2013/1/16

Exynos5Octa Big.LITTLE Processing with ARM Cortex™-A15 & Cortex-A7

然而,在這些操作點的Cortex-A15-的Cortex-A7平台應用的Cortex-A15和
Cortex-A7的。當Cortex-A7的執行OS可以調整的,因為它會為現有的工作點
一個單一的平台與應用處理器。一旦Cortex-A7的是在其最高的工作點,如果有更多的
性能要求,拿起操作系統和應用程序,可以調用一個任務遷移
他們移動到Cortex-A15。
這使得低收入和中等強度的Cortex-A7上執行的應用程序提供更好的能源
Cortex-A15的效率比時,可以實現高強度應用的特點今天的
智能手機可以運行在Cortex-A15。

一個重要的考慮是一個big.LITTLE系統所花費於Cortex-A15的集群和Cortex-A7集群任務之間的遷移時間。
如果時間過長,那麼它可能會成為引人注目的,操作系統和系統電源,可能會超過一段時間的任務遷移的利益。
因此,系統設計的Cortex-A15-Cortex-A7的遷移在不到20,000個週期,或20微秒與操作在1GHz.Copyright©2011 ARM公司的處理器。

任務遷移可以是如此之快的原因之一是,在涉及的處理器狀態的量任務遷移是比較小的處理器,
該處理器將要被關閉的,這被稱為出站的處理器,必須有所有的整數和高級SIMD寄存器文件的內容一起保存
整個CP15配置狀態。的處理器,該處理器將繼續執行,這是被稱為入站的處理器,必須恢復所有保存的狀態從出站的處理器。
此外,任何活動的中斷,被控制的GIC-400必須遷移。不到2000指令來實現保存,恢復,因為這兩個處理器建築風格相同,
在入站和狀態寄存器之間有一個一對一的映射出站的處理器。

實現了快速的的任務遷移時間,因為它允許已保存的狀態顯然是一個關鍵的推動者
在出站的處理器被竊聽和恢復入站的處理器上,而不是去通過
主存儲器。此外,由於出站的2級高速緩存處理器是一​​致的可以
保持通電後一個任務遷移,以提高入站的處理器高速緩存預熱時間
通過監聽數據值。然而,由於出站的2級高速緩存處理器不能
分配太多,它最終將需要清理和關閉以節省漏電功耗。

由於big.LITTLE系統的Cortex-A15和Cortex-A7是完全一致的,通過CCI-400
另一個邏輯的使用模式是允許的Cortex-A15和Cortex-A7將搭載和
同時執行的代碼。這被稱為big.LITTLE MP,這本質上是異質性的多處理。請注意,在此使用模型的Cortex-A15只需要被接通電源,並同時
執行下到Cortex-A7,如果有的線程需要這個水平的處理性能。如果沒有,
Cortex-A7的需要供電。
big.LITTLE MP是引人注目的,因為它使上被執行的處理資源的線程
是最合適的。的計算密集型的,需要顯著量的處理的線程
性能,作為它們的輸出是用戶可見的,可以被分配給的Cortex-A15。 I / O沉重的主題,
或不產生這種結果是時間關鍵的,可以執行向用戶的Cortex-A7上。
一個簡單的例子,一個非時間關鍵的線程是一個相關聯的電子郵件更新。雖然Web
瀏覽用戶將要繼續更新郵件,但它並不重要,如果他們完成CortexA15性能水平或Cortex-A7性能的水平。由於Cortex-A7是更節能
處理器更有意義,需要較長的時間,但消耗較少的電池壽命。
最後,作為一個完全一致的系統,可以創建一個顯著的相干交易量的Cortex-A15,
的Cortex-A7和CCI-400的已經被設計,以應付最壞的情況下偵聽場景。這包括
一個馬里™-T604 GPU的情況下連接到的連貫CCI-400 I / O端口和每個
交易窺探的Cortex-A15和Cortex-A7同時作為Cortex-A15和Cortex-A7
窺探彼此。
軟件
作為部分的big.LITTLE系統,ARM提供了一個軟件交換機使用的Cortex-A15,Cortex-A7的,
CCI-400和GIC-400。切換器有兩個目的:
第一個目的是提供所有所需的機制之間的Cortex-A15和任務遷移
Cortex-A7的。以及處理器的狀態保存,恢復,這也包括所需的代碼帶來的
處理器和一致性,控制Snooping功能的互連和遷移中斷。 "
切換器可以被用作是或代碼,可用於作為模板用於集成到操作
系統。
第二個目的是隱藏的少量的編程模型之間的差異的Cortex-A15
從操作系統和Cortex-A7。的Cortex-A15和Cortex-A7架構是相同的
和所有的寄存器被讀取和寫入的體系結構相一致的方式,寄存器內容
可能並不總是相同的。所以的Cortex-A15和Cortex-A7是不完全的程序員型號相同
在所有情況下。

例如,標識處理器的主ID寄存器的內容之間是不同的
的Cortex-A15和Cortex-A7描述的Level-1和Level-2的CP15寄存器的內容
緩存的拓撲結構。幸運的是,因為兩者的Cortex-A15和Cortex-A7實施虛擬化
擴展OS訪問這些寄存器可以捕獲虛擬機管理程序層,這是其中的
切換器可以處理它們。
切換使big.LITTLE,系統建今天與當前的操作系統。但是,
如狀態保存恢復代碼的情況下,它可能是少數的編程模型
的Cortex-A15和Cortex-A7之間的差異,可能要進行處理,而不是由OS
切換。
結論
本白皮書描述了從ARM第一big.LITTLE系統。一個完全的組合
連貫的系統與Cortex-A15和Cortex-A7開闢了新的處理超出了可能性
在當前高性能的移動平台。
而不是妥協的一個單一的應用處理器,配合實施
高,低強度的任務,big.LITTLE系統將打開大門,一個非常高的性能
實現的Cortex-A15,因為它只會上電時的性能是必要的。這是
讚揚的機會,創造一個非常節能實現的Cortex-A7
因為這將是該平台的主力。
通過這些實現技術和各種使用模式,big.LITTLE提供
機會,以提高性能和延長電池壽命的下一代移動平台。

在剛剛結束的美國CES數碼電子展上,三星發布了名為Exynos5Octa的處理器,這款"八核"處理器的出現,無疑將使如今手機和平板領域如火如荼的處理器內核大戰更加熱鬧。當然,把手機、平板電腦的優劣簡化為"核"的數量,這樣簡單粗暴的比拼熱鬧當中也難免有貓膩。

受到廠商鋪天蓋地的廣告攻勢影響,在許多對技術並不在行的消費者看來,"核"的多寡直接決定手機和平板的性能。其實,無論是手機還是平板使用的CPU,都是一個極為複雜的東西,即使不考慮耗電問題,僅僅討論性能,CPU的架構、內核數量乃至工藝製程都是重要影響因素,其中內核數量固然重要,但甚至都不是決定性的因素。


顯然,CPU的內核數真不具有決定性意義。事實上作為平板電腦界的老大,蘋果的iPad4使用的不過是一枚A6X的雙核處理器,可又有幾家的四核處理器敢說能夠與之媲美的?

更何況,無論是手機還是平板電腦,消費者大多數時候是拿來發發短信看看網頁,這時候CPU的最高性能反而不如能耗來得重要——畢竟功耗越低意味手機或者平板的續航時間越長。這也是為何在今次CES上,三星發布的"八核處理器"並非採用性能最強的八核A15架構,而是四核A15+四核A7的混合,打遊戲看視頻時用四核A15的部分獲得高性能,而寫郵件、打電話回短信時則用四核A7來降低功耗延長待機時間。

毫無疑問,三星的這款八核處理器在平板、手機的發展前景上具有一定的前瞻指引性。當電池容量短期內難以獲得突破的前提下,一味堆積高性能CPU內核並無異議,如果在性能和功耗上獲得平衡才是王道。作為消費者,認清這一點,才能不被廠商的"核戰"忽悠。

http://www.arm.com/files/downloads/big.LITTLE_Final.pdf

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