苹果A5处理器的与A4的区别
根据市场调研公司iSuppli于2011年3月13日发布的报道《iPad 2 Carries Bill of Materials of $326.60, IHS iSuppli Teardown Analysis Shows》一文,苹果A5芯片的成本相对于A4提升了约75%。如果核心面积提升2倍的话,那么这种程序的成本提升也是与猜测相对应的。因此A4升级至A5,核心尺寸的增加也是可以理解的。
不过iSuppli估计A5芯片的成本大约为14美元。因此虽然核心面积的增加(A4 53平方毫米、A5 122平方毫米),导致了成本的增加,但是其带来的影响并不大,其影响甚至还不如功耗变化的影响大。
Cortex-A9硬宏实现
另外根据IO Snoops的分析,苹果A4处理器的工作频率固定在1GHz,而A5处理器则可以随当前运行的应用程序而改变运行频率。UBM TechInsights表示,这显示A5处理器采用了比A4更优秀的电源管理电路设计,而这也是A5相对A4的重要区别之一。这个区别的另外一个佐证是iPad2上所使用了由Dialog Semiconductor制造的电源管理IC芯片,这款芯片的型号也与A4所用的芯片有所区别。所以在性能大幅度的提升下,功耗得到了合理的控制。
进化的CPU架构效率大幅提高
除了核心数量曾加,A5 Cortex-A9 CPU架构也出现了变化。Cortex-A8采用的是双指令解码管线,程序指令采用的是In-Order执行(即顺序执行,只能按固定的优先级处理,处理速度较慢)。如果以IntelCPU对比,差不多相当于其Pentium时代产品。而Cortex-A9虽然同样采用的是双指令解码,但是其指令执行顺序为Out-of-Order(乱序执行,可以多任务并行执行,最大限度发挥处理器的效能,处理速度快),容许量方面相差25%。
Cortex-A9流程图
这个所带来的影响程序,可以通过Cortex-A9所占据的核心区域来了解。通过ARM公司在2010年的“CMP Conference”所进行的演示,在使用台积电 40nm工艺的双核心Cortex-A9的核心面积约在6.7平方毫米,其频率目标为2GHz,1.9W功耗,这里还包括了L1缓存和总线接口。
顺便介绍一下的是X86架构双指令Out-of-Order Bobcat核心基于40nm工艺时,单核心面积在5平方毫米以上,因此Cortex-A9双核要比双核的X86芯片面积小很多。
Cortex-A9新特性
因此可以估计如果采用三星45nm工艺的话,其面积会比台积电40nm要大。同时以1GHz频率为目标的A5 Cortex-A9核心,为了保证10小时的续航时间,台积电已经拿出最好的电力控制方案了。而我们拿到的iPad2的核心处理器主频被锁定在了900MHz,可见在性能和功耗方面想两全还是太困难了。
GPU也来双核提升9倍无根据
iPad2上GPU核心数量也由以前的1个变成了2个。GPU核心架构为Imagination Technologies的PowerVR SGX543MP2,不过根据介绍其性能同样也提升了2倍以上。PowerVR SGX的晶体管数量提升是肯定的,因此其双核心华对于A5的核心面积以及功耗影响也是很大的。
采用的测试程序为Futuremark的Tai Chi(太极),从测试的影片中,我们能明显看出左侧开发机的流畅度和光影效果要强于右侧的Nexus S。未来索尼NGP将会采用PowerVR SGX543MP4+,图形处理能力比起展示的双核GPU SGX543MP2提升会更多。
PowerVR SGX架构并不是SIMD(Single Instruction, Multiple Data)架构,应该说其设计与NVIDIA架构设计很相似,与AMD的VLIW(Very Long Instruction Word)架构设计存在差异。
Tegra 2将作何回应
当前的PowerVR SGX架构单个核心最多可拥有16个scalar处理器。一般认为iPad的PowerVR Core最多核心数量同样为16个,由于iPad2核心数量成为了2个,因此处理器数量也提升至32个。这个构成其处理器数大大超过了Tegra 2(G70架构1Vertex Shader+1Pixel Shader的构成)。
另外就是scalar处理器共计32个,这个数字与NVIDIA GF100系列Fermi建架构的单个SM(Streaming Multiprocessor)相等。当然实际的性能影响因素是多种多样的,比如说显存带宽啊,GPU主频等等。在iPad2发布的时候,乔布斯提到图形性能将提升9倍的言论,这个数字的来源根据仍然不清楚。