Cortex-A

Posted 2021-02-10 black-mamba

本文整理了arm cortexA 系列的CPU的相关信息，以便在芯片选型时提供帮助。

Cortex-A发布时间

Cortex-A 支持的位数及架构

Cortex-A 系列的芯片

ARMv7-A内核的比较

从DMIPS/MHz角度的cpu性能比较
A5(1.57) < A7(1.9) < A8(2.0) < A9(2.5) < A12(3.0) < A15(3.5~4.1) < A17(4.0)

ARMv8-A内核的比较

从DMIPS/MHz角度的cpu性能比较
A35(1.78) < A53(2.24) < A57(4.6) < A72(4.72) < A73(~6.35) A55,A75,A76暂时未知

A55比A53 15%功耗提升，18%性能提升;
A75比A73 16-48%性能提升;
A76 提升了25%的整数运算能力，提升了35%的浮点运算能力，内存带宽提升了90%相对A75，性能上是A73的两倍。

big.LITTLE

big.LITTLE是一种节能省耗技术，最高性能的ARM CPU核心与最高效的ARM CPU核心相结合，以更低的功耗提供最好的工作性能，最快的处理任务速度。
那什么时候使用什么核？由kernel的scheduler实现决定，包括三种方式:集群切换(Clustered switching)，CPU迁移(CPU migration)，HMP(Heterogeneous multi-processing)
集群切换，只能同时全开大核或同时全开小核，最高性能 = 单个大核性能 X 大核个数；实现最简单，切换灵活度低。

例如，A57和A53构成big.LITTLE，调度器一次只能全开4cores的A57 或者 全开4 cores 的A53

CPU迁移，每个大核与每个小核构成虚拟核心，每个虚拟核心同时只允许打开一个大核或一个小核，最高性能 = 单个大核性能 X 大核个数；切换灵活度中等。

例如，A15与A7组成big.LITTLE，每一组A15和A7看作一个虚拟核心，每个虚拟核心中的core在某个时刻只有一个运行。

HMP，所有核心可同时全开，最高性能 = 单个大核性能 X 大核个数 + 单个小核性能 X 小核个数；实现起来最复杂，切换灵活度高。

简要的列出支持big.LITTLE的CPU：

A7 LITTLE
A15 big
A17 big

A32 LITTLE
A35 LITTLE
A53 big/LITTLE
A57 big
A72 big
A55 big/LITTLE
A75 big
A76 big
A73 big

DMIPS/MHz

MIPS

MIPS(Million Instruction Per Second)表示每秒执行多少百万条指令，如10MIPS，表示每秒一千万条指令。

MIPS/MHz

表示CPU在每MHz的运行速度下可以执行多少个MIPS,如10MIPS/MHz，表示如果CPU运行在1MHz的频率下，每秒可执行一千万条指令，如果 CPU 运行在 5MHz 的频率下，每秒可执行五千万条指令。

超标量运行

以前计算机大部分都是"单线程"工作模式，就是说在1MHz工作频率下(1秒钟震荡1M次周期，而且取指、译码、执行操作只能串行运行)，计算机1秒钟处理的指令不会超过1M条，因为每秒中它只能计算1M次而很多指令不是1次就能完成的，而现在的计算机都使用了多级流水线结构，取指、译码、执行……可以并行运行，就是说在1个计算周期（次）计算机能够执行超过1条以上的指令，这样，在1MHz的运行频率下，它就能得到超过1MIPS的执行效率了。

DMPS/MHz

DMIPS是“Dhrystone MIPS”的缩写
DMIPS是一个测量CPU运行一个叫Dhrystone(整数运算)的测试程序时表现出来的相对性能高低的一个单位（很多场合人们也习惯用MIPS作为这个性能指标的单位）。
因为基于程序的测试容易受到恶意优化的干扰，并且DMIPS指标值的发布不受任何机构的监督，所以使用DMIPS进行评估时要慎重。例如对Dhrystone测试程序进行不同的编译处理，在同一个处理器上运行也可以得出差别很大的结果。

DMIPS的简单推算公式:

DMIPS = DMIPS/MHz * 主频(MHz) * 核心数

例如，RK3288是Quad-core ARM Cortex-A17, up to 1.8 GHz，那么，DMIPS=4x1800x4=28800