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超大核诞生、5nm制程：ARM 发布 Cortex-A78、Cortex-X 系列 CPU性能飙升、功耗暴降
2020-05-27 10:32:15
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面向7nm工艺的Cortex-A77架构发布2年多之后，ARM公司于26日晚正式推出了新一代CPU架构——Cortex-A78，适用于5nm工艺，性能提升20%，功耗则降低了50%。
Cortex-A78就是前两年曝光的Hercules（大力神）处理器，这是Austin微架构CPU的第三代产品，已经发展处了Cortex-A76、Cortex-A77及现在的Cortex-A78三代。
Cortex-A78架构并没有盲目追求性能提升，因为ARM同时还推出了Cortex-X1全新架构（稍后介绍），它偏向性能提升，而Cortex-A78更注重性能、功耗、面积，也就是PPA的均衡。
根据ARM的说法，Cortex-A78的架构性能（也就是IPC）只提升了7%，功耗降低了4%，内核小了5%，四核簇面积的缩小了15%。
虽然微架构上变化不大，但是如果跟工艺结合起来，那Cortex-A78在5nm加持下就变化很大了。
根据ARM的说法，在同样的每核心1W功耗下，7nm生产的Cortex-A77可以达到2.6GHz，而5nm生产的Cortex-A78频率可达3.0GHz，同功耗下持续性能提升20%左右。
能耗方面，在相同的性能下，5nm工艺生产的2.1GHz Cortex-A78功耗比7nm工艺2.3GHz的Cortex-A77降低了50%，有助于提高5G手机的续航。当然，小编不得不指出，ARM每次发布新一代CPU的时候，这种同功耗、同性能下的对比其实很迷惑人，这是为了统一计算，实际性能提升并不符合这里的算法，A77核心频率也一样可以在7nm下接近3GHz，所以Cortex-A78的性能提升不要有多高的期待。
大家是不是对Cortex-78 CPU的性能提升感觉不满意？哪怕是上了5nm工艺也只是提升了20%的性能，而且还是靠频率拉动的。没错，Cortex-78就是这样定位的，真正的高性能CPU是全新的Cortex-X1，这也是首款Cortex-X系列核心。
与Cortex-A78还要兼顾性能、功耗、面积不同，Cortex-X1使用了全新的架构，是ARM为实现性能大幅增长而设计的，其性能比前代CPU提升了30%，比Cortex-A78也提升了22%，机器学习性能更是提升100%。
Cortex-X1除了性能大涨，还提供了更灵活的定制特性，大家知道Cortex-A公版授权能改的地方不多，主要就是缓存部分，而Cortex-X1则允许客户自定义，有更多的不同特性，在研发早期阶段就允许客户参与。
当然，Cortex-X1的授权费肯定也是不一样的，比Cortex-A系列更贵是没跑了。其实我们再大胆猜测一下，近年来随着高通、三星都放弃自研ARM核心，除了苹果之外其他厂商都改回公版架构了，ARM现在推出Cortex-X1也是一种调整，相当于一个官方预改进版，高通、华为、三星等客户可以自己继续再改，定制不同的特性。
Cortex-X1与Cortex-A78全方位对比
与Cortex-A78相比，Cortex-X1的不同之处前面也说的差不多了，主要就是更高的峰值性能、更灵活的定制。
从架构细节上来看，Cortex-X1与Cortex-A78都是ARMv8.2指令集下的，指令集是兼容的，但Cortex-X1是自定义CPU核，解码带宽从4路提升到5路，增加了25%，NEON浮点从2条128b提升到了4条128b，相当于浮点性能翻倍。
缓存方面，Cortex-X1的L1缓存可达64KB，L2缓存1MB，L3缓存可达8MB，是Cortex-A78的两倍。
那Cortex-X1的性能提升到底如何呢？ARM公布的资料显示，与A77架构相比，整数性能提升了30%，比A78也提升了22%，ML机器学习性能提升了100%。
当然，那些性能提升是理论值，在SPEC2006的测试中，单核性能提升4%到30%不等，似乎并没有想象中的给力，不过现在还是ARM公版Cortex-X1的性能，也许其他厂商能够自定义更强性能。
有了Cortex-X1之后，第一个想到的其实就是超大核，因为高通、华为在骁龙865、麒麟990上都设计了三簇核心，不像之前的4+4大小搭配，而是变成了2+2+4或者1+3+4，将其中1个或者2个大核心独立出来，频率也是最高的。
现在Cortex-X1的问世，实际上就代表着ARM官方认可了这种多核配置，Cortex-X1可以跟Cortex-A78、Cortex-A55核心搭配起来。
一种典型的组合就是1个Cortex-X1超大核、3个Cortex-A78大核，再加上4个Cortex-A55低功耗小核，搭配1MB L2、8MB L3，组成一套DynamIQ集群。
4个Cortex-A78、搭配4MB L3缓存，其性能比前代升20%，同时核心面积降低15%，而1个Cortex-X1、3个Cortex-A78搭配8MB L3缓存的话，虽然核心面积会增加15%，但峰值性能提升了30%。
剩下的就看哪家公司能首发Cortex-X1 CPU了，高通、三星、苹果还是华为？
本文经快科技授权发布，原标题：ARM发布Cortex-A78：5nm、 CPU性能提升20%、功耗暴降50%，文章内容仅代表作者观点，与本站立场无关，未经允许请勿转载。
