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这是一场“计算与信任”的较量:ARM对物联网布下些什么局?

EDN China 麦迪?? 2015年11月26日 ?? 收藏2

计算:CPU、GPU,功效突破才能适用更广

在物联网成功公式中,始终不变的要素是对性能与功耗的不懈追求。甚至于很多人认为功耗问题将成为物联网某些核心领域(如IoT节点设备或可穿戴设备)成功与否的关键。

“如何进一步节约功耗,提高效能,这基本上是ARM公司上下所有人每天都在思考的问题,”ARM处理器部门市场营销总监Ian Smythe表示,“ARM仔细审视了整体系统级芯片(SoC)的每一毫瓦耗能,为此,我们有许多小的做法去降低功耗,比如智能的代码执行预测能力,如果没有代码执行则不产生数据吞吐,GPU也有对于流水线(pipeline)里的数据和获取相似的技术,这些数据获取和代码管理等方式被用来不断降低功耗。”

这些努力所共同催生的结果就是,在ARM全新推出的Cortex?-A35处理器成为目前全球最高功效的64位移动处理器(图10),Cortex-A35很自然地承袭了以功耗效率和体积小巧著称的Cortex-A7,功耗则较A7再降10%。迄今已有超过十亿支智能手机和平板计算机搭载Cortex-A7。此次推出Cortex?-A35,ARM和合作伙伴有望对快速成长的入门级智能手机以及智能手表、汽车电子在内的市场带去64位运算。

图10:Cortex-A系列布局图
图10:Cortex-A系列布局图

具备ARMv8-A架构所具有的软件成熟性和64位运算性能。在32位移动工作负载下,Cortex-A35的性能和功效较Cortex-A7在一些性能的指标上有6%到40%的提升(图11),并在采用28纳米制程、在1GHz操作环境下运作时,每颗核的功耗小于90毫瓦。而与Cortex-A53相比,Cortex-A35每个核能降低33%的功耗,芯片面积则减少25%。

图11:性能提升对比图
图11:性能提升对比图

在GPU方面也是类似。可穿戴和物联网设备的用户界面和显示屏幕越来越讲究互动性和沉浸式体验,然而芯片设计团队却面临降低功耗和缩小尺寸的挑战。“推出全新高能效的ARM Mali-470图形处理器(GPU),就是希望能赋予可穿戴和物联网设备媲美智能手机的视觉享受,让智能手表、家用网关和电器、工业控制面板以及医疗监视器等对功耗要求严苛的产品也能够展现更出色的用户界面。我们推出的Mali-470,是基于ARM Mali-400的基础上推出的,它的功耗只有Mali-400的1/2,可应用在可穿戴和一些低功耗的移动设备上。它可以支持的是OpenGL ES 2.0,所以在用户体验和能效比上会有很大的提升。”ARM多媒体事业部营销副总裁Dennis Laudick表示。

Mali-470在相同的工艺条件下,仅以一半的耗电量就能达到Mali-400同样丰富的图形表现。针对屏幕分辨率优化能效,单核心配置可达640x640屏幕分辨率;降低芯片成本,芯片尺寸比Mali-400缩小10%。Mali-470采用和Mali-400相同的业界标准OpenGL? ES 2.0驱动器栈,大部分的Android?、Android Wear和其他的新兴操作系统均采用OpenGL ES 2.0应用程序接口(API)和驱动栈(driver stack)。因此开发人员无需重新优化现有的应用程序。

“之所以能达到Mali-400一半的功耗,”Dennis Laudick介绍道:“我们做了很多的修改,主要包括,一个图像有很多的像素,我们用到四个线程,四个像素可以同时进行,这样可以提高它的性能。另外我们提高了pipeline,数据线程上做了很多的修改与优化。从右边这张图(图12)上可以看到,Mali-470这几代以来,在许多地方都不同程度的基于Mali-400架构、Mali-450架构上做了极大优化。Mali-470也可以跟Cortex-A7和Cortex-A35做很好的搭配。此外,Mali-470扩大了应用范围,除了在手持设备上,在可穿戴,甚至家庭或工业控制上也能广泛适用。其所选择的OpenGL ES 2.0,也在功耗和性能上取得更好的平衡点,从而使Mali-470成为一个更广泛可配置的GPU IP。”

图12:Mali-470在Mali450/400基础上所做的优化
图12:Mali-470在Mali450/400基础上所做的优化

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