4+4不简单：三星八核Exynos 5 Octa架构详解

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CES 2013消费电子展上，三星发布了颇为另类的八核心处理器Exynos 5 Octa，首次实现了ARM big.LITTLE架构理念，将四个Cortex-A15、四个Cortex-A7核心放在了一起，兼顾高性能和低功耗。这显然是一种妥协的做法，也引发了“伪八核”的质疑。
ISSCC 2013国际固态电路会议上，三星又详细公布了这颗处理器的一些架构信息，看看它是怎么实现的吧。
先来直观地看看四个A15核心、四个A7核心的大小比例：


Exynos 5 Octa采用三星自己家的28nm HKMG工艺制造，其中Cortex-A15部分面积19平方毫米，拥有32KB一级指令/数据缓存、2MB二级缓存，主频200MHz起步，最高可以达到1.8+GHz；Cortex-A7部分面积3.8平方毫米，拥有32KB一级指令/数据缓存、512KB二级缓存，主频起步也是200MHz，不过最高只有1.2+GHz。

也就是说，A7部分的面积只有A15部分的四分之一，而功耗则是只有17％。八个大小核心都可以通过电源栅极控制来单独开启、关闭。

Exynos 5 Octa架构简图

A15、A7核心关键特性对比
如此设计的工作方式也是大家最为关心的。简单来说是这样的：大部分日常任务都会交给四核心A7去执行，在性能需求提高的时候，四核心A15就会以类似热插拔的方式接入接替工作，而在处理器功耗达到一定程度之后，A7核心就会逐渐关闭，完全交给A15。二者都是基于相同的ARMv7a指令集架构，所以能够实现无缝切换，用户根本感觉不到这个过程。

有趣的是，
A15、A7并非水火不容，理论上完全是可以并行工作的，问题是一则这样功耗太高，坚持不了多久，二则至少初期系统和软件上支持不了。


刚才说的17％只是大小核心的相对功耗，下边看看真正的数据。根据三星所说，四核心A7工作的时候功耗最高也不会超过1W，非常合理，当然性能也有限，顶多也就8000DMIPS的样子，而如果系统和软件对性能的要求超过这个水平，四核心A15就会启动，最高能够接近30000DMIPS，当然功耗也会水涨船高，最高的时候会接近6W，正好符合三星所说的比例。

换言之，四核心A15要以六倍的功耗代价换取四倍于四核心A7的性能。