处理器史话 | 大小核的发展:大四核?小四核?这款CPU到底是几个核?

2016-12-23 11:05:46 来源:EEFOCUS
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关于手机的CPU频率描述如下:“大四核2.6GHz,小四核2.1GHz”。


大四核?小四核?这款CPU到底是几个核?


答案:4+4=8,八核!


虽然在核的数量是4+4,但是大核和小核的分工是不一样的,详情如下:

  • 主处理器2.6G四核,用于运行型程序;
  • 协处理器2.1G四核,处理些普通应用程序,比较省电。

这就是所谓的八核手机。


为什么要这样设计呢?


原因很简单:CPU没有频率自动调节功能,只能采用高性能4核+低性能4核的组合来延长续航时间,负载高的时候用高性能4核“跑”,负载低的时候低性能4核“跑”了。


Smart!给这样的设计点个赞吧!


1. 大小核处理器的问世
三星电子于2013年1月9日(周三)在CES展会上发布了用于智能手机和平板电脑的Exynos 5 Octa处理器。该处理器芯片实际上是在一个芯片封装中包含两个四核芯片,这种8核处理器使用一种新的架构,能够在不减少电池使用寿命的情况下提供更多的性能。四个高性能内核用于游戏和视频重放等繁重的任务。四个功能不太强大的内核用于文本和电子邮件等节能的普通的任务。


三星Exynos 5 Octa发布(图片来自christianpost)


Exynos 5 Octa内部的A15和A7架构处理核心都采用自家的28nm HKMG工艺打造,A7核心主频介于200MHz至1.20GHz之间,A15核心则是200MHz至1.8GHz,两颗CPU都有独立的电源门控制。


随着Samsung S4的问世,全球首款双四核移动处理器(并不能算是真正意义上的八核,因为八个CPU并不是同时工作,而是分为两个四核分别运作)正式登场,基于ARM的ARM big.LITTLE/Cortex A15架构(也就是所谓的大小核架构),号称是一种低功耗,高性能的移动处理器架构。它的大小分别为主频在1.8GHz的A15处理器,负责处理整段的高负荷任务;A7主频为1.2GHz的处理器负责碎片化的轻量级任务。


“这款双四核处理器的具备低功耗和高性能的特色,其3D性能将达到市面所有产品的两倍之多。”——来自三星的宣言。


S4是成功验证了CPU“大小核”的设计的先进性,那么这个设计的灵感来自于哪里呢?


2. 异步多核的思想
很多读者对移动CPU的异步多核的概念不是很理解,它作为高通骁龙系列的一大特色,它和同步多核处理器之间又有什么区别?各有什么优势呢?异步多核处理器又是怎么达到节能目的?与三星Exynos 5440这一类“大小核”的处理器又会有什么差别呢?


异步多核,或者叫aSMP(asynchronous SMP),是由高通提出的,并应用在自家的Snapdragon S3/S4处理器中。之前也有过不少争论,比如:


观点一:异步多核核心之间不能通讯,称之为“胶水双核”;
观点二:异步多核同时只能有一个核心接受指令,效率很低。


究竟孰是孰非?


这些实际上都是不对的,Sure!


首先来回答:什么是异步多核?


异步多核,其重点在于频率异步,可以将它称为异步频率架构(Asynchronous Clock Architecture)。在这样设计的多核处理器中,每个核心都可以工作在不同的电压和频率下。这样,可以将计算繁重的任务交给一个工作在高频的核心,而压力较小的任务则可以让一个工作在低频的,较慢的核心去负担。而在同步多核中,所有的核心都只能工作在相同的电压和频率下。

 
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作者简介
付丽华
付丽华

1996毕业于华东理工大学自控系,同年7月进入某大型国企担任电气员。2000年转行从事硬件研发相关工作;后从事RFID相关产品的研发、设计,曾参与中国自动识别协会RFID行业标准的起草;历任硬件工程师、主管设计师、项目经理、部门经理;2012年至今,就职于沈阳工学院,担任电子信息工程专业教师,研究方向:自动识别技术。已经出版教材《自动识别技术概论》,职场故事《51的蜕变 》。

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