文档介绍：2011 年 MID 主控展望后
A8 时代与 A9 的到来

ARM 核心
ARM 核心是主控 SOC 中的重要部分,系统的日常应用都由 ARM 核心来完成,因此 ARM 核心的
效能很大程度上跟用户体验有关。ARM 公司一般用 DMIPS/MHz 来标称 ARM 核心的性能。DMIPS
是 Dhrystone Million Instructions executed Per Second 的缩写,反映核心的整数计算
能力。但 Dhrystone 算法代码本身比较叫,可以完全放到 Cache 中执行,因此反映的只是核
心能力,并不能反映缓存、内存 I/O 性能。
能支持智能系统的 ARM 核心有以下几类:
ARM9:指令集 ARMv5,5 级流水线,
ARM10E:指令集 ARMv5,intel 获得授权后发展的,如 PXA270,PXA210 系列,6/7 级流水线,

ARM11:指令集 ARMv6,8 级流水线,
Cortex-A8:指令集 ARMv7-A,13 级整数流水线,超标量双发射,,标配 Neon,
不支持多核
Scorpion:指令集 ARMv7-A,高通获得指令集授权后在 A8 的基础上设计的。13 级整数流水
线,超标量双发射,部分乱序执行,,标配 Neon,支持多核
Cortex-A9:指令集 ARMv7-A,8 级整数流水线,超标量双发射,乱序执行,,
可选配 Neon/VFPv3,支持多核
Cortex-A5:指令集 ARMv7-A,8 级整数流水线,,可选配 Neon/VFPv3,支持
多核
Cortex-A15:指令集 ARMv7-A,超标量,乱序执行,可选配 Neon/VFPv4,支持多核
× 目前只有指令集 ARMv7-A 的核心才能在上支持 Adobe Flash。
× Neon 是什么?Neon 是 ARM 核心附带的浮点 SIMD 引擎,可以把它当一个 DSP 用,可以把
它理解为桌面 CPU 上的 SSE,SSE2。合理的利用可以增强处理器在游戏、多媒体中的表现,
当然需要软件支持。标准的 Neon 宽度是 64bit。A9 的 Neon 相对 A8 略有升级。
如果不使用 Neon,就只能有 CPU 自带的 VFP 进行浮点运算。标准 A8 的 VFP 没有管线化,速
度是比较低的。A9 的 VFP 管线化后,效能有明显提升,但还是不如 Neon。

× 超标量:A8 A9 A15 都是超标量结构,他们具有两条流水线,一个周期可以发射最多两
条指令进行执行。因此同频效能比 ARM9 ARM11 等高的多。
× Cortex-A5 是 Cortex-A 家族中的小弟,功耗较低,单位功耗的效能很高,用于代替 ARM9
和 ARM11 占据低端市场。
Cortex-A15 是最新发布的,作为高端产品出现,目前资料不多。
× Scropion 是高通根据 Cortex-A8 修改的。关键的特点是同频下比 A8 节能 30%,或者同功
耗的频率高 25%。
Scorpion 具有部分 A9 的特性,如乱序执行,管线化的 VFP,支持多核。此外,Scorpion 的
Neon SIMD 引擎(高通称之为 VeNum)宽度为 128bit,是 A8 和 A9 的两倍,能提供更强劲的
浮点运算支持,并且在不需要的时候可以关闭一半变成 64bit 以节省能源。总体上,Scorpion
是具有部分 A9 特性的 A8,高频率节能浮点加强版。

工艺与频率、功耗
这三者是密切相关的,当然频率与 SOC 的后端设计也有很大关系。
根据参考文献,45nm 工艺可以比 65nm 节省 30%的能耗。
45nm Scorpion 在、和下的典型功耗是 350mW、420mW 和 650mW,其中
下已经需要加压,功耗上升更多。根据以上信息我们可以推测出

Cortex-A8 虽然性能强劲,但不是省油的灯。于是新一代 mid 主控在 45nm、55nm 下动辄
的主频,能耗有点让人担心。
当然,如果采用的 GP 工艺,可能会好些。同样制程的工艺,可以分为 LP 和 GP。
LP 是 Low Power,降低漏电,使得芯片在闲置状态下的能耗最低。
GP 是 General Purpose,可以在相同