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ARM的“大-小核”架构成昨日黄花?

ARM的“大-小核”架构成昨日黄花?
来源:电子工程专辑 时间:2013-04-02

  导读:“大-小(Big-little)核”是指成对使用针对性能优化过的处理器内核和针对低功耗待机优化过的处理器内核。它能帮助应用软件在两个内核之间切换,从而在设备大部分时间处于待机模式的典型使用情况下实现总体能耗节省。

  在早期的数字电子技术时代,能够实现的卓越架构以及这种架构所带来的优势可以应用于几乎所有可预见的多代制造工艺节点。但现在芯片制造的复杂性和变化是如此之大,以致于一些优秀的想法和技术如果不经过彻底的改造就很难维持下去。

  “大-小(Big-little)核”这种架构出自处理器授权商ARM有限公司(英国剑桥),是指成对使用针对性能优化过的处理器内核和针对低功耗待机优化过的处理器内核。它能帮助应用软件在两个内核之间切换,从而在设备大部分时间处于待机模式的典型使用情况下实现总体能耗节省。为了实现这一策略,ARM准备了两种处理器内核,即Cortex-A15和Cortex-A7,而且这种架构已经开始在商用产品中成功实现。如瑞萨移动公司(RenesasMobile)的MP6530。

  但是,大-小核架构能持续吗?如果不能,必须要进行怎样的彻底改造呢?

  首先,我们必须承认大-小核架构本身是对动态电压与频率调节(DVFS)的彻底改造或补充。

  动态电压与频率调节技术指的是,您可以在需要低性能时调低给定内核的电压与时钟频率,以节省动态功耗,然后在需要达到必要的高应用性能等级时调高电压与时钟频率。因此应用程序通常在Cortex-A7上启动,然后通过DVFS“装置”逐渐提升性能,直到达到电压和时钟频率。接着跳接到Cortex-A15上以较低电压和较低功耗继续运行,然后再次通过DVFS装置提升性能直到。当应用负载消失时,反向执行这一过程,直到设备再次回到空闲状态,在“小”内核上以低DVFS点运行。

  然而,随着我们遵循摩尔定律实现了更小的尺寸,同时也减少了电压范围,因而减少了DVFS的可扩展性。因此ARM的聪明想法是利用额外的硅片面积补偿DVFS的这些缺陷。

  但如果我们继续遵循摩尔定律实现20nmBulkCMOS和16/14nmFinFET工艺时,电压的可扩展性可能还会进一步减小,从而减小在大-小核架构中使用DVFS的范围。此时我们该怎么办呢?

  更多内核,还是更多DVFS,或者两者兼顾?

  面对上述问题,两个内核的大-小核架构可能就行不通了,ARM需要找出一种粒度更加精细的方法来。使用针对不同的节能与性能等级优化的一整套ISA兼容内核也许是个不错的主意。它会演变成“-大-小-微型”策略吗?