三星自主CPU架构首次公布:着实高明!

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高通骁龙820、三星Exynos 8890这两大旗舰级移动处理器同时采用了自主设计的64位CPU架构。高通是自主设计CPU的老手,当年的Krait横兴天下无敌手,三星则是第一次玩自己的CPU架构,结果表现丝毫不比高通逊色。

那么,作为新生的三星为何能有此上佳表现?Hots Chips大会上,三星终于公布了Exynos M1(代号为猫鼬Mongoose)的一些架构设计资料。

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M1架构基于ARMv8 32/64位指令集,是三星第一次从零开始做CPU架构设计,从立项到流片历时3年,看来是在2013年Galaxy S4发布前后启动的。

由于采用了14nm FinFET先进工艺和自主架构,M1的核心频率可达2.6GHz,核心功耗则不到3W,因此可以同时集成四个M1自主核心和四个A53小核心。

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M1架构的主要特点:先进分支预测、四指令解码、四微指令分派和回退、完全乱序指令执行、多步多流预取器、低延迟低功耗缓存。

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分支预测部分

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指令缓存部分

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解码/重命名/回退部分

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整数执行部分:每周期最多7个微指令

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浮点执行部分
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载入/存储部分

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二级缓存部分:16-way 2MB,22周期延迟

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基本流水线结构:指令拾取、解码、执行、内存读写和写回,以及乱序设计下的寄存器重命名、分派、调度阶段,都在这儿

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公布如此细致的CPU内核结构图是很罕见的,可见三星对此是多么自信

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这是四个M1大核心的部分,三级缓存贯穿其中

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2.3GHz M1架构、2.1GHz A57公版架构功耗、能效对比:频率高200MHz,功耗只高10%左右或持平甚至更低,而能效则普遍高出50-100%,最多接近3倍!

 

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