電子發(fā)燒友網(wǎng)12月“處理器與DSP特刊”火熱下載中，缺你怎可！

　　2013年9月，蘋(píng)果公司遵照以往發(fā)布產(chǎn)品的規(guī)律，推出了最新一代的手機(jī)iPhone 5S，除了帶來(lái)了指紋識(shí)別和協(xié)同處理器M7等創(chuàng)新技術(shù)和應(yīng)用外，最大的亮點(diǎn)來(lái)自于其最新的A7處理器，作為首顆應(yīng)用在智能手機(jī)上的64位處理器，蘋(píng)果再一次引領(lǐng)了潮流。新產(chǎn)品公布以后，業(yè)內(nèi)處理器巨頭高通的前任CMO Anand Chandrasekher曾表示“A7處理器只是蘋(píng)果營(yíng)造的一個(gè)市場(chǎng)宣傳噱頭，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)并沒(méi)有實(shí)際意義”。事實(shí)是否真如他所言？

　　但隨后高通公司對(duì)這番言論的澄清和同時(shí)段三星將推出64位處理器的傳聞，使我們相信移動(dòng)處理器將進(jìn)入64位的時(shí)代，而日前高通推出旗下的首款64位處理器驍龍410更加堅(jiān)定了我們的觀點(diǎn)，那么，我們?yōu)槭裁葱枰?4位處理器呢？

　　為什么要推64位處理器？

　　在開(kāi)頭，我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)闡述64位處理器帶來(lái)的好處：

　　“有一個(gè)巨大的圖書(shū)館，里面有許多藏書(shū)，還有一個(gè)管理員幫你找書(shū)。管理員有32個(gè)助理，他們騎著自行車前去取書(shū)，然后交給管理員。某天來(lái)了一個(gè)借書(shū)的人，他想要關(guān)于恐龍的所有圖書(shū)，圖書(shū)館有65本相關(guān)的書(shū)籍，那么助理們要跑三趟。第一趟取來(lái)32本，第二趟也是32本，最后一本還要一個(gè)助理跑一趟。如果圖書(shū)館有64位助理，就只需要跑兩趟。假如圖書(shū)館有256本相關(guān)的圖書(shū)，32位助理要跑8趟，64位就只跑4趟。”

　　怎樣，如此一個(gè)簡(jiǎn)單的譬喻是不讓大家對(duì)整個(gè)概念有了一個(gè)初步的了解？

　　而iPhone的運(yùn)行與此相似，它從內(nèi)存獲得數(shù)據(jù)，一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)32位只能處理32位的數(shù)據(jù)，64位就可以取得64位的數(shù)據(jù)，如此一來(lái)速度、性能、效率就提高了。

　　具體到技術(shù)而言又是如何體現(xiàn)的呢？

　　通常ARM是32位的，即32bit，也就是說(shuō)，在CPU執(zhí)行命令的過(guò)程中，每條指令以32個(gè)比特位來(lái)表示，而通常CPU一個(gè)時(shí)鐘周期（就是1/頻率）只執(zhí)行一條指令。而現(xiàn)在呢，每條指令是64位的，也就是說(shuō)，CPU每一個(gè)周期執(zhí)行的內(nèi)容比以往多了一倍。

　　下面我們舉例說(shuō)明：

　　指令 add A， B

　　前8位是指令代碼，CPU識(shí)別為執(zhí)行加法，后面A和B最多只有32-8=24位，也即是說(shuō)，后面兩個(gè)加數(shù)分別為12位，表示為十進(jìn)制最大為4095

　　而現(xiàn)在，總長(zhǎng)度為64位，那么A和B加起來(lái)為64-8=56位，即A和B分別為28位，表示為10進(jìn)制最大為268435455。

　　也就是說(shuō)，原本32bit一條指令最多能計(jì)算4095+4095，現(xiàn)在能夠計(jì)算268435455+268435455，而32位指令要計(jì)算這個(gè)數(shù)據(jù)需要加計(jì)算6萬(wàn)5千多次，即需花費(fèi)65000多倍的時(shí)間來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

　　這里只是以加法舉例，實(shí)際情況十分復(fù)雜，但總體上，64bit處理器能夠在相同的時(shí)間內(nèi)比32bit處理器做更多更多的事情。 比如眾黑關(guān)注的內(nèi)存4G的問(wèn)題：

　　原本32bit最大表示4294967296=4G，所以跳轉(zhuǎn)范圍最大支持4G，無(wú)法利用更多的內(nèi)存。

　　現(xiàn)在64bit最大表示18446744073709551616=18446744073G，所以幾乎不存在上限。

　　但是！！內(nèi)存大小只是其中的一個(gè)應(yīng)用而已，64bit相對(duì)32bit優(yōu)勢(shì)是很多的！

　　雖然A7能夠使處理器脫離4GB的限制，同時(shí)還有能力調(diào)用更多的內(nèi)存。但是 iPhone 近期不太可能內(nèi)置那么大的 RAM，也肯定不會(huì)達(dá)到 A7 最大可尋址的 256TB 物理內(nèi)存：

　　既然這樣，蘋(píng)果又何必那么麻煩嵌入64位處理器呢？我們已經(jīng)在文章開(kāi)頭否定了所謂噱頭的觀點(diǎn)，我們來(lái)進(jìn)一步探究。

　　就表象來(lái)看，64位的A7處理器的性能相較于32位的A6提升一倍，其包含的整數(shù)和浮點(diǎn)寄存器也是A6的兩倍。為了能讓芯片一次載入更多的數(shù)據(jù)，就意味著必須減少連續(xù)的緩存或內(nèi)存訪問(wèn)，這樣的話就會(huì)造成核心的計(jì)算單元減少保持閑置等待數(shù)字處理的時(shí)間。

　　為了有效的利用的新芯片的優(yōu)勢(shì)，iOS的應(yīng)用開(kāi)發(fā)者必須利用64位整數(shù)計(jì)算。同時(shí)更能利用ARM的NEON結(jié)構(gòu)。

　　上面闡述的優(yōu)勢(shì)對(duì)于64位的軟件來(lái)說(shuō)是非常好的。但對(duì)32位代碼而言，蘋(píng)果也承認(rèn)，其在A7上的表現(xiàn)不如64位版本的軟件那么迅速。這就說(shuō)明執(zhí)行64位代碼有個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)你的數(shù)據(jù)單元有兩倍那么大時(shí)，舉個(gè)例子，一個(gè)長(zhǎng)的整數(shù)在 A6 芯片的 iPhone 占 4 字節(jié)，但在 A7 芯片的 iPhone 就要占到 8 字節(jié)。你需要兩倍的內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)相同大小的信息。

　　因此對(duì)于整個(gè)生態(tài)鏈而言，只有更多64位的應(yīng)用才能體現(xiàn)其A7處理器的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)這種硬件革新推動(dòng)軟件進(jìn)步的觀點(diǎn)，是蘋(píng)果一直以來(lái)的經(jīng)營(yíng)方式。

　　同時(shí)這項(xiàng)巨大的技術(shù)進(jìn)步能為游戲行業(yè)帶來(lái)翻天覆地的變化。最起碼，這能帶來(lái)更豐富的OpenGL ES 3.0圖形加速接口和更強(qiáng)悍的圖形處理芯片。

　　給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)的影響

　　還記得我們文章開(kāi)頭說(shuō)道高通前CMO對(duì)蘋(píng)果64位處理器的評(píng)論么？其實(shí)我想強(qiáng)調(diào)的是“前”。因?yàn)檫@番言論，Anand被高通調(diào)崗，這樣就看出了這間移動(dòng)芯片巨頭對(duì)64位處理器的重視。

　　而據(jù)高通一位不愿具名的員工說(shuō)：“蘋(píng)果64位芯片正中我們的要害。不僅僅我們，而是所有人，真的。我們目瞪口呆、頭暈?zāi)垦！⒑翢o(wú)防備（slack-jawed， and stunned， and unprepared）。（64位和32位）現(xiàn)在不會(huì)有性能上的太大差異，因?yàn)槟壳暗慕^大多數(shù)軟件無(wú)法從中獲益，但是看上去就像是大了32，現(xiàn)在大家都想要（64位）了。”

　　高通的這位員工進(jìn)一步透露：“（高通的）64位路線圖遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)法和蘋(píng)果比，因?yàn)檎l(shuí)都覺(jué)得它沒(méi)那么重要。（從32位到64位的）演進(jìn)應(yīng)該是穩(wěn)妥的。當(dāng)然了，它很誘人，也是未來(lái)，但就現(xiàn)狀而言真沒(méi)什么意義。”

　　當(dāng)縱使是這樣說(shuō)，高通在日前推出了其首款64位處理器驍龍410 MSM8916。雖然這只是一顆基于ARM Cortex-A53架構(gòu)設(shè)計(jì)的低端芯片。但這也算是一個(gè)好的開(kāi)始。相較于蘋(píng)果每年只需設(shè)計(jì)一顆芯片，高通則需要一個(gè)完整的產(chǎn)品線，來(lái)滿足高中低端市場(chǎng)，因此對(duì)于高通而言更有一條更長(zhǎng)的路要走。

　　而另一個(gè)芯片制造商三星也跟隨蘋(píng)果的腳步提出下一代Exynos要上64位。根據(jù)三星公司System LSI部門(mén)總裁禹南星的介紹：

　　三星將用“兩步走”的戰(zhàn)略來(lái)開(kāi)發(fā)64位處理器，首先，三星將會(huì)參照ARM的設(shè)計(jì)來(lái)研發(fā)64位芯片，即推出Exynos 6系列；然后，再根據(jù)實(shí)際情況來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)，也就是Exynos S系列。

　　至于64位處理器的發(fā)布時(shí)間，禹南星只是含糊的表示“我們正在按計(jì)劃行事”，但不用說(shuō)大家應(yīng)該也都知道，這款處理器會(huì)首先應(yīng)用在三星明年的旗艦產(chǎn)品Galaxy S5上。

　　此外三星還暗示未來(lái)的移動(dòng)設(shè)備將會(huì)配置像PC電腦一樣的內(nèi)存，這同樣要用到64位處理器，畢竟4GB以上的內(nèi)存就必須要64位處理器才能支持了，在大多數(shù)情況下32位芯片是無(wú)法對(duì)大容量?jī)?nèi)存提供良好的支持。

　　而另一個(gè)無(wú)線巨頭博通，雖然在移動(dòng)處理器領(lǐng)域，名氣不大，但這次也搭上64位處理器的東風(fēng)，順勢(shì)推出64位處理器。

　　博通表示，新處理器同樣源于ARMv8 64位架構(gòu)，但是并非把架構(gòu)拿過(guò)來(lái)就用，而是和蘋(píng)果、高通類似，基于原指令集自行開(kāi)發(fā)而來(lái)，超標(biāo)量亂序執(zhí)行架構(gòu)，四發(fā)射四線程，號(hào)稱擁有“最佳的CPU核心”、“最佳的硬件加速器”、“智能電源管理”。

　　博通計(jì)劃采用臺(tái)積電16nm FinFET三維晶體管工藝制造，這就意味著要到2015年才能看到它了，因?yàn)檫@種工藝安排在2015年初投入量產(chǎn)。

　　但等待會(huì)是值得的。借助先進(jìn)的工藝，主頻可以達(dá)到3GHz之上，性能自然可想而知。

　　博通最后指出，這種處理器主要面向無(wú)線、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全四大領(lǐng)域（市場(chǎng)總價(jià)值30億美元），所以很可惜，智能手機(jī)和平板機(jī)里基本不會(huì)有它的身影。

　　而在這股浪潮里面，國(guó)內(nèi)芯片廠商的努力也不能忽視。

　　根據(jù)早前網(wǎng)上流傳的一份路線圖顯示：

　　全志將于2015年年底推出A9X，這標(biāo)志著其也將邁入64位時(shí)代，用上Cortex-A53/A57，懷疑也是雙架構(gòu)混合，同時(shí)號(hào)稱GPU是現(xiàn)在的4倍。

　　A9X將會(huì)使用臺(tái)積電的新工藝制造，但究竟是20nm還是更先進(jìn)的16nm FinFET尚未確定。前者明年初量產(chǎn)，后者后年初，時(shí)間上都很充裕。

　　在一個(gè)全民64位的年代，究竟會(huì)為我們帶來(lái)如何的體驗(yàn)，我們目前尚未可知。蘋(píng)果這次引領(lǐng)的創(chuàng)新，會(huì)帶來(lái)什么的提升，讓我們拭目以待。