iPad2雙核處理器A5探秘

蘋果公司正式在美國推出了第二款平板電腦「iPad 2」。首先就是CPU和GPU的核心數(shù)量均提升了2倍，同時產(chǎn)品重量下降，厚度減少了3成，從而實現(xiàn)了產(chǎn)品的輕薄化以及性能的提升。蘋果公司在圣弗蘭西斯科市召開的游戲者開發(fā)大會「GDC(Game Developers Conference)」的主題演講上宣布了產(chǎn)品的推出日期。

從 iPad升級至iPad 2，首先就是CPU由單核心ARM Cortex-A8變成了雙核心ARM Cortex-A9。除了CPU核心數(shù)量提升了2倍以外，每個核心的容許量也2倍以上的性能提升。根據(jù)ARM公司的介紹，Cortex-A8頻率性能為2 DMIPS (Dhrystone MIPS)/MHz，而Cortex-A9為2.5 DMIPS/MHz。

至于CPU 架構(gòu)也發(fā)生變化的原因只有一個，這就是Cortex-A8只支持單核心設(shè)計，因此如果不想開發(fā)特殊的總線，同時又想獲得相同的性能，因此可以選擇的方案也只有Cortex-A9。Cortex-A9最大可支持四核心設(shè)計，并且同樣支持AMBA 3 AXI協(xié)議。

蘋果公司將第一代iPad的A4處理器交由三星公司代工，而A5則變成了TSMC。這聽說主要是由于三星公司已經(jīng)成為蘋果公司智能手機和平板電腦最強有力的競爭者。

至于生產(chǎn)工藝，由于A4使用的是三星公司的45nm工藝，因此普便認為A5同樣也基于的是45nm工藝。如果基于相同的工藝情況下，核心數(shù)量提升2倍，那么會由于電路的增加導(dǎo)致核心面積的提升，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提升。而根據(jù)市場調(diào)研公司iSuppli于3月13日發(fā)布的報道「iPad 2 Carries Bill of Materials of $326.60, IHS iSuppli Teardown Analysis Shows」，蘋果A5芯片的成本相對于A4提升了約75％。如果核心面積提升2倍的話，那么這種程序的成本提升也是與猜測相對應(yīng)的。因此A4升級至 A5，核心尺寸的增加也是可以理解的。

不過iSuppli估計A5芯片的成本大約為14美元。因此雖然核心面積的增加(A4 53平方毫米)，導(dǎo)致了成本的增加，但是其帶來的影響并不大，其影響甚至還不如功耗變化的影響大。

按照邏輯來說，A5峰值功耗應(yīng)該會增加，因此在進行高負荷處理如游戲應(yīng)用時會對電池續(xù)航時間產(chǎn)生影響。不過蘋果同樣考慮到了這點，也對此進行了平衡。

●進化的CPU架構(gòu)

除了核心數(shù)量提升了2倍，A5 Cortex-A9 CPU架構(gòu)也出現(xiàn)了變化。Cortex-A8采用的是雙指令解碼管線，程序指令采用的是順序In-Order執(zhí)行。如果以Intel CPU對比，差不多相當(dāng)于其Pentium時代產(chǎn)品。而Cortex-A9雖然同樣采用的是雙指令解碼，但是其指令執(zhí)行順序為Out-of-Order。容許量方面相差25％。

這個所帶來的影響程序，可以通過Cortex-A9所占據(jù)的核心區(qū)域來了解。通過ARM公司在去年(2010年)的「CMP Conference」所進行的演示，在使用TSMC 40nm工藝的雙核心Cortex-A9的核心面積約在6.7平方毫米，其頻率目標(biāo)為2GHz,1.9W，這里還包括了L1緩存和總線接口。

順便介紹一下的是X86架構(gòu)雙指令Out-of-OrderBobcat核心基于40nm工藝時，單核心面積在5平方毫米以上，因此Cortex-A9核心的大小與X86核心相比的話就可以很明了了。

因此可以估計如果采用三星45nm工藝的話，其面積會比TSMC 40nm要大，同時以1GHz頻率為目標(biāo)的A5 Cortex-A9核心可以推定已接近TSMC的電力設(shè)計的最優(yōu)化。

●GPU核心數(shù)量同樣翻倍

iPad 2上GPU核心數(shù)量也由以前的1個變成了2個。GPU核心架構(gòu)為Imagination Technologies的PowerVR SGX5,不過根據(jù)介紹其性能同樣也提升了2倍以上。PowerVR SGX的晶體管數(shù)量提升是肯定的，因此其雙核心華對于A5的核心面積以及功耗影響也是很大的。

PowerVR SGX架構(gòu)并不是SIMD(Single Instruction, Multiple Data)架構(gòu)，應(yīng)該說其設(shè)計與NVIDIA架構(gòu)設(shè)計很相似，與AMD的VLIW(Very Long Instruction Word)架構(gòu)設(shè)計存在差異。

當(dāng)前的PowerVR SGX架構(gòu)單個核心最多可擁有16個scalar處理器。一般認為iPad的PowerVR Core最多核心數(shù)量同樣為16個，由于iPad 2 核心數(shù)量成為了2個，因此處理器數(shù)量也提升至32個。這個構(gòu)成其處理器數(shù)大大超過了Tegra 2(G70架構(gòu)1Vertex Shader+1Pixel Shader的構(gòu)成)。