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krait架构 发布于:

Krait是美国高通公司基于ARMv7-A指令集、自主设计的采用28纳米工艺的全新处理器微架构。

Krait是美国高通公司基于ARMv7-A指令集、自主设计的采用28纳米工艺的全新处理器微架构。能够实现每个内核最高运行速度可达2.5GHz,较高通第一代的Scorpion CPU微架构在性能上提高60%以上,并将功耗降低65%。

目前,骁龙移动智能处理器的S4系列多数使用了Krait CPU微架构,S4系列芯片组覆盖双核及四核版本,包括具有最高达四个3D内核的新Adreno GPU系列,并集成多模LTE、3G、2G全制式调制解调器。为新一代智能手机、平板电脑、笔记本电脑乃至智能电视提供充分提升性能的空间。

在2013年国际消费电子展(CES)期间,美国高通公司推出了最新的骁龙800系列和600系列处理器。骁龙800系列处理器配备四核Krait 400 CPU,在骁龙 S4 Pro处理器的基础上,性能提升最高达75%,并将制程技术进一步提升到28纳米HPm(High Performance for mobile,高性能移动计算)技术节点,功耗更低。全新四核Krait 400 CPU每核心速度最高达2.3GHz,提供同类最佳的每瓦性能,使处理器性能满足高级移动终端更高的处理和通信要求。骁龙 600系列处理器采用速度高达1.9GHz的全新四核Krait 300 CPU,在骁龙 S4 Pro处理器的基础上性能提升高达40%,且功耗更低。

目前采用Krait架构的处理器包括:高通骁龙S4系列的双核MSM8960、双核MSM8x60A、双核MSM8x30、双核MSM8960 Pro和四核APQ8064等,以及即将发布的更多骁龙处理器。已经上市的采用基于Krait架构处理器的代表产品有HTC One XC、三星Galaxy SIII美国版、诺基亚Lumia 920、LG Nexus 4、索尼Xperia Z、OPPO Find 5、小米M2、华硕Padfone等。

Krait包括业界领先的128位数据通道SIMD功能单元,提升浮点运算性能。优化的计算单元(包括用于双精度计算的单元)能够以最低的功耗快速实现计算密集型应用。Krait配置双通道内存。它是处理器能否在多核系统中处理高带宽需求工作的关键

Krait的设计采用了使用新电路技术的定制设计流程以提高性能,降低功耗。这实现了非常有效及宽范围的动态时钟和电压调节(DCVS),可适用于不同使用模式包括从热待机到中/ 高水平的处理要求。Krait CPU可以平滑地从低功耗、低漏电模式转换到高速性能的模式。Krait还包括整个流水线的微架构优化,如高效分支预测,以及实现了功耗效率和性能之间平衡的流水线。Krait的电源效率也带来了更佳的热曲线。这使Krait多处理器系统与竞争解决方案相比,能够以峰值性能运行更长时间,并简化了系统级设计,诸如电路板的设计、电力传输和整体系统成本。

为了获得更好的功效、性能表现和热曲线,高通将Krait 微架构设计为异步对称式多核处理器系统(或称为aSMP)。aSMP架构比当前的同步SMP架构功耗减少25-40%,在aSMP中,每个不需使用的内核都可以完全独立关闭,使其在待机状态时没有功耗。

aSMP架构和同步SMP架构之间的区别是:

独立的时钟和电压:aSMP系统中的每个核,包括二级缓存,都有一个独立的电压和时钟。这使每个CPU内核都能够根据处理的工作类型,以最有效的电压和频率运行,从而获得最佳功耗。功耗减少25-40%:aSMP架构比当前的同步SMP 架构功耗减少25-40%。待机功耗:在aSMP中,每个不需使用的内核都可以完全独立关闭,使其在待机状态时没有功耗。降低复杂性:aSMP不需要“伴随内核” 或“小内核”,对每个内核电压和频率的单独控制使aSMP系统中的每个内核均可在低功率模式下操作,从而减少了多核对程序管理或更复杂的软件管理的需求。高通的Krait CPU在性能和电源效率方面建立了一个新的标准。

严格来说,Krait 300是初代Krait架构的升级版,它依然使用台积电28nm LP工艺制造,经过一些底层优化,Krait 300架构的处理器核心频率能从1.5GHz提升至1.9GHz,足够媲美Tegra 4。

在核心架构方面,Krait 300的改进主要集中在三个方面:改进分支预测模块、添加乱序执行(OOO)引擎,以及更好的浮点计算能力。

在初代Krait的时候,处理器的二级缓存是没有硬件预取功能的,Krait 300添加了这一功能,现在二级缓存可以快速从主内存获取数据,而且分支预测精度更高。由于Krait 300没有增加流水线长度,更高的分支预测意味着更高的IPC(指令并发性能),以及更好的能效。

乱序执行(OOO)功能其实早在Cortex A9时代就已经被引入,不过这是一个选配功能,大部分厂商都没有鸟它,现在Krait 300把乱序执行也加了进来,如果消息属实,则Krait 300的单线程性能会得到较大的提升。

最后,Krait 300改进了浮点处理单元(FP),JavaScript性能也有不错的进步,不过高通尚未公布这项改进的细节。

综合而言,Krait 300在同频下会比现有的老Krait提升15%,考虑到Krait 300的频率更高,这个优势可能会被放大到20-30%,这个幅度依然无法对抗Cortex A15,但高通认为Krait 300的功耗会大大低于Cortex A15处理器,在讲究能耗比的主流智能手机中,Krait 300很有希望占得先机。

如果说Krait 300是主打主流市场的产品,Krait 400架构就是高通直接对抗Tegra 4、猎户座5处理器的利器。Krait 400实际上是Krait 300的进一步改进版本,它的主要改进就是使用更先进的台积电28nm HPm工艺制造(NV Tegra 4使用的也是这种工艺),最高频率一下子飙升到了2.3GHz。


  台积电改进版本的28纳米工艺帮助Krait 400进一步挖掘频率潜力

在Krait 300的基础上,Krait 400进一步改进了内存控制器,它的内存延迟更小,另外,Krait 400使用了频率更高的二级缓存。高通声称,这些改进集中到一起,可以带来最多30%-40%的性能提升。

老实说,这个性能提升幅度面对双核、甚至是四核A15处理器肯定是不够的,Krait 400很有可能是Krait家族里所面临挑战最严峻的一款产品。在2013年下半年开始,Krait 400将直面三星和NV两巨头的A15处理器风暴,我们只能祝它好运了。

把Krait 300、Krait 400处理器架构和新的图形处理器、基带芯片集成到一起,制成商品,就成为了新的骁龙800/600系列处理器。

高通今天一口气发布了4大系列的骁龙处理器,从高到低分别是800、600、400、200系列,我们今天要介绍的主要是骁龙800和骁龙600。

骁龙800系列处理器在高通内部被称为MSM8974,它拥有四个Krait 400内核,搭载高通第三代LTE基带芯片(9x25),以及最新的Adreno 330图形处理核心,高通声称Adreno 330比上一代Adreno 320快两倍。内存依然是双通道LPDDR3,不过频率被提升到了800MHz,带宽高达12.8Gbps。高通生产骁龙800系列处理器对比上一代骁龙S4 Pro,性能提升最高达75%(上一代总是躺枪)。

骁龙800主要面向高端和旗舰移动设备市场,高分辨率平板电脑、Chromebook笔记本、乃至各种4K超高清电视都是它的涉猎目标。

高通在2012年底给出的2013年处理器进化路线图


  除了强大的骁龙800,我们也别忘了小弟骁龙600,它是高通面向主流市场的产品,代号APQ8064T。骁龙600处理器拥有四个Krait 300内核,同样搭配高通第三代LTE基带芯片(9x25),显示芯片是较为低端的Adreno 320,内存带宽方面也有缩水,与骁龙800比自然是弱了些,但也能轻易击败现有的骁龙S4 Pro(APQ8064)。

骁龙600主打中高端手机和平板电脑,我们将会在2013年第二季度看到搭载这款处理器的产品出现。


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