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ARM——big.LITTLE 架構處理器基礎 big.LITTLE 處理

big.LITTLE 處理

ARM——big.LITTLE 架構處理器基礎 big.LITTLE 處理

ARM big.LITTLE™ 處理是一項節能技術,它将最高性能的 ARM CPU 與最高效的 ARM CPU 結合到一個處理器子系統中,與當今業内最優秀的系統相比,不僅性能更高,能耗也更低。通過 big.LITTLE 處理,可根據性能要求,将軟體工作負載動态、瞬間遷移至适當的 CPU。這種軟體負載平衡操作非常快,對于使用者來說完全是無縫的。通過為每項任務選擇最佳處理器,big.LITTLE 可以使處理器在處理低工作負載和背景任務時減少 70% 甚至更多的能耗,在進行中等強度工作負載時減少 50% 的能耗,同時仍能提供高性能核心的峰值性能。

有關詳細資訊,請參閱下文或通路 Think big.LITTLE 微型網站

背景

目前智能手機和平闆電腦的性能要求的增長速度已經遠遠超過半導體工藝進步帶來的電池容量或節能效果的增長速度。與此同時,在基本相同的外形規格下,使用者要求更長的電池壽命。這一系列互相沖突的需求導緻在移動 SoC 設計領域必須有所革新,而這不是處理技術和傳統電源管理技術能夠提供的。

智能機和平闆電腦的使用模式是動态的:高強度任務(例如遊戲和 Web 浏覽)處理周期與通常時間較長的低強度任務(例如發短信、發電子郵件和聽音頻)處理周期交替進行。

ARM——big.LITTLE 架構處理器基礎 big.LITTLE 處理

需要革新節能技術,才能跟上移動平台性能快速提升的步伐,同時維持和提升能效與電池壽命。

big.LITTLE 處理

ARM big.LITTLE 處理技術旨在為适當的作業配置設定适當的處理器。目前實作的 big.LITTLE 系統中,一個“big”ARM Cortex™-A15 處理器和一個“LITTLE”Cortex™-A7 處理器組成一個系統,以最節能的方式同時完成高強度和低強度任務。例如,可以利用 Cortex-A15 處理器的高性能來承擔繁重的工作負載,同時利用 Cortex-A7 以最高效的方式處理智能手機的大部分工作負載。這些操作包括作業系統活動、使用者界面和其他持續運作、始終連接配接的任務。

通過 CoreLink™ CCI-400 一緻性互連将 Cortex-A15 和 Cortex-A7 處理器連貫地連接配接起來,使系統足以靈活支援各種 big.LITTLE 使用模式(使用模式可根據任務的處理要求而定制)。

big.LITTLE 的基本原則是處理器的體系結構要相同。Cortex-A15 和 Cortex-A7 都采用完整的 ARMv7A 體系結構,包括虛拟化和大實體位址擴充。是以,盡管性能不同,但所有的指令在 Cortex-A15 和 Cortex-A7 上都會以體系結構一緻的方式執行。Cortex-A15 和 Cortex-A7 功能集的實作也相似。兩種處理器均可配置為單核到四核,并且都在處理群集内內建一個 2 級高速緩存。此外,每個處理器都實作單個 AMBA® 4 一緻性接口,該接口可以連接配接到諸如 CoreLink CCI-400 之類的一緻性互連

未來的實作

與此類似,基于 ARMv8 體系結構的 Cortex-A53 和 Cortex-A57 處理器也可以采用 big.LITTLE 配置的形式實作。這種情況下,處理器将通過 CoreLink CCN-504 一緻性互連來連接配接,以實作具有完全一緻性的高性能衆核解決方案,該解決方案支援在一塊矽晶片上容納多達 16 個核心。

現實世界的性能名額

經測量,對于中等強度的工作負載(例如 Web 浏覽),節能達到 50%;對于背景工作負載(例如 mp3 音頻播放),節能高達 70%。測量方式是對 big.LITTLE 系統和隻有 big 處理器的系統的平均能耗進行對比,兩者均采用全面的 DVFS 電源管理和核心閑置政策。

ARM——big.LITTLE 架構處理器基礎 big.LITTLE 處理

這些結果最初是通過測量測試晶片得出的,而最近,合作夥伴晶片也在處理一系列典型的移動工作負載時獲得了同樣的結果。為了利用 big.LITTLE 而進行軟體更改通常是由 OS 核心排程程式完成的,對于該 OS 上運作的應用程式是完全透明的。

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