。

　　iPad Air發(fā)布的時候，資料多了一些，首次知道其架構(gòu)代號為Cyclone，還知道了架構(gòu)方面的一些信息：

　　就目前看來，峰值發(fā)射寬度達(dá)到了六！也就是相當(dāng)于A6、Krait的兩倍，混合不同指令的時候更是能有三倍。

　　浮點(diǎn)、整數(shù)的共同發(fā)射局限也基本不存在了，可以并行發(fā)射最多四個整數(shù)加法、兩個浮點(diǎn)加法。每個時鐘周期還可以執(zhí)行最多兩個載入或者存儲。

　　近日，AnandTech終于找到了蘋果官方的LLVM文檔，揭示和確認(rèn)了不少細(xì)節(jié)，雖然仍舊比較模糊但在蘋果的世界里已經(jīng)不可能再深入下去了。

　　根據(jù)這份文檔，A6、A7的架構(gòu)規(guī)格對比如下：

　　之前猜測和推測的不少規(guī)格都是正確的。A7 Cyclone的確是一個很寬的架構(gòu)，每個時鐘周期最多可以同時解碼、發(fā)射、執(zhí)行、收回6個指令/微操作，A6 Swift則最多不超過3個。

　　A7的重排序緩沖達(dá)到了驚人的192，是上代的四倍多，同時巧合的是正好與Intel Haswell架構(gòu)一樣。分支預(yù)測錯誤懲罰也增加了，但幅度不大，而且又正好與Intel Sandy Bridge及其后的架構(gòu)在同樣范圍內(nèi)。

　　換句話說，蘋果的架構(gòu)已經(jīng)在某些方面和Intel桌面產(chǎn)品架構(gòu)處于同一級別了。

　　一級緩存容量的翻番可以理解，而在執(zhí)行端，整數(shù)ALU單元、載入/存儲單元、分支單元也都翻了一番，并首次加入了一個間接分支單元和至少一條浮點(diǎn)流水線，能夠并行執(zhí)行三個浮點(diǎn)操作，但注意第三條浮點(diǎn)/NEON流水線是用來做除法、開方的，乘法只能最多并行兩個。

　　每個單元對應(yīng)的緩沖尺寸也基本明晰，應(yīng)該對應(yīng)每個單元的微操作數(shù)，但在所有執(zhí)行單元之前應(yīng)該不會有統(tǒng)一調(diào)度器，而是每個端口前安置靜態(tài)分區(qū)緩沖。