只谈处理器 且看Apple A4到A5的进化
前言
iPad2现在已经大张旗鼓的开始销售了,不过令人遗憾的是中国并不在苹果第一批海外发售之列。面对国内市场的空缺,中关村的JS们可乐坏了,据小编了解,iPad2在村儿里一台售价7000元至10000元不等,白色的还要多加两百,还不二价。
物以稀为贵,国内的不发售使得iPad2身价倍增,但iPad2的性能也确实有很大提升。苹果在发布前曾宣称,新的iPad2将采用全新的Apple A5处理器。今天,小编就为大家揭示这块神秘的Apple A5处理器,看看它到底有何独到之处。
iPad的A4处理器
ARM Cortex-A8处理器是第一款基于ARMv7架构的应用处理器,并且是有史以来ARM开发的性能最高、最具功率效率的处理器。Cortex-A8处理器的速率可以在600MHz到超过1GHz的范围内调节
Cortex-A8 | 65nm LP 工艺 | 65nm G+ 工艺 | ||
优化 | 合成 | 优化 | 合成 | |
频率 | 600MHz | 500MHz | 1GHz | 750MHz |
频率条件 | ss、1.08v、125C | ss、0.9v、125C | ||
面积(包括L1告诉缓存 mm2) | ||||
高速缓存(I/D) | 32KB/32KB | 32KB/32KB | 32KB/32KB | 32KB/32KB |
从上面的表格中可以看到,Cortex-A8处理器有两种制程工艺,主频频率在600MHz~1GHz不等,处理器面积小于4平方毫米,自带32KB一级指令缓存和32KB一级数据缓存。
ARM处理器简介
从上文中我们看到,苹果正是凭借ARM处理器的出色表现,才使iPad赢得了世界众多果粉们的心。那么在这里,我们就要先了解一下ARM处理器了,看看ARM处理器有何优势所在。
ARM处理器的核心技术由ARM Holdings公司掌控,这家公司来自英国,成立于1990年。在该公司创立之初,就不是以出售成品为盈利手段,ARM Holdings提供技术和标准给世界上的其他半导体原始设备制造厂商(OEM)使用以赚钱利润。现在,包括德州仪器、英伟、三星、高通、微软、IBM、富士通等国际知名厂商皆与ARM Holdings有合作。
众多的OEM厂商加入使得ARM处理器不仅产品型号繁多,而且被广泛应用的速度也不得不让人们瞠目结舌。其实就在我们的生活中,智能手机、MP3/MP4、手掌游戏机、平板电脑、车载GPS乃至高精尖端的军事设备,皆有ARM处理器的身影。体积小、功耗低使得ARM处理的发展前景非常广阔。
主流ARM处理器一览
处理器架构的对比 | ||||
ARM11 | Cortex-A8 | Cortex-A9 | 高通Scorpion | |
管线深度 | 8阶 | 13阶 | 9阶 | 13阶 |
乱序执行 | 否 | 否 | 是 | 部分 |
浮点运算单元 | 可选VFPv2 | VFPv3 | 可选VFPv3-D16 | VFPv3 |
制程工艺 | 90nm | 65nm/45nm | 40nm | 40nm |
标准时钟频率 | 412MHz | 600MHz/1GBHz | 1GHz | 1GHz |
上图中ARM11处理器比之Cortex A8处理器还要早些,它采用ARMv6体系结构。这款处理器发布于2001年10月,时间有些久远了,所以在此不做赘述。简单来说ARMv6架构使得MPEG4编码/解码的速度翻了一倍;增强异常及中断处理,使得实时任务的处理更加迅捷。
Cortex-A8处理器在上一分页中我们已经进行了分析,值得一提的是Cortex-A8处理器仅支持单核心处理。而在Cortex-A9处理器中,实现了双核心处理,使得ARM处理器的性能得到了新的突破。
Cortex-A9处理器也就是现在iPad2的处理器原型,与Cortex-A8处理器而言有着巨大的飞跃。这里面有两个很重要的原因:
其一是A9比A8具备更浅的管线阶层,这就意味着每个时钟周期可以做更多的任务(Cortex-A8处理器将ARM11处理器的8阶管线提高到13阶管线深度是为了提高处理器的主频频率)。在相同的时钟频率下,A9可以完胜A8。主频为1GHz的A8有提供2000 DMIP的处理能力,而同频率下的A9则可以提供2500 DMIP。
再有,Cortex-A9处理器是一块双核心的处理器,每一颗A9处理器都拥有自己的L1告诉缓存,这与A8是相同的。同时,Cortex-A9处理器可以共享L2高速缓存,这对于双核心设计的A9来说尤为重要,并且这个L2高速缓存可扩充至惊人的8MB。我们预期的容量是256KB~512KB,Apple A5处理器的L2高速缓存为1MB。
高通Scorpion处理器同样使用ARMv7架构,功耗与性能十分出众。Scorpion处理器可以提供1GHz的处理速度,具备精密复杂的微体系结构和先进的电源管理技术,可提供额外的每秒80亿次运行用于新增的多媒体技术。
iPad2的A5处理器性能测试
在苹果推出iPad2之前,就宣称iPad2所采用的Apple A5处理器是原来A4处理器性能的9倍。好了,让我们先来看一下Apple A5处理器的性能参数。
iPad2系统信息 | |||
操作系统 | iOS 4.3 | ||
型号 | iPad2 | 主板芯片组 | K95AP |
架构 | ARMv7 | ||
处理器名称 | |||
处理器频率 | 894MHz | 处理器数量 | 1 |
核心数量 | 2 | 线程数 | 2 |
一级指令缓存 | 32.0KB | 一级数据缓存 | 32.0KB |
二级缓存 | 1.00MB | 三级缓存 | 0.00B |
内存 | 512MB | 前端总线频率 | 250MHz |
BIOS | N/A |
从表格中我们我们可以看到Apple A5处理器的价格为ARMv7,双核心设计并带有1MB二级缓存和512MB内存,前端总线250MHz。基本可以确定这就是Cortex-A9处理器。而处理器的主频仅为894MHz,可能是苹果初于对功耗的考虑,据称iPad2的续航时间达到了10小时以上。
A4处理器和A5处理器参数对照表 | ||
名称 | A4 | A5 |
架构 | ARMv7 | ARMv7 |
处理器频率 | 1GHz | 894MHz |
处理器数量 | 1 | 1 |
核心 | 1 | 2 |
线程 | 1 | 2 |
制程工艺 | 45nm | 40nm |
一级指令缓存 | 32.0KB | 32.0KB |
一级数据缓存 | 32.0KB | 32.0KB |
二级缓存 | 640.0KB | 1.00MB |
三级缓存 | 0.00B | 0.00B |
内存 | 256MB | 512MB |
双核心的A9处理器与A8处理器类似,但它拥有一个无序执行引擎和一个较浅的9阶管线。在相同的时钟频率下,A9处理器的性能要优于A8处理器,而且A9处理器还增加了一个完整的FPU(浮点运算单元)。
现在还不能十分确定苹果的A5处理器是个什么样子,但我们确认它是一个双核心的Cortex A9处理器,我们在GeekBench测试中可以看到iPad2的浮点运算能力有所提升。
Geekbench 2 - 浮点运算性能 | ||
iPad | iPad2 | |
总得分 | 456 | 915 |
Mandlebrot(单线程) | 79.5Mflops | 279.1Mflops |
Mandlebrot(多线程) | 79.4Mflops | 554.7Mflops |
LU分解(单线程) | 54.5Mflops | 205.4Mflops |
LU分解(多线程) | 54.8Mflops | 421.6Mflops |
素性测试(多线程) | 71.2Mflops | 177.8Mflops |
素性测试(多线程) | 69.3Mflops | 318.1Mflops |
锐化图像(单线程) | 1.51Mpixels/s | 1.68Mpixels/s |
锐化图像(多线程) | 1.51Mpixels/s | 3.34Mpixels/s |
模糊图像(单线程) | 760.2Kpixels/s | 665.5Kpixels/s |
模糊图像(多线程) | 753.2Kpixels/s | 1.32Mpixels/s |
iPad2的单线程FPU性能是其上一代产品iPad的数倍,这可能是新A5处理改进的排序性能所致。在Linpack(线性测试软件包)的测试中,我们看到了iPad2在这一性能的巨大提升。
FPU提升对整体的性能提升有何帮助还不好说,不过从Geekbench 2的测试中,我们可以看到iPad2的内存已由iPad的256MB升级到512MB了。A5处理的二级缓存也明显增加,有原来的512KB增至1MB。
Geekbench 2 - 内存性能
|
||
iPad | iPad2 | |
总分 | 644 | 787 |
顺序读(单线程) | 340.6MB/s | 334.2MB/s |
顺序写(单线程) | 842.4MB/s | 1.07GB/s |
Stdlib分配(单线程) | 1.74Mallocs/s | 1.86Mallocs/s |
Stdlib写(单线程) | 1.20GB/s | 2.30GB/s |
Stdlib复制(单线程) | 740.6MB/s | 522.0MB/s |
Geekbench的测试结果显示,iPad2已经有效地增加及改善了数据传输的带宽,最明显的体现是写速度由原来的1.2GB/s提升至2.3GB/s。
在Geekbench的整数性能测试中,iPad2的双核心A5处理器性能均与iPad的单核心处理性能成健康的正比例增长关系,多线程处理的优势得到了完美体现。
iPad2在操作系统上升级为iOS 4.3,这有助于苹果Safari浏览器的JavaScript引擎在这一项测试中得到更好的分数。不过由于XOOM运行的浏览器与iPad及iPad2不同,所以XOOM的得分与iPad2没有什么可比较的意义。
从iPad的A4处理器到iPad2的A5处理器性能提升了47%。然而令人惊讶的是XOOM在这项测试里的超高分数,我们认为这是谷歌对蜂窝系统的浏览器优化所致。
但是在实际的测试中,iPad2的网页加载速度要比XOOM快20%左右,这个数据是从加载多个网站首页的测试中得到的。
GPU:PowerVR SGX 543图形芯片超赞!
在上一代产品iPad中的A4处理器集成的是PowerVR SGX 535图形芯片,而在iPad2中,新的A5处理器则集成了新的PowerVR SGX 543图形芯片。在数据浮点运算的吞吐量上,新的543芯片是原来535芯片的两倍。在iPad2的实际使用中,这项性能的提升效果也非常明显。
从PC游戏的发展历程来看,对于图形处理能力的苛求,往往呈几何方式增长。在这里,我们用GLBenchmark 2.0对iPad2的图形能力能力进行测试。
GLBenchmark 2.0支持iOS、Android、Symbian、Windows Mobile等多种平台,以考察OpenGL ES标准图形性能为主,包括两个主要测试场景:其一名为“Egypt”(埃及),测试最新、压力最大的OpenGL ES 2.0,其二名为“PRO”,测试旧版的OpenGL ES 1.1,均支持FSAA(全屏抗锯齿)。
在Egypt模式的测试中,iPad2是原来iPad的5.4倍,是Xoom(Tegra 2处理器,测试分辨率1280x800)的3.7倍。
其实测试软件这个东西有一定的局限性,能够客观的反应问题但不能客观的反应所有问题。要想直观的感受iPad2性能有多大提升,还不如直接看看iPad2的显示效果到底如何。
iPad
iPad2
好啦,一目了然。iPad2的PowerVR SGX 543图形芯片能够提供更细腻的人物模型及环境,明显改善的照明和阴影效果,整个画面看起来超赞。
总结
iPad2来了,新的Apple A5处理器也很强大,它的功耗更低,但性能更强,尤其是iPad2对游戏画面的渲染让我们印象十分深刻。从Apple A5处理器我们可以看到,ARM处理器在未来的发展前景必然是十分广阔的,而且最近有消息称,最新的Cortex-A15处理已经初见端倪,十分令人期待,不知道传闻中的iPad3会不会应用这块传闻中的Cortex-A15处理器。
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