ARM Cortex-A73处理器设计能效及性能再获优化

　　首先，让我们回顾一下：2009 年发展至今，几乎所有智能手机都已经搭载了 ARM 处理器，性能提升达100倍。想想看，短短七年的时间，100 倍，多么惊人的数字!得益于性能的大幅提升，全新的功能、超高速的用户界面响应、以及沉浸式用户体验已成为现实，而功耗却依旧保持不变，移动设备设计领域的种种难题都得以攻克。毋庸置疑，这是工程技术史上一次空前的壮举。

　　高性能、全新功能以及优化的用户体验不断推动市场的快速成长，据预测，2016 年全球智能手机销量将突破15亿部。

　　伴随消费趋势的推动，智能手机设计已在诸多方面成为未来创新的重要平台。增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、超高清视觉化、基于对象的音频处理技术和计算机视觉，都对系统性能提出了更高的要求;无独有偶，智能手机近几年来不断追求更为纤薄的机身设计，一定程度上牺牲了散热性能，同时也对电源管理提出了更高要求。此外，因为智能手机尺寸已经达到可以便捷操作的极限，意味着无法通过机身体积增大来提高电池容量。为了延续过去十年智能手机行业的辉煌，进一步优化沉浸式用户体验，引领未来创新，我们必须要继续优化性能，提高能效。

　　截至目前，ARM 已发布其全新高性能处理器，Cortex-A73。继去年 Cortex-A72 处理器面市至今，ARM 持续加快创新步伐，于今年推出全新 Cortex-A73 处理器;该处理器将于 2017 年初全面应用于高端智能手机。

　　得益于专属设计和优化，Cortex-A73 处理器为移动设备及其他消费电子设备量身打造。Cortex-A73 针对设备性能及能耗所做的优化让人感到尤为兴奋：

　　 移动功率电路性能极佳，频率最高可达 2.8GHz

　　 功耗效率提升 30%，保证最佳用户体验

　　 内置于迄今为止体积最小的 ARMv8-A 架构

　　在产品开发初期，Cortex-A73的目标就已经十分明确：打造能效最高、性能最强的 ARM 处理器。

　Cortex-A73：ARMv8-A高性能处理器

　　Cortex-A73 处理器全面支持 ARMv8-A 架构，其功能集可以完美契合智能手机及其它消费电子设备。ARMv8-A 架构采用 ARM TrustZone 技术、NEON 技术、视觉化及密码学设计，无论系统是 32 位还是 64 位， Cortex-A73 都能够支持最广泛的移动应用与中间件生态系统(移动软件的开发和优化默认基于 ARM 架构)。

　　Cortex-A73处理器配有128位AMBA 4 ACE接口，无论是用于高端设计的高能效 Cortex-A53，还是用于中端及成本压力更大设计的全新超高能效 Cortex-A35，ARM big.LITTLE 系统都可以实现完美兼容。

　最佳性能

　　Cortex-A73 处理器针对新一代高端智能手机量身打造。在 10 纳米工艺制程下，Cortex-A73 较前代 Cortex-A72 高性能 CPU 的持续性能提高了 30%。频率达到 2.8GHz 时，Cortex-A73 依旧性能强劲，与持续能效完美匹配。如下图所示，Cortex-A73 在接近峰值频率时，仍能保证正常运行。尽管实际使用频率会受到限制，极少满频运行，但这一测试依旧可以证实 Cortex-A73 的强大性能。

针对移动设备的性能优化

　　Cortex-A73 处理器支持 64kB指令缓存(基于最先进算法的分支预测)以及高性能指令预取。最主要的性能优化是数据存储系统，使用高级L1和L2数据预取，并支持复杂模式检测。此外，它也为连续资料写入流优化了存储缓冲区，并将数据缓存提高至 64kB，且不产生任何时序影响。

　　较 Cortext-A72，得益于上述优化及提升，以相同频率运行于 Cortex-A73 的移动应用性能最高提升达 10%。基于 Cortex-A73 的芯片设计比前几代产品更进一步推动频率优化，这是一次在提高效能前提下的大胆尝试;此外，对比 Cortex-A72，全新 Cortex-A73 处理器在全部存储工作负载应用环境下，性能皆提高至少15%，包括多应用、操作系统运行及 NEON 复杂计算执行。

　功耗优化

　　尽管 Cortex-A73 功耗低于 Cortex-A72，但在性能上却大幅提升。Cortex-A73 在时钟闸控、功耗优化 RAM 架构以及 AArch32/AArch64 优化资源共享执行等方面大幅升级，进一步降低功耗。

　　对比 Cortex-A72，Cortex-A73 整数工作负载至少节省 20% 功耗;浮点运算和存储器访问等工作负载的优化甚至更加明显。功耗的降低显著提升了用户体验，并大幅延长电池寿命;与此同时，功耗优化也为 SoC 保存更多动态余量，提升系统和图形处理器性能，实现更佳的视觉效果，提高帧速率，为新功能的添加奠定基础。

　迄今为止体积最小的 ARM 高端 CPU

　　除了实现极高的持续和峰值性能，Cortex-A73 最受关注的特性在于其以最小的面积发挥了ARMv8-A 架构高端处理器的卓越性能，为日益崛起的中端智能手机市场保驾护航;并以中低成本实现最佳用户体验。得益于技术革新，相较于采用ARMv7-A架构的Cortex-A15，全新Cortex-A73处理器面积更小。具体来说，相比Cortex-A57和Cortex-A72，Cortex-A73的面积分别缩小70% 和 42%。参照国际标准，Cortex-A73核心尺寸比Cortex-72最高减小25%。除了在16纳米和10纳米工艺等先进技术节点应用中发挥作用，Cortex-A73 处理器在大众市场28纳米工艺技术节点上也大放异彩，大幅提高中端移动设备的性能。占用面积减少允许设备搭载更多芯片，集成更多功能或提升其它系统IP的性能，也可以减少中端移动设备的SoC及设备成本。

全面提升中端智能手机的性能

　　采用 big.LITTLE 技术与 CoreLink CCI，ARM 为合作伙伴提供优异的可扩展性，实现系统优化，打造差异化产品。这意味着什么?SoC 设计可以采用 1 或 2 个大核以及 2 个或 4 个 小核，其性能和用户体验甚至可以与高端设计相媲美。独有的 L2 缓存减至 1MB，但依然保证足够的缓存，支持大核在实际高性能工作负荷下的正常运行。基于能效模型，big.LITTLE 软件可以灵活配置，满足不同应用环境的需求。

　　目前，big.LITTLE 技术已经在移动设备市场得到广泛部署。Cortex-A73 与 Cortex-A53 将共同服务新一代智能手机，最常见的方式是集成在八核处理器中。此外，Cortex-A73 也为提升中端用户体验奠定了基础。例如，六核big.LITTLE 配置，双核 Cortex-A73 处理器和四核 Cortex-A53 或 Cortex-A35 处理器可以在同等或更小面积下实现比八核Cortex-A53更佳的性能。该拓扑已经十分普遍，并已经成功应用于入门级和中端设备。由于浏览网页和滚动界面等应用的响应时间缩短，所以与八核Cortex-A53相比，Cortex-A73六核在性能上提升30%，单线程峰值性能提高了一倍，大幅提升用户体验。

　　ARM设计团队不断提升用户体验，充分发挥基于 ARM 架构移动设备的专属特性：搭载Cortex-A73处理器，以更少的功耗和更小的空间实现更佳的性能与更长的电池寿命。今年晚些时候到2017年，Cortex-A73处理器将会逐渐覆盖到我们合作伙伴的高端智能手机、平板电脑、翻盖式移动设备、数字电视等一系列消费电子设备。让我们拭目以待，共同见证这些产品的问世!

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