ARM新核心亮相，除了小核其他都在挤牙膏

编者按：本文来自微信公众号“三易生活”（ID:IT-3eLife），作者：三易菌，36氪经授权发布。

今年3月，ARM方面公布了十年来的首个新芯片架构ARMv9，并宣称有着更好的安全性、更高的AI性能，以及更快总体性能的这一架构未来将为3000亿颗芯片赋能。 

日前，ARM也正式对外公布了基于ARMv9的3款CPU与3款GPU核心设计。其中，三款新的CPU分别为旗舰核心Cortex-X2、高性能核心Cortex-A710，以及高能效核心Cortex-A510，而三款新的GPU核心，则分别是覆盖高中低不同定位的Mali-G710、Mali-G510、Mali-G310。 

作为目前移动端最具影响力的IP，ARM的新核心设计基本上可以视作代表着2022年Android机型CPU性能表现，以及部分芯片厂商的GPU性能。也就是说，Cortex-X2、Cortex-A710、Cortex-A510的具体表现，将直接决定高通、联发科、三星乃至华为旗下SoC在未来的发挥。 

事实上早在2011年，由于ARMv8架构中首次引入了AArch64架构，也对64位架构的ARM处理器产生的革命性提升。而新一代的在ARMv9，则更多的是增加了SIMD向量指令的扩展支持（SVE2）和可信计算架构，这就导致在这一基础上的Cortex-X2、Cortex-A710、Cortex-A510或许并不会有跨越式的升级。 

根据ARM方面的说法，Cortex-X2相比于前一代的Cortex-X1，在整数性能方面有着16%的提升，但机器学习性能则可以翻一番；Cortex-A710相比于上代Cortex-A78，性能提升10%、能效提升30%；而时隔4年后更新的Cortex-A510小核心，则比老当益壮的Cortex-A55性能提升35%，能效提升20%。 

当然，作为被誉为“文字游戏大师”的ARM，在PPT中提供具有误导性的说辞其实有着多次的前科。例如其曾在宣传Cortex-A76时拿出了3.0GHz的Cortex-A76，但这款产品在其整个生命周期中都没有被下游厂商实际生产过，又或者是在对比中不使用控制变量法。 

尽管此次在对Cortex-X2的介绍中，ARM称其整数性能可提升16%，但在PPT中则清晰的表明，去年发布时最高可配置到8MB L3（三级缓存）的Cortex X1，在这里L3则只有4MB。同时，Cortex-X1的流水线长度从11个指令周期也减少到了10个，分派阶段从2个周期减少到1个，ROB（重排序缓存）增大了最多30％，并且还将L2缓存的TLB（转译后备缓冲器）加大、数据预读取功能增强。 

所以不难发现，Cortex-X2的性能提升所靠的或是提高缓存、加强访存性能、优化进程间通信延时，走的还是过去的老路，并且更为重要的一点是，在ARM方面公布的能耗比曲线上，Cortex-X2的走势与Cortex-X1类似，同样是最高性能释放需要更高功耗来支持。所以在外界看来，如果使用Cortex-X2的SoC在制程工艺上不进行提升，或许其又将成为让手机厂商头疼的存在。 

在说完了将决定未来Android旗舰机型性能天花板的Cortex-X2后，接下来我们不妨来看看Cortex-A710。在ARM的CPU架构改为大-中-小的三丛集架构后，中核就开始更加的追求能耗比，其所负担的职责则是尽可能维持功耗稳定的同时来提高性能。 

但是需要注意的是，在ARM方面公布的PPT中，所谓“性能提升10%、能效提升30%”的情况并不会同时发生。实际上，当Cortex-A710采用4MB二级缓存、8MB三级缓存的情况下，相比于Cortex-A78，前者在同功耗下性能提升10%，或者在同性能下，功耗可降低30%。然而在这张PPT中，Cortex-X2+Cortex-A710组合是共享的8MB L3，所以有业内人士认为，Cortex-A710与前代相比，最大的变化可能就是命名有所改变了。 

如果说ARM奥斯丁团队出品的Cortex-X2和Cortex-A710，仅仅是通过增量更新来实现“微创新”，那么出自ARM剑桥团队的Cortex-A510，无疑就显得更有诚意了。据悉，Cortex-A510此次使用了全新的混合核心微架构，可以将两个Cortex-A510核心组成一个“核心对(complex)”，共享L2和FP/NEON管线，并将浮点部分独立出来。看到这里，相信有些朋友可能就会觉得有些熟悉了，并且确实也有观点认为，这套两个核心共享浮点单元的方案或是从当年AMD推土机架构中所汲取的灵感。 

对于Cortex-A510而言，这样设计的好处，在于其可以更好地适应日常软件吃整数性能、游戏吃浮点性能的特色。事实上，小核目前也是各大芯片厂商发力的关键，毕竟在用户的日常使用中，小核心是最常被用到的。此前各Android机型芯片的小核性能普遍一般，因此只要任务稍微繁重一些就会调用大核，而这也被外界认为是高通骁龙、联发科天玑、华为麒麟等芯片对用能耗控制不算很好的原因之一，而苹果的A系列芯片小核性能极强，例如A14的小核就已经能够媲美Cortex-A76，所以这也是iPhone能够配备更小容量电池的重要原因之一。 

然而遗憾的是，即便是在创新力度较大的Cortex-A510上，ARM方面还是继续沿用了田忌赛马式的宣传策略。其宣称Cortex-A510的性能接近Cortex-A73，且性能比Cortex-A55提升了30%，但没说指明的，是这一对比建立在使用了256KB L2\8MB L3的Cortex-A510与128KB L2/4MB L3的Cortex-A55基础上。并且更为致命的一点是，在功耗曲线中，Cortex-A510在中低频下的功耗表现甚至不如Cortex-A55，而峰值功耗也更是高出了一大截。 

所以总的来说，如果仅仅只是从纸面数据来看，ARM这次依旧是典型的在挤牙膏，除了Cortex-A510外，Cortex-X2和Cortex-A710的性能提升基本靠的是增加缓存。但作为Android阵营最大的SoC供应商，高通在“魔改”ARM的IP核时又最喜欢减少缓存设置，所以在实际应用中，搭载ARMv9指令集的新款SoC具体表现，现阶段还不太好预估。 

事实上，前途未卜的还有国内的APP开发者，在官方公布的信息中ARM方面特意提及了Cortex-X2和Cortex-A510都是仅限AArch64的微体系结构，只有Cortex-A710是照顾中国客户需求而保留了对AArch32的兼容。所以这应该说是ARM在客观上通过硬件的限制，让国内的开发者尽快进入64位时代。 

如果你现在使用appchecker这款应用来检查自己手机上的APP就会发现，大量的主流应用当下还停留在32位。如果不做出改变，明年手机厂商与芯片厂商在SoC调度策略上或许将会非常的头疼，毕竟提供性能的大核与负责日常的小核全都不兼容的情况下，即享受不到Cortex-A510带来的能效进步和性能提升，也发挥不了Cortex-X2的性能。而全部使用Cortex-A710，则无疑会让手机的续航表现并不好看。 

考虑到目前国内Android生态中，手机厂商所代表的硬核联盟占据着重要的地位，所以在ARM给掌握了大量渠道资源的手机厂商出难题的情况下，其自然也会加紧推进64位APP的升级。因此即便ARM这一代的IP核诚意不足，但业界势必还是希望ARMv9能够快速普及，毕竟只要可以推进国内Android生态尽快升级到64位，就意味着所有基于ARMv8的SoC都将迎来更好的性能释放，而最终受益的则将会是所有Android用户。 

【本文图片来自网络】