VR普及的奠基石.docVIP

VR普及的奠基石 　　4K显示和VR技术必然是智能手机未来的发展趋势，然而现有的移动处理器技术却难以驾驭这些新特性。为此，ARM祭出了Cortex A73处理器和Mali G71 GPU两大杀器，它们的结合将为4K和VR铺平道路。 　　未来是4K和VR的时代 　　 　　2015年，索尼Xperia Z5 Premium第一次开始了4K分辨率的尝鲜（图1），可惜4K屏幕实在太过耗电，成本也是相当昂贵，所以并没有厂商敢于跟进。2016年则是VR大爆发的时节（图2），只是目前的移动VR眼镜（将手机作为屏幕和计算单元的设备）都存在两个问题：画面存在颗粒感，眩晕感严重。颗粒感是因为屏幕分辨率太低，眩晕感则是画面刷新率不够（涉及到LCD自身的刷新率低，和手机性能无法渲染出更高刷新率的画面）。 　　那么，如何让手机可以完美驾驭未来的4K和VR趋势？更快的CPU运算能力，更强的3D渲染水平，这二者缺一不可。为此，ARM带来了可提供“极致的VR体验”的全新CPU和GPU技术，并已获得了包括华为海思、三星电子、联发科、Marvell等在内的九家芯片厂商的捧场（和ARM签署了技术授权协议）。那么，ARM的新技术究竟有何过人之处？ 　　重温ARM的三大血脉 　　 　　在PC领域，英特尔将处理器划分为了Core（酷睿）和Atom（凌动）两个大的架构，分别用于高性能和低功耗计算。在移动处理器领域，ARM则提供了Cambridge（剑桥）、Austin（奥斯汀）和Sophia（索菲亚）三大血脉平台（表1）。 　　我们熟悉的Cortex A7、Cortex A53隶属于ARM旗下的Cambridge家族，它们的共性就是功耗小、发热低;Cortex A15、Cortex A57和Cortex A72则隶属于Austin家族，它们的特色就是性能强得一塌糊涂，但却因功耗高、发热量大而无法长时间运行。为了弥补Cambridge性能不足、Austin过于热情的缺陷，ARM推出了名为“big.LITTLE”（大小核）的技术，可将A15（大）与A7（小）、A57（大）与A53（小）、A72（大）与A53（小）混合搭配（图3），从而兼顾了多核处理器的性能与功耗。 　　 　　所谓“知子莫若父”，ARM在很早以前就意识到Cambridge和Austin的缺陷和不足，所以才有了Sophia家族的诞生。可惜，Sophia的历史就是一部活生生的悲剧。 搭载联发科MT6595处理器的魅族MX4 　　作为Sophia家族的首批成员，Cortex-A12的性能介于当时Cortex-A9和Cortex-A15之间，但功耗却比Cortex-A15低了很多，曾一度被视为最均衡的移动之芯。然而，A12在设计上却出现了失策：缺乏必要的一致性总线，因此不支持big.LITTLE，无法搭配“小核心”的Cortex-A7，最终“出师未捷身先死”，直接被后辈Cortex-A17所取代（图4）。而Cortex-A17的表现也不负众望，性能几乎和Cortex-A15一样，但核心面积更小、功耗更低。 　　令人遗憾的是，Cortex-A17也“生不逢时”，好不容易才有了瑞芯微RK3288和联发科MT6595（都是四核Cortex-A17+四核Cortex-A7）两颗八核处理器加盟（图5），但却赶上了移动处理器从32位时代向64位时代（ARMv8 64位指令集）的转型期。于是，Cortex-A17和Cortex-A7同时被64位的Cortex-A57和Cortex-A53所取代。 　　 　　ARM此次推出的全新CPU技术，就是Sophia家族的必威体育精装版血脉：Cortex-A73，它的最高主频可达2.8GHz，功耗最多可降低30%。那么，它又是如何做到的呢？ 　　架构层面有优化 　　 　　由于隶属于Sophia家族，所以虽然Cortex-A73从型号上与Cortex-A72接近，但二者在架构层面的差异却是非常明显，Cortex-A73反而与Cortex-A17有着更多的“血缘关系”。比如，它们都非常重视流水线（A72流水线为15级，A73则仅有11级）、注重资源和接口的优化（图6），以求在最低功耗下获得最大性能。 　　具体来说，Cortex-A73基于64位ARMv8-A构架设计（图7），是早期Cortex-A57架构计算速度的2倍，Cortex-A15的3.5倍。它所支持的CPU簇依旧为4个，理论上一颗处理器内可以塞进2组共计八核Cortex-A72和2组八核Cortex-A53从而构成16核心处理器。 　　由于Cortex-A73只是针对消费级市场，所以它较Cortex-A72精简了AMBA5 CHI接口，一级缓存也不再支持ECC。此外，Cortex-A73还将数据缓存寻