ARM简介

在说处理器之前，我们有必要再提一下ARM架构，这是目前几大移动处理器的核心。

ARM是Acorn电脑公司（Acorn Computers Ltd）于1983年开始的开发计划。ARM架构，过去叫做进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，被广泛地应用于嵌入式系统设计。由于低成本、高效能、低耗电的的特点，ARM处理器普遍用于移动通讯领域。

Acorn团队在1985年时开发出ARM1 Sample版，而真正的产能型ARM2于次年量产。ARM2具有32位的数据总线、26位的寻址空间，并提供64 Mbyte的寻址范围与16个32-bit的缓存器。ARM2可能是全世界最简单实用的32位微处理器，其仅容纳了30000个晶体管，而与当时大多数的CPU相同，它没有包含任何的高速缓存。这个精简的特色使它只需消耗很少的电能就可以发挥更好的效能。后继的处理器ARM3更备有4KB的高速缓存，使它能发挥更佳的效能。在1980年代晚期，苹果开始与Acorn电脑合作开发新版的ARM核心，这个方案后来进入了ARM6，首版在1991年试产，然后苹果使用ARM6架构的ARM 610来当作他们Apple Newton PDA的核心。

经历过这些变革之后，ARM内核部份却基本维持一样的大小。ARM2有30000颗晶体管，ARM6也只增长到35000颗。这样做的主要原因是用ODM的方式使ARM核心能搭配一些选配的零件而制成一颗完整的CPU，而且可在现有的晶圆厂里制作并以低成本的方式达到很大的效能。

ARM的经营模式在于出售其半导体知识产权核心（IP core），授权厂家依照设计制作微控制器和中央处理器。包括Atmel、Broadcom、Cirrus Logic、Freescale、富士通、英特尔、IBM、NVIDIA、英飞凌、任天堂、恩智浦半导体、OKI电气工业、三星电子、夏普、STMicroelectronics、德州仪器、高通等多家公司均持有不同形式的ARM授权。

从GHz到多核 移动处理器核变简史

我们要看的是ARM11和Cortex两个家族，这在出场的处理器中会有所涉及。

家族

架构

内核

特色

高速缓存 (I/D)/MMU

常规 MIPS 于 MHz

ARM11

ARMv6

ARM1136J(F)-S

SIMD, Jazelle DBX, (VFP)，八级流水线

可变动，MMU

@ 532-665MHz (i.MX31 SoC)

ARMv6T2

ARM1156T2(F)-S

SIMD, Thumb-2, (VFP)，九级流水线

可变动，MPU

ARMv6KZ

ARM1176JZ(F)-S

SIMD, Jazelle DBX, (VFP)

可变动，MMU+TrustZone

ARMv6K

ARM11 MPCore

1-4核对称多处理器，SIMD, Jazelle DBX, (VFP)

可变动，MMU

Cortex

ARMv7-A

Cortex-A8

Application profile, VFP, NEON, Jazelle RCT, Thumb-2, 13-stage pipeline

可变动 (L1+L2), MMU+TrustZone

up to 2000（2.0 DMIPS/MHz 从600 MHz到超过1 GHz的速度）

Cortex-A9

Cortex-A9 MPCore

ARMv7-R

Cortex-R4(F)

Embedded profile, (FPU)

可变动高速缓存，MMU可选配

600 DMIPS

ARMv7-M

Cortex-M3

Microcontroller profile

无高速缓存，(MPU)

120 DMIPS @ 100MHz

ARMv6-M

Cortex-M0

Cortex-M1

ARMv7-ME

Cortex-M4

Optional 8 region MPU with sub regions and background region

1.25 DMIPS/MHz

其中ARM11包含有ARMv6、ARMv6T2、ARMv6KZ、ARMv6K四种架构，依次分别使用的是ARM1136J(F)-S、ARM1156T2(F)-S、ARM1176JZ(F)-S、ARM11 MPCore内核。

Cortex家族包含有五个架构，其中ARMv7-A架构采用了Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A9 MPCore三种内核，前两种内核分别在苹果A4和A5处理器中得到应用。ARMv7-R架构采用的是Cortex-R4(F)内核，ARMv7-M用了Cortex-M3，ARMv6-M价格则用了Cortex-M0、Cortex-M1两种，ARMv7-ME架构则使用了Cortex-M4内核。另外还有最新推出的Cortex-A15 MPCore内核，被认为是下一代移动处理器的标志。

另外我们再放上一个智能手机GPU的性能速查表。

品牌

产品型号

标准支持

三角形输出

像素填充

高通（Qualcomm）

Adreno 130

OpenGL ES1.1

4M/S

133M/S

Adreno 200

OpenGL ES1.1/ 2.0

22M/S

133M/S

Adreno 205

OpenGL ES1.1/ 2.0

41M/S

245M/S

Adreno 220

OpenGL ES1.1/ 2.0

88M/S

532M

Imagination

PowerVR SGX520

不详

7M/S

250M/S

PowerVR SGX530

OpenGL ES1.1/ 2.0

14M/S

125M/S

PowerVR SGX535

OpenGL ES1.1/ 2.0

25M/S

500M/S

PowerVR SGX540

OpenGL ES1.1/ 2.0

35M/S

500M/S

PowerVR SGX543 MP2

OpenGL ES1.1/ 2.0

35M/S X2

1000M/S X2

PowerVR SGX544

OpenGL ES1.1/ 2.0

63M/S

1250M/S

PowerVR SGX545

OpenGL ES1.1/ 2.0

80M/S

1500M/S

博通（Broadcom）

BCM2727

OpenGL ES1.1/ 2.0

32M/S

1440M/S

BCM2763

OpenGL ES1.1/ 2.0

不详

不详

英伟达（NVIDIA）

GeForce ULV

OpenGL ES1.1/ 2.0

90M/S

1200M/S

ARM

Mali-300

OpenGL ES1.1/ 2.0

30M/S

275M/S

Mali-400 MP4

OpenGL ES1.1/ 2.0

30M/S X4

275M/S X4

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