ARM新一代Cortex-A73架构解析 千元机也能有高端SoC

　　如果大家关注手机 SoC（即 System on Chip 系统级芯片， 大家俗称的「处理器」就是 SoC 的一部分）的话，应该对 ARM 和 Cortex 这两个名字不会感到陌生。在智能手机市场中，除了极少数来自 Intel 的产品，无论你的手机 SoC 来自的是高通、联发科、三星还是苹果，CPU 部分采用的几乎都是从英国 ARM 公司买来的架构。

　　在过去几年中，虽然高通、苹果、三星等越来越多的厂商纷纷开始使用 ARMv8 指令集来打造自己的高端 CPU 架构，但 ARM 的提供的公版 CPU 架构依旧占据着手机处理器巨大的份额，特别是在广大的中低端市场，直接用 ARM 准备好的公版架构要比「折腾」自主架构更加划得来。

　　现在广泛采用的 ARM 公版 CPU 架构主要有 A53、A57、A72 三种，其中 A53 偏重低功耗，性能相对较差，A57 和 A72 则偏重性能，A72 是 A57 的小幅度改良版本。

　　在定位高端的 SoC 的 CPU 中，为了同时兼顾性能和功耗，常常会把 A57/A72（大核）和 A53（小核）混合在一起使用——也就是通常所说的 big.LITTLE 架构。比如说，高通「骁龙」810 采用了 4 个 A53 和 4 个 A57 核心，晚些时候推出的麒麟 950/955 则采用了 4 个 A53 和 4 个 A72 核心。而在销量更高的中低端市场中，则基本是低成本的 A53 的天下，高通骁龙 617/625、联发科 Helio P10 等 SoC 的 CPU 部分均采用了 A53 架构。

　　发热让手机 CPU 无法「火力全开」

　　从现阶段的性能表现看，低性能、低发热的 A53 架构已经足以让简单的日常操作「不卡」，但如果想保证渲染复杂网页、玩大型游戏、渲染视频这一类的任务流畅，或者让打开 app 的速度更快，还得指望高性能的 A57 或者 A72 架构。

　　但无论是 A57 还是改进版的 A72，在 CPU「火力全开」、以最高性能运行的情况下，发热量都非常大，超过了手机本身所能承受的最高限度。由于这个原因，采用 A57/A72 架构的 CPU 是无法长时间运行在最高性能模式下的。

　　在进行打开 app、渲染网页这种只需要在很短暂的时间内需要 CPU 全速运转的任务时，由于完成任务后，CPU 会迅速从高发热的「满血」状态恢复到低发热、可以持续运行的「常规」状态，因此 A57/A72 的 CPU 部分产生的高热量往往不是什么问题。其实，正是由于采用 A57/A72 的 CPU 可以在短时间内「火力全开」，才让高配置的旗舰机用起来比中低端手机更快。

　　不过在进行需要 CPU 长时间处于高性能状态的任务时，比如长时间玩 3D 游戏或者渲染视频，由于 CPU （以及 GPU）产生的热量过高，为了保证手机不被「烧坏」，系统会强制 CPU（以及 GPU）降频甚至部分关闭，导致性能大幅度下滑，手机变卡。比如在玩 NBA 2K 这种大型游戏时，即使是使用旗舰手机（特别是安卓旗舰），手机也常常会「越玩越热、越热越卡」，就是这个原因。

　　那么有没有一种 CPU 架构，在以最高的性能模式下运行时，发热依然在手机散热承受的范围内同时还能兼具 A57/A72 的高性能呢？这就是 ARM 的新一代 Cortex-A73 CPU 架构的设计目标。

　　A73 架构：最高性能也不热

　　Cortex A73 是 ARM 刚刚在 Computex 2016 台北国际电脑展上发布的，我们先来看看它的部分参数。

　　和 A53/A57/A72 一样，A73 依然采用了 64 位的 ARMv8 架构，最高主频 2.8GHz，支持 big.LITTLE 大小核设计，可以使用 10 纳米、14/16 纳米甚至「古老」的 28 纳米工艺。

　　在 10 纳米制程工艺下，相比 16 纳米制程的 A72，A73 在性能提高 30% 的同时，功耗降低了 30%。而在同样使用 16 纳米制程的情况下，A73 的综合性能表现比 A72 提高了 10%，SIMD 多媒体处理性能提高 10%，内存性能提高 15%。

　　不过 A73 最大的惊喜不是绝对性能的提升，而是在最高性能状态下的发热表现。

　　我们在上面提过，无论是 A57 还是 A72 架构，处理器在最高性能模式下的发热都非常巨大，无法长时间稳定运行。而根据 ARM 提供的信息，A73 在最高性能模式（peak performance）下运行时，它的发热和在可长时间稳定运行的持续性能模式（sustained performace）下几乎完全相同。换句话说，采用 A73 架构的 CPU 可以持续在最高性能模式下运行，而不会因为处理器过热而被强制降频——这是之前任何一代的 ARM 处理器都没有的。

　　不过这里需要说明的是，在一个完整的手机 SoC 包含了 CPU（处理器）、GPU（显卡）、ISP（图像信号处理器）、DSP（数字信号处理器）、内存控制器、通讯基带等众多组件。除了我们上面聊的 CPU 之外，GPU 是另一个发热大户。因此，即使芯片厂商给自家的处理器换上了 A73 架构（或者修改过 A73），也不能完全保证手机在使用中不会出现过热降频的情况。