ARM公司Cortex A15相比Cortex A9核心 到底强在哪里？
arm公司cortex a15核心
目前，智能手机已经向四核心靠拢，但同样是四核，手机性能却是千差万别。从去年就开始崭露头角的高通krait系列架构四核外，arm家族的cortex a15也正式登上四核的历史舞台。例如三星的exynos 5 octa、nvidia 的tegra 4均采用cortex a15架构。同时，智能移动设备ipad3的处理器传言也会用上全新的arm cortex a15架构处理器。虽然苹果ipad3处理器较a5x还是a6，使用cortex-a15架构可能性非常大。我们可以从ti、三星、高通发布的产品对于cortex a15架构做整体水平全面的了解。
arm cortex-a15 架构示意图
cortex-a15核心，与cortex-a9一样，同样基于armv7-a架构，定位上是cortex-a9的替代品，但架构上有较大变化，对多核心的效率和管理上有重要意义。而在浮点运算单元上，也有升级。我们简单来看看cortex-a15的变化。
arm cortex-a9 架构示意图
arm cortex-a9 工作流程示意图
首先，我们看到arm公司官方提供的两张处理器的原理架构图。我们发现，在cortex-a9处理器的工作流程中，多核心中断控制与分配是放在最后一层的，而在cortex-a15中，这一部分的工作是放在核心运算之前的。在nvidia的tegra3技术文档中曾经谈到，android下，多核心在不同核心运行于不同频率时，整体效率会受到最低频率的核心的限制，所以tegra3在多核心的控制管理上有所优化。也许这与arm cortex-a9多核心原始设计有关。而在cortex-a15上，架构上有了很大变化，也许多核心处理的效率会更高。
从浮点运算单元来看，cortex-a15核心每个核心内建vfpv4浮点单元。vfpv4是vector floating-point version 4，而在cortex-a9上是version 3，cortex-a8是version 2。此次vfpv4是arm处理器的浮点运算首次完全支持ieee 754标准。在以往，arm处理器的浮点运算性能一直是短板，尤其是在armv7之前，此次vfpv4会对浮点运算带来怎样改进?
除此之外，cortex-a15的缓存管理也略有改进。每个核心将都分别具有32kb的数据与指令l1 cache，l2 cache二级缓存被多个核心共享，目前官方提供数据支持512kb、1mb、2mb、4mb等标准，二级缓存的控制机制延迟要比cortex-a9时有所进步。
最后，cortex-a15从设计之初并不仅仅定位于移动设备，它支持40bit large physical address extensions, lpae，内存寻址高达1tb，同时，它开始完全支持硬件虚拟化。这些应用，甚至瞄准的是多颗arm处理器打造的高性能运算平台。
ti、三星、高通的cortex a-15核心产品
ti omap5系列：omap 5430/5432是号称业界首款cortex-a15核心的产品。ti公司在2011年底发布了omap5 soc芯片的详细架构示意图，并大概公布了相关效能，我们从omap5来看看cortex-a15的表现。
ti omap 5430处理器架构示意图
ti omap 5430/5432主要参数
omap 5430与5432在大体架构上没有区别，只是封装尺寸，外部i/o因为定位不同稍有不同。omap 5430仍然定位于智能手机、平板电脑等，而omap 5432可能偏重于尺寸稍大一些的设备，例如类似笔记本电脑的产品。所以，我们先来看一张omap 5430的架构图。从架构图中，我们看到，它使用了两个cortex-a15核心，最高频率可达2ghz。为了保证低负荷下系统更低功耗，omap 5430还使用了两个cortex-m4核心。在视频、2d图像部分，都有专门dsp单元负责，电源管理与音频管理模块与omap4系列没有不同。在周边i/o模块上，各种全新的标准一应俱全。sd3.0、emmc存储接口，sata 2.0接口[为ssd设计]，usb 3.0 otg接口，usb2.0接口，hdmi 1.4a标准等等。当然，omap5430还搭配了powervr sgx544图形处理单元，这要比之前omap4系列有不小的提升。
ti omap5 平台性能示意图
ti还大概描述了omap5系列和cortex-a15的效能提升，同时在2012年1月展示了使用omap5的成品设备。大体来说，28nm工艺制造的cortex-a15与40nm工艺的cortex-a9相比，单线程运算效能提升1.5倍，浮点运算性能提升1.6倍。全新的多核心管理架构让它的多核心处理分配更为智能，可按需分配[cortex-a9明显更低效]。另外，ti在omap 5上使用smartreflex 3能源管理技术，它可以使omap 5处理器在达到与指定omap 4处理器一样性能的情况下，只需要omap 4处理器60%的能耗。换个角度，如果用omap 4所需的同样能耗，那么omap 5 只需要60%的时间就可以完成所需要做的工作。
ti没有更多介绍omap 5中powervr sgx544的性能，但除去运行频率带来的差异不可估计外，我们知道sony ps vita上使用的是powervr sgx543 mp4+[同样是四核心]，而苹果a5处理器使用的是powervr sgx543mp2，前者为4个核心，后者为2个核心。相对omap4系列[除去4470外]的powervr sgx540，性能有5倍提升[官方数据]。
三星 exynos 5250：2011年11月30日，三星发布exynos 5250处理器，它同样使用cortex-a15双核心，不过使用的是32nm high-k工艺生产。从三星提供的数字来看，2.0ghz的双核心exynos 5250的运算性能可以达到1.5ghz cortex-a9核心处理器的两倍，效能显然有很大提高。exynos 5250还支持edp接口，支持dispalyport的输出，最高支持2560x1600的分辨率，同时支持3d立体输出，至于图形单元的具体性能，官方消息中没有透露。
高通snapdragon s4：高通公司同样在2011年底发布了snapdragon的s4平台，在即将开幕的mwc 2012上，使用s4平台的高通手机就会展出。国外网站anandtech在21日刚刚发布了，s4平台的性能测试。snapdragon s4平台，同样使用cortex-a15架构，不同高通命名为krait，芯片组代号msm8960，它采用28nm工艺制造，双核心运行主频1.5ghz。显示单元从adreno 220升级至adreno 225。从测试结果来看，与高通s3平台，即msm8260/8660相比，单线程linpac浮点运算性能提升1倍，多线程浮点运算性能提升120%。不要忘记msm8260只是vfpv2浮点单元，即armv7-a架构，cortex-a8核心的改进版本，所以测试结果领先的幅度较大。从sunspider的java性能测试来看，s4平台性能提升54%，比iphone 4s即苹果a5核心，性能提升46%。browsermar的成绩，较s3平台提升23.5%。adreno225的3d性能，相比adreno，也有100%左右的提升。
从ti的omap 5系列，三星的exynos 5250，高通snapdragon s4，我们已经可以看到cortex-a15核心以及采用该核心新一代产品的大致性能。无论从半导体制造工艺、核心架构更新、图形单元的同步升级等各个方面，在性能上都有明显提升。而从相对细致一些的ti的官方数据来看，它的能耗也有所降低，效能提升十分明显。
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arm cortex-a15 架构示意图
cortex-a15核心，与cortex-a9一样，同样基于armv7-a架构，定位上是cortex-a9的替代品，但架构上有较大变化，对多核心的效率和管理上有重要意义。而在浮点运算单元上，也有升级。我们简单来看看cortex-a15的变化。
arm cortex-a9 架构示意图
arm cortex-a9 工作流程示意图
首先，我们看到arm公司官方提供的两张处理器的原理架构图。我们发现，在cortex-a9处理器的工作流程中，多核心中断控制与分配是放在最后一层的，而在cortex-a15中，这一部分的工作是放在核心运算之前的。在nvidia的tegra3技术文档中曾经谈到，android下，多核心在不同核心运行于不同频率时，整体效率会受到最低频率的核心的限制，所以tegra3在多核心的控制管理上有所优化。也许这与arm cortex-a9多核心原始设计有关。而在cortex-a15上，架构上有了很大变化，也许多核心处理的效率会更高。
从浮点运算单元来看，cortex-a15核心每个核心内建vfpv4浮点单元。vfpv4是vector floating-point version 4，而在cortex-a9上是version 3，cortex-a8是version 2。此次vfpv4是arm处理器的浮点运算首次完全支持ieee 754标准。在以往，arm处理器的浮点运算性能一直是短板，尤其是在armv7之前，此次vfpv4会对浮点运算带来怎样改进?
除此之外，cortex-a15的缓存管理也略有改进。每个核心将都分别具有32kb的数据与指令l1 cache，l2 cache二级缓存被多个核心共享，目前官方提供数据支持512kb、1mb、2mb、4mb等标准，二级缓存的控制机制延迟要比cortex-a9时有所进步。
最后，cortex-a15从设计之初并不仅仅定位于移动设备，它支持40bit large physical address extensions, lpae，内存寻址高达1tb，同时，它开始完全支持硬件虚拟化。这些应用，甚至瞄准的是多颗arm处理器打造的高性能运算平台。
ti、三星、高通的cortex a-15核心产品
ti omap5系列：omap 5430/5432是号称业界首款cortex-a15核心的产品。ti公司在2011年底发布了omap5 soc芯片的详细架构示意图，并大概公布了相关效能，我们从omap5来看看cortex-a15的表现。
ti omap 5430处理器架构示意图
ti omap 5430/5432主要参数
omap 5430与5432在大体架构上没有区别，只是封装尺寸，外部i/o因为定位不同稍有不同。omap 5430仍然定位于智能手机、平板电脑等，而omap 5432可能偏重于尺寸稍大一些的设备，例如类似笔记本电脑的产品。所以，我们先来看一张omap 5430的架构图。从架构图中，我们看到，它使用了两个cortex-a15核心，最高频率可达2ghz。为了保证低负荷下系统更低功耗，omap 5430还使用了两个cortex-m4核心。在视频、2d图像部分，都有专门dsp单元负责，电源管理与音频管理模块与omap4系列没有不同。在周边i/o模块上，各种全新的标准一应俱全。sd3.0、emmc存储接口，sata 2.0接口[为ssd设计]，usb 3.0 otg接口，usb2.0接口，hdmi 1.4a标准等等。当然，omap5430还搭配了powervr sgx544图形处理单元，这要比之前omap4系列有不小的提升。
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ti还大概描述了omap5系列和cortex-a15的效能提升，同时在2012年1月展示了使用omap5的成品设备。大体来说，28nm工艺制造的cortex-a15与40nm工艺的cortex-a9相比，单线程运算效能提升1.5倍，浮点运算性能提升1.6倍。全新的多核心管理架构让它的多核心处理分配更为智能，可按需分配[cortex-a9明显更低效]。另外，ti在omap 5上使用smartreflex 3能源管理技术，它可以使omap 5处理器在达到与指定omap 4处理器一样性能的情况下，只需要omap 4处理器60%的能耗。换个角度，如果用omap 4所需的同样能耗，那么omap 5 只需要60%的时间就可以完成所需要做的工作。
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三星 exynos 5250：2011年11月30日，三星发布exynos 5250处理器，它同样使用cortex-a15双核心，不过使用的是32nm high-k工艺生产。从三星提供的数字来看，2.0ghz的双核心exynos 5250的运算性能可以达到1.5ghz cortex-a9核心处理器的两倍，效能显然有很大提高。exynos 5250还支持edp接口，支持dispalyport的输出，最高支持2560x1600的分辨率，同时支持3d立体输出，至于图形单元的具体性能，官方消息中没有透露。
高通snapdragon s4：高通公司同样在2011年底发布了snapdragon的s4平台，在即将开幕的mwc 2012上，使用s4平台的高通手机就会展出。国外网站anandtech在21日刚刚发布了，s4平台的性能测试。snapdragon s4平台，同样使用cortex-a15架构，不同高通命名为krait，芯片组代号msm8960，它采用28nm工艺制造，双核心运行主频1.5ghz。显示单元从adreno 220升级至adreno 225。从测试结果来看，与高通s3平台，即msm8260/8660相比，单线程linpac浮点运算性能提升1倍，多线程浮点运算性能提升120%。不要忘记msm8260只是vfpv2浮点单元，即armv7-a架构，cortex-a8核心的改进版本，所以测试结果领先的幅度较大。从sunspider的java性能测试来看，s4平台性能提升54%，比iphone 4s即苹果a5核心，性能提升46%。browsermar的成绩，较s3平台提升23.5%。adreno225的3d性能，相比adreno，也有100%左右的提升。
从ti的omap 5系列，三星的exynos 5250，高通snapdragon s4，我们已经可以看到cortex-a15核心以及采用该核心新一代产品的大致性能。无论从半导体制造工艺、核心架构更新、图形单元的同步升级等各个方面，在性能上都有明显提升。而从相对细致一些的ti的官方数据来看，它的能耗也有所降低，效能提升十分明显。
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