krait架構

Krait是美國高通公司基於ARMv7-A指令集、自主設計的採用28納米工藝的全新處理器微架構。

基本介紹

  • 中文名:krait架構
  • 外文名:暫無
  • 分類:高通
  • 相關:ARM 處理器
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Krait架構

Krait是美國高通公司基於ARMv7-A指令集、自主設計的採用28納米工藝的全新處理器微架構。能夠實現每個核心最高運行速度可達2.5GHz,較高通第一代的Scorpion CPU微架構在性能上提高60%以上,並將功耗降低65%。
目前,驍龍移動智慧型處理器的S4系列多數使用了Krait CPU微架構,S4系列晶片組覆蓋雙核及四核版本,包括具有最高達四個3D核心的新Adreno GPU系列,並集成多模LTE、3G、2G全制式數據機。為新一代智慧型手機、平板電腦、筆記本電腦乃至智慧型電視提供充分提升性能的空間。
在2013年國際消費電子展(CES)期間,美國高通公司推出了最新的驍龍800系列和600系列處理器。驍龍800系列處理器配備四核Krait 400 CPU,在驍龍 S4 Pro處理器的基礎上,性能提升最高達75%,並將製程技術進一步提升到28納米HPm(High Performance for mobile,高性能移動計算)技術節點,功耗更低。全新四核Krait 400 CPU每核心速度最高達2.3GHz,提供同類最佳的每瓦性能,使處理器性能滿足高級移動終端更高的處理和通信要求。驍龍 600系列處理器採用速度高達1.9GHz的全新四核Krait 300 CPU,在驍龍 S4 Pro處理器的基礎上性能提升高達40%,且功耗更低。
目前採用Krait架構的處理器包括:高通驍龍S4系列的雙核MSM8960、雙核MSM8x60A、雙核MSM8x30、雙核MSM8960 Pro和四核APQ8064等,以及即將發布的更多驍龍處理器。已經上市的採用基於Krait架構處理器的代表產品有HTC One XC、三星Galaxy SIII美國版、諾基亞Lumia 920、LG Nexus 4、索尼Xperia Z、OPPO Find 5、小米M2、華碩Padfone等。
Krait包括業界領先的128位數據通道SIMD功能單元,提升浮點運算性能。最佳化的計算單元(包括用於雙精度計算的單元)能夠以最低的功耗快速實現計算密集型套用。Krait配置雙通道記憶體。它是處理器能否在多核系統中處理高頻寬需求工作的關鍵
Krait的設計採用了使用新電路技術的定製設計流程以提高性能,降低功耗。這實現了非常有效及寬範圍的動態時鐘和電壓調節(DCVS),可適用於不同使用模式包括從熱待機到中/ 高水平的處理要求。Krait CPU可以平滑地從低功耗、低漏電模式轉換到高速性能的模式。Krait還包括整個流水線的微架構最佳化,如高效分支預測,以及實現了功耗效率和性能之間平衡的流水線。Krait的電源效率也帶來了更佳的熱曲線。這使Krait多處理器系統與競爭解決方案相比,能夠以峰值性能運行更長時間,並簡化了系統級設計,諸如電路板的設計、電力傳輸和整體系統成本。
為了獲得更好的功效、性能表現和熱曲線,高通將Krait 微架構設計為異步對稱式多核處理器系統(或稱為aSMP)。aSMP架構比當前的同步SMP架構功耗減少25-40%,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。
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%: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。高通的Krait CPU在性能和電源效率方面建立了一個新的標準。

Krait 300

krait架構
嚴格來說,Krait 300是初代Krait架構的升級版,它依然使用台積電28nm LP工藝製造,經過一些底層最佳化,Krait 300架構的處理器核心頻率能從1.5GHz提升至1.9GHz,足夠媲美Tegra 4。
在核心架構方面,Krait 300的改進主要集中在三個方面:改進分支預測模組、添加亂序執行(OOO)引擎,以及更好的浮點計算能力。
在初代Krait的時候,處理器的二級快取是沒有硬體預取功能的,Krait 300添加了這一功能,現在二級快取可以快速從主記憶體獲取數據,而且分支預測精度更高。由於Krait 300沒有增加流水線長度,更高的分支預測意味著更高的IPC(指令並發性能),以及更好的能效。
亂序執行(OOO)功能其實早在Cortex A9時代就已經被引入,不過這是一個選配功能,大部分廠商都沒有鳥它,現在Krait 300把亂序執行也加了進來,如果訊息屬實,則Krait 300的單執行緒性能會得到較大的提升。
最後,Krait 300改進了浮點處理單元(FP),JavaScript性能也有不錯的進步,不過高通尚未公布這項改進的細節。
綜合而言,Krait 300在同頻下會比現有的老Krait提升15%,考慮到Krait 300的頻率更高,這個優勢可能會被放大到20-30%,這個幅度依然無法對抗Cortex A15,但高通認為Krait 300的功耗會大大低於Cortex A15處理器,在講究能耗比的主流智慧型手機中,Krait 300很有希望占得先機。

Krait 400

如果說Krait 300是主打主流市場的產品,Krait 400架構就是高通直接對抗Tegra 4、獵戶座5處理器的利器。Krait 400實際上是Krait 300的進一步改進版本,它的主要改進就是使用更先進的台積電28nm HPm工藝製造(NV Tegra 4使用的也是這種工藝),最高頻率一下子飆升到了2.3GHz。

台積電改進版本的28納米工藝幫助Krait 400進一步挖掘頻率潛力
在Krait 300的基礎上,Krait 400進一步改進了記憶體控制器,它的記憶體延遲更小,另外,Krait 400使用了頻率更高的二級快取。高通聲稱,這些改進集中到一起,可以帶來最多30%-40%的性能提升。
老實說,這個性能提升幅度面對雙核、甚至是四核A15處理器肯定是不夠的,Krait 400很有可能是Krait家族裡所面臨挑戰最嚴峻的一款產品。在今年下半年開始,Krait 400將直面三星和NV兩巨頭的A15處理器風暴,我們只能祝它好運了。

驍龍800/600系列處理器

把Krait 300、Krait 400處理器架構和新的圖形處理器、基帶晶片集成到一起,製成商品,就成為了新的驍龍800/600系列處理器。
高通今天一口氣發布了4大系列的驍龍處理器,從高到低分別是800、600、400、200系列,我們今天要介紹的主要是驍龍800和驍龍600。
驍龍800系列處理器在高通內部被稱為MSM8974,它擁有四個Krait 400核心,搭載高通第三代LTE基帶晶片(9x25),以及最新的Adreno 330圖形處理核心,高通聲稱Adreno 330比上一代Adreno 320快兩倍。記憶體依然是雙通道LPDDR3,不過頻率被提升到了800MHz,頻寬高達12.8Gbps。高通生產驍龍800系列處理器對比上一代驍龍S4 Pro,性能提升最高達75%(上一代總是躺槍)。
驍龍800主要面向高端和旗艦移動設備市場,高解析度平板電腦、Chromebook筆記本、乃至各種4K超高畫質電視都是它的涉獵目標。
高通在去年底給出的2013年處理器進化路線圖

除了強大的驍龍800,我們也別忘了小弟驍龍600,它是高通面向主流市場的產品,代號APQ8064T。驍龍600處理器擁有四個Krait 300核心,同樣搭配高通第三代LTE基帶晶片(9x25),顯示晶片是較為低端的Adreno 320,記憶體頻寬方面也有縮水,與驍龍800比自然是弱了些,但也能輕易擊敗現有的驍龍S4 Pro(APQ8064)。
驍龍600主打中高端手機和平板電腦,我們將會在2013年第二季度看到搭載這款處理器的產品出現。

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