異步雙核是指雙核手機處理器，這通常指移動處理器的雙核CPU，其中兩種結構。
基本介紹
- 中文名：異步雙核
- 外文名：Asynchronous dual core
- 包括：異步雙核和同步雙核
- 特點：做到降低功耗並且更加省電
- 問題：手機CPU異步和同步之爭
概述,手機異步雙核cpu,ASMP運行方式,ASMP和非強制同步SMP的區別,同步的ASMP和SMP的區別,
概述
同步雙核是指兩個CPU核心一起以相同頻率和電壓完成同一任務；異步雙核中，兩個核心可以以相同或不同頻率及電壓單獨執行處理指令,不需要兩個一起開動來完成一個任務而造成不必要的能耗。
手機異步雙核處理器：異步雙核可以根據任務需求開啟一個核心或者多個核心並且調整CPU的時鐘頻率，。
同步CPU——Synchronous，Synchronism，是指各個CPU核心必須以相同頻率相同電壓時工作或同時休息，不能輪流工作，二級快取共享。CPU性能得到最大發揮，但同時也帶來更高的功耗。目前手機同步雙核包括三星Exynos4210，德儀OMAP44x0，高通驍龍S4，Nvidia的Tegra2等，代表有三星i9100，MOTO XT910，LG P990。
異步CPU——Asynchronism，各個CPU核心能夠同時以相同或不同頻率電壓處理不同任務，二級快取共享，顯著降低能耗。目前異步雙核手機處理器多採用了高通的處理器，比如高通MSM8260（代表機型是小米M1，HTC的G14，G17，G18等）、MSM8660（代表機型是小米電信定製版、三星GALAXY SII（I929）、酷派9900等）、MSM8960（代表機型華碩PadFone、三星GALAXY SIII (I535)、HTC One XC和海爾W910等）、APQ8060（代表機型三星GALAXY SII HD LTE等）等。
同步異步的區別：同步的2個CPU是一個整體，無論多少個任務指令 ，都同時合力先完成一個，然後再完成下一個，和電腦CPU相似。異步的2個CPU可獨立工作，分別完成不同的任務。在第一個CPU未達到滿載狀態時，第二個CPU首選執行其他任務或者空閒（不啟動）；只有在第一個CPU滿載非常嚴重的情況，第二個CPU才會主動分擔第一個CPU的任務。所以並不是網路上謠傳的兩個核心不能同時執行一個任務。
高通aSMP（Asynchronism Symmetric Multiprocessing），是採用在一個CPU滿載情況下再啟用另一個CPU，在待機和運行CPU性能需求較低的軟體程式方面，的確有相對低功耗的優勢。目前，手機大多數都是待機狀態或執行性能要求較低的任務（如網頁瀏覽、即時通訊套用等），而且大多數套用在開發的時候其實都是單執行緒的，也就是說本質上大多數套用只能分配給一個CPU核心處理，所以，異步多處理還是可以很好的降低功耗，因而更加省電。
所以說，相比同步結構的雙核CPU，異步雙核的最大優點是在保證手機性能的同時將功耗降低，表現為更省電。
雙核手機手機異步雙核cpu
主要指由高通Scorpion架構和Krait架構引起。
高通自稱MSM8260的aSMP結構2011 年，高通發布雙核手機處理器MSM8x60，集成世界上首款採用Asymmetric SMP（異步對稱多處理）架構的雙核CPU。異步架構與同步架構不同，由於兩個CPU核心可以分別執行不同的任務，引起了一部分人的誤解，認為異步雙核的CPU核心不能同時工作，而只能交替工作，是假雙核，並將MSM8x60戲稱為“膠水雙核”。（“膠水雙核”一詞最早是在PC處理器廠商Intel和AMD的爭論中出現的，並進而引發了“膠水”與“原生”雙核及四核之爭。2005年，Intel將兩顆Pentium 4核心封裝在一個基板上，組成了Pentium D，AMD認為這種架構是假雙核，是用“膠水”將兩個單核CPU“拼”成的雙核。）
intel的Pentium pro膠水核心
MSM8960 塊狀圖這裡涉及到對Asymmetric和SMP的理解。
SMP——Symmetric multiprocessing，對稱多處理，作業系統可以同時管理所有CPU核心，套用並不限定某一個核心，任務平均分配到每個cpu核心。
相對SMP的是AMP——Asymmetric multiprocessing，非對稱多處理，作業系統不能同時管理所有CPU核心，每個cpu核心可以由不同的作業系統管理，每個套用只能限定一個核心，特定的任務只能分配給某一個特定的核心。
異步對稱式多核處理器（aSMP）：以電源效率為設計理念。為了獲得更好的功效、性能表現和熱曲線，高通將最新的Krait微架構設計為異步對稱式多核處理器系統（或稱為aSMP）。aSMP架構和同步SMP 架構之間的區別是： 獨立的時鐘和電壓：aSMP系統中的每個核，包括二級快取，都有一個獨立的電壓和時鐘。這使每個CPU 核心都能夠根據處理的工作類型，以最有效的電壓和頻率運行，從而獲得最佳功耗。
功耗減少25-40%：如圖4 所示，aSMP架構比當前的同步SMP 架構功耗減少25-40%。
待機功耗：在aSMP中，每個不需使用的核心都可以完全獨立關閉，使其在待機狀態時沒有功耗。
降低複雜性：aSMP不需要“伴隨核心”或“小核心”，對每個核心電壓和頻率的單獨控制使aSMP系統中的每個核心均可在低功率模式下操作，從而減少了多核對程式管理或更複雜的軟體管理的需求。
異步CPU 功耗節省異步CPU 功耗節省
典型的AMP處理器如手機的AP+ BP的SOC。
意法u8500的ap+bp的amp結構意法u8500的ap+bp的amp結構
大多數手機都含有兩個處理器。作業系統、用戶界面和應用程式都在ApplicationProcessor(AP)上執行，AP一般採用基於ARM架構的CPU（業內多數手機CPU廠商選擇直接購買ARM的CPU設計，然後與其它組件整合，比如GPU、多媒體處理、數據機等等，製造出完整的SoC片上系統。這些現成的CPU都是基於ARM Cortex A5、A8、A9，甚至A15微架構的，而Cortex架構則是基於ARM自主的v7指令集進行開發的。但也有少數手機處理器廠商，如高通，直接在v7指令集的基礎上開發自己的處理器微架構，如Scorpion和Krait，進而設計自主的CPU）。而手機射頻通訊控制系統，則運行在另一個分開的CPU——Baseband Processor(BP)，即基帶晶片（Modem）。
BP運行實時作業系統，執行射頻射頻控制（信號調製、編碼、射頻位移等）。BP的好處是，無論採用的作業系統和套用軟體變化，都可以正確的執行通訊功能。應用程式作業系統和驅動的bug也不會導致設備傳送災難性的數據到行動網路中。
AP+BP就是一個典型的AMP:通訊系統和程式系統不能同時控制兩個處理器，通訊任務或應用程式任務不能在兩個處理器之間平分，只能是由一個
AMP結構示意圖AMP結構示意圖
而同步CPU——Synchronous，Synchronism，是指各個CPU核心同時以同一頻率運行，參與各方必須採用同一時脈。
異步CPU——Asynchronism，各個CPU核心可以各自以不同的頻率運行，參與各方不採用同一時脈。
由此可見，所謂同步和異步的概念源自對Symmetric（對稱）和Asymmetric（非對稱）的理解和翻譯。同步=SMP，異步=AMP，這是大部分人的概念。
SMP或AMP指的是兩個以上的處理單元之間的狀態，一個手機處理器多個處理器單元之間可以存在不同的狀態：CPU和GPU之間，CPU和DSP之間，CPU和FUP之間是BMP；CPU(AP)和基帶晶片(BP)之間是AMP；而CPU和CPU之間是SMP。
另外還有介於SMP和AMP之間的BMP——Bound multiprocessing，作業系統可以同時管理所有CPU核心，但每個套用被鎖定於某個指定的CPU核心。
而Nvidia的Tegra3採取了VSMP——Variable SMP ，可變式對稱多處理，動態地啟用或禁用一個或四個cpu核心，以達到降低功耗的作用。任務平均分配到所有未關閉的cpu核心，未關閉的核心都以同一頻率運行。
高通ASMP示意圖而高通的ASMP——Asymmetric SMP，非對稱的對稱處理，根據高通的說法，CPU核心可以以不同的頻率運行，必要時可以關閉部分CPU核心，而任務在CPU核心之間不平均分配。即SMP的兩個CPU核心採取了AMP的方式運行。
這種情況更類似於ARM結構中big.LITTLE的coretx a15+cortex a7的CPU+SPU（Synergistic Processing Unit，協處理器）的思想，也類似在德州儀器omap4470的SOC中，採用的coretex a9 x2+ cortex m3 x2，和omap5430中採用的coretx a15 x2+cortex m4 x2的cpu+ m系spu的協處理器切換方式，只不過高通將不對稱的SPU——cortex a7或cortex m3（m4）換成了和CPU對稱的CPU核心。
德儀omap4430的a9+m3協處理方式
omap5430的a15+m4協處理方式
big.LITTLE的協處理器方式和big.LITTLE，Ax+Mx協處理方式的cpu核心切換，SPU關閉不同，高通的ASMP的cpu核心切換後，作為SPU的CPU核心沒有關閉，SMP的兩個cpu核心以Asymmetric方式運行。如果big.LITTle，Ax+Mx在cpu核心切換後，協處理器沒有關閉，而是繼續運行，那么可以稱為Symmetric AMP，sAMP，AMP的主cpu核心和SPU以Symmetric方式運行。
SMP | ASMP | VSMP | AMP | BMP | |
系統能否同時管理所有CPU | Yes | Yes | Yes | No | Yes |
任務在所有cpu核心分配方式 | 平均分配 | 指定某一個cpu 執行 | 平均分配 | 指定某一個cpu 執行 | 只能特定一個cpu 執行 |
能否關閉cpu核心 | No | Yes | Yes | Yes | Yes |
運行中的cpu核心 是否以同一頻率運行 | Yes | No | Yes | No | No |
典型代表 | cpu+cpu gpu+gpu | tegra3的 a9 x4+ a9 x1（spu） | ap+bp | cpu+gpu cpu+dsp |
以上對比可見，高通的ASMP，從本質上是一個披著SMP外衣的AMP，是一個能夠同時管理所有CPU核心AMP，在CPU核心管理上採取SMP的方式，在任務分配上採取了AMP的方式，與其說是SMP的一種，不如說是AMP的改進型。
只要各CPU核心不採取同一時脈，就是異步處理器，與架構無關。平時所謂的高通異步雙核如驍龍S3系列（MSM8260，MSM8660，APQ8060）等高通Scorpion架構雙核，驍龍S4系列（MSM8960，MSM8260a，MSM8270）等krait架構雙核，及Krait四核CPU，更準確的說法是ASMP，異步對稱處理器。
總結——無論如何，高通scorpion和krait架構的雙核，四核，都是異步多核，並不是偽雙核，或者非原生雙核。
雙核的概念沒有“真”或“偽”之分，所以也沒有“原生”或”非原生“的絕對標準。就算是omap44x0和exynos代表的同步雙核也有部分異步的概念，異步雙核在某些情況下也能同步。同步或異步主要以是否按照同一頻率時脈來劃分，但並非唯一標準。即使單純考慮性能，很多時候高通雙核並不輸所謂的同步雙核甚至四核，考慮功耗以及散熱的情況下，優勢更明顯。
同步的2個CPU是一個整體，無論多少個任務指令 ，都同時合力先完成一個，然後再完成下一個，和電腦CPU相似。異步的2個CPU可獨立工作，多個任務時分別分開完成不同的任務。第一個在CPU滿載狀態，不能獨立完成任務指令時，第二個CPU首選不管第一CPU去執行下一個任務或者空閒（不啟動），第一CPU在滿載的非常嚴重的情況下才會主動分擔第一CPU的任務。
高通ASMP處理器和標準SMP有較多的差異，兩者不能簡單劃為同一類。
ASMP運行方式
高通的ASMP與標準的SMP存在有差異的cpu運作方式。下面以高通msm8260和德州儀器omap4430來說明。
德州儀器omap4430，cortex-a9架構雙核，默頻1.0ghz，標準SMP。不強制同步，IPC（ Instruction Per Clock)為2.5mips/mhz，功耗效率為0.265mw/mips，調頻級數為300mhz——418mhz——536mhz——654mhz——772mhz——890mhz———1008mhz。
高通msm8260，scorpion架構雙核，默頻1.2ghz或1.5ghz，ASMP，異步，IPC為2.1mips/mhz，功耗效率為0. 255mw/mips。調頻級數為384mhz——518mhz———652mhz———786mhz———920mhz———1188mzh。
msm8260和omap4430的功耗比較
cortex-a9和socrpion架構dmips標準不同的cpu性能需要（假設） | omap4430的SMP | msm8260的ASMP | ||||||||||
cpu 1的頻率 | cpu 2的頻率 | 總體cpu性能輸出 | 功耗 | 多餘的cpu性能 | 浪費的cpu功耗 | cpu 1的頻率 | cpu 2的頻率 | 總體cpu性能輸出 | 功耗 | 多餘的cpu性能 | 浪費的cpu功耗 | |
待機—0mips | 300mhz | 300mhz | 1500mips | 397.5mw | 1500mips | 397.5mw | 384mhz | 0mhz | 806mips | 205.5mw | 806mips | 205.5mw |
無外掛程式桌面—700mips | 300mhz | 300mhz | 1500mips | 397.5mw | 800mips | 212mw | 384mhz | omhz | 806mips | 205.5mw | 106mips | 27mw |
全外掛程式桌面—1500mips | 300mhz | 300mhz | 1500mips | 397.5mw | 0mips | 0mw | 786mhz | 0mhz | 1650mips | 420.7mw | 150mips | 38.25mw |
www方式打開新浪首頁—2500mips | 536mhz | 536mhz | 2680mips | 710mw | 180mips | 47.7mw | 1188mihz | 0mhz | 2500mips | 637.5mw | 0mips | 0mw |
《極品飛車》遊戲—3500mips | 772mhz | 772mhz | 3860mips | 1023mw | 360mips | 95mw | 1188mhz | 652mhz | 3869mips | 986.6mw | 369mips | 94mw |
《質量效應》——45000mips | 890mhz | 890mhz | 4450mips | 1179mw | 0mips | 0mw | 1188mhz | 920mhz | 4427mips | 1129mw | 0mips | 0mw |
以上圖表對比可見：
第一，高通ASMP，是採用在一個cpu滿載情況下再啟用另一個gpu，在待機和低cpu性能需求的軟體程式方面，的確有相對低功耗的優勢，但在高cpu性能需求的軟體和遊戲時，功耗和cortex a9的SMP有是一樣的，在待機狀態還是省電。全負荷狀態時是一樣的。
第二，高通ASMP，在性能載入速度要比AMP慢。
300mhz x2——418mhz x2——536mhz x2——654mhz x2——772mhz x2——890mhz x2
而高通msm8260則需要7次加壓：
786mhz + 0mhz——920mhz + 0mhz———1188mhz + 0mhz———1188mhz + 384mhz————1188mhz + 518mhz——1188mhz + 652mhz——1188mhz + 768mhz——1188mhz + 920mhz
第三，兩個cpu核心長期處於不同狀態，對其使用壽命也會有較大差異。
總之， ASMP的異步cpu運行方式在低性能需求躍遷到高性能需求時，躍遷幅度越大，加電壓的次數越多，需時越長。ASMP的低功耗優勢在待機和低cpu需求時明顯，高cpu需求時優勢縮小甚至沒有。長期將任務由一個cpu核心執行，其相對SMP的cpu核心的壽命會縮短，而長期閒著的cpu核心則相對延長。
ASMP和非強制同步SMP的區別
高通msm8x60的Asynchronous Symmetric Multiprocessing運作方式（Asynchronous SMP），本質仍是SMP，在處理器中，兩個核心的p-state——power state，電源管理狀態，相當於電源門控power gating技術，用電源控制來切換cpu核心功率——是獨立的，可以動態根據負載調整每個核心的電壓和頻率，乃至直接關閉其中的一個核心，是節省電力的一種手段。
從該角度上說目前幾乎所有的多核處理器都是Asynchronous SMP，比如Intel從Nehalem開始引進的p-gating，AMD從Thuban開始引進的Unganged CNQ和Llano/Bobcat的p-gating。TI OMPA4 Series，三星Exynos以及蘋果A5也都無一例外地採取了非強制同步的設計。唯一的例外就是強制同步運作的Tegra 2，而NV將在Kal-El上引入該機制。
但SMP的動態電壓與頻率調整技術(Dynamic Voltage and Frequency Scaling，DVFS）與高通的ASMP還是有明顯差異：SMP支持TLP（Thread level parallelism，執行緒級平行），而不支持TLP；SMP在多執行緒。亂序處理下才能使用DVFS，ASMP無論是否多執行緒亂序處理下都異步運作。
SMP的動態調整電壓技術 | 高通ASMP的異步電壓和頻率 | |
開啟前提 | 亂序處理，多執行緒 | 任何時候 |
任務分配方式 | 平均分配 | 指定一個cpu核心完成 |
能否關閉cpu核心 | No | Yes |
伴核切換後是否關閉 | Yes | No |
cpu核心之間的頻率差距 | 不能相差太大，只能相差一級到兩級調頻級數。 | 可以相差非常大，一個滿載最高頻率，一個空載關閉。 |
由此可見，在順序處理或單執行緒下，omap4430仍然是按兩個cpu核心同頻，如536mhz x2的方式存在，根本不可能存在536mhz + 654mhz 的方式。在亂序處理和多執行緒下，omap4460允許存在536mhz + 654mhz甚至1008mhz +772mhz的方式，但不可能存在418mhz +0mhz的方式，即一個對稱cpu核心關閉的情況，也不存在890mhz +418mhz的級數相差太大的方式。
但對於ASMP的msm8260，不僅可以1188mhz +0mhz的一個對稱cpu核心關閉情況，也可以1188mhz+384mhz的級數相差非常大的情況。
同步的ASMP和SMP的區別
在cpu最大載入情況下，異步雙核也可以達到兩個cpu核心都按同一個頻率——最高頻率運行，但實際上仍不是采同一時脈，只是兩個時脈恰好同頻。在某些技術手段下，如頻率調節軟體tegrak，可以使異步雙核在除最高頻率外的同一頻率下運行。此時稱為同步asmp。但即使如此，異步雙核的仍然與同步雙核標準SMP有本質上的區別。
