只谈处理器 且看Apple A4到A5的进化

　前言

　　iPad2现在已经大张旗鼓的开始销售了，不过令人遗憾的是中国并不在苹果第一批海外发售之列。面对国内市场的空缺，中关村的JS们可乐坏了，据小编了解，iPad2在村儿里一台售价7000元至10000元不等，白色的还要多加两百，还不二价。

　　物以稀为贵，国内的不发售使得iPad2身价倍增，但iPad2的性能也确实有很大提升。苹果在发布前曾宣称，新的iPad2将采用全新的Apple A5处理器。今天，小编就为大家揭示这块神秘的Apple A5处理器，看看它到底有何独到之处。

　　iPad的A4处理器

　　iPad的风靡得益于Apple A4处理的强大，A4处理器基于ARM Cortex-A8架构。苹果对Cortex-A8加以修改后使其运行在1GHz的频率（iPhone 4的处理器为800MHz）。

　　ARM Cortex-A8处理器是第一款基于ARMv7架构的应用处理器，并且是有史以来ARM开发的性能最高、最具功率效率的处理器。Cortex-A8处理器的速率可以在600MHz到超过1GHz的范围内调节

Cortex-A865nm LP 工艺65nm G+ 工艺 优化合成优化合成频率600MHz500MHz1GHz750MHz频率条件ss、1.08v、125Css、0.9v、125C面积（包括L1告诉缓存 mm2）    高速缓存（I/D）32KB/32KB32KB/32KB32KB/32KB32KB/32KB

　　从上面的表格中可以看到，Cortex-A8处理器有两种制程工艺，主频频率在600MHz～1GHz不等，处理器面积小于4平方毫米，自带32KB一级指令缓存和32KB一级数据缓存。

　　ARM处理器简介

　　从上文中我们看到，苹果正是凭借ARM处理器的出色表现，才使iPad赢得了世界众多果粉们的心。那么在这里，我们就要先了解一下ARM处理器了，看看ARM处理器有何优势所在。

　　ARM处理器的核心技术由ARM Holdings公司掌控，这家公司来自英国，成立于1990年。在该公司创立之初，就不是以出售成品为盈利手段，ARM Holdings提供技术和标准给世界上的其他半导体原始设备制造厂商（OEM）使用以赚钱利润。现在，包括德州仪器、英伟、三星、高通、微软、IBM、富士通等国际知名厂商皆与ARM Holdings有合作。

　　众多的OEM厂商加入使得ARM处理器不仅产品型号繁多，而且被广泛应用的速度也不得不让人们瞠目结舌。其实就在我们的生活中，智能手机、MP3/MP4、手掌游戏机、平板电脑、车载GPS乃至高精尖端的军事设备，皆有ARM处理器的身影。体积小、功耗低使得ARM处理的发展前景非常广阔。

　　主流ARM处理器一览

处理器架构的对比 ARM11Cortex-A8Cortex-A9高通Scorpion管线深度8阶13阶9阶13阶乱序执行否否是部分浮点运算单元可选VFPv2VFPv3可选VFPv3-D16VFPv3制程工艺90nm65nm/45nm40nm40nm标准时钟频率412MHz600MHz/1GBHz1GHz1GHz

　　上图中ARM11处理器比之Cortex A8处理器还要早些，它采用ARMv6体系结构。这款处理器发布于2001年10月，时间有些久远了，所以在此不做赘述。简单来说ARMv6架构使得MPEG4编码/解码的速度翻了一倍；增强异常及中断处理，使得实时任务的处理更加迅捷。

　　Cortex-A8处理器在上一分页中我们已经进行了分析，值得一提的是Cortex-A8处理器仅支持单核心处理。而在Cortex-A9处理器中，实现了双核心处理，使得ARM处理器的性能得到了新的突破。

　　Cortex-A9处理器也就是现在iPad2的处理器原型，与Cortex-A8处理器而言有着巨大的飞跃。这里面有两个很重要的原因：

　　其一是A9比A8具备更浅的管线阶层，这就意味着每个时钟周期可以做更多的任务（Cortex-A8处理器将ARM11处理器的8阶管线提高到13阶管线深度是为了提高处理器的主频频率）。在相同的时钟频率下，A9可以完胜A8。主频为1GHz的A8有提供2000 DMIP的处理能力，而同频率下的A9则可以提供2500 DMIP。

　　再有，Cortex-A9处理器是一块双核心的处理器，每一颗A9处理器都拥有自己的L1告诉缓存，这与A8是相同的。同时，Cortex-A9处理器可以共享L2高速缓存，这对于双核心设计的A9来说尤为重要，并且这个L2高速缓存可扩充至惊人的8MB。我们预期的容量是256KB～512KB，Apple A5处理器的L2高速缓存为1MB。

　　高通Scorpion处理器同样使用ARMv7架构，功耗与性能十分出众。Scorpion处理器可以提供1GHz的处理速度，具备精密复杂的微体系结构和先进的电源管理技术，可提供额外的每秒80亿次运行用于新增的多媒体技术。

　　iPad2的A5处理器性能测试

　　在苹果推出iPad2之前，就宣称iPad2所采用的Apple A5处理器是原来A4处理器性能的9倍。好了，让我们先来看一下Apple A5处理器的性能参数。

iPad2系统信息操作系统iOS 4.3  型号iPad2主板芯片组K95AP架构ARMv7  处理器名称   处理器频率894MHz处理器数量1核心数量2线程数2一级指令缓存32.0KB一级数据缓存32.0KB二级缓存1.00MB三级缓存0.00B内存512MB前端总线频率250MHzBIOSN/A  

　　从表格中我们我们可以看到Apple A5处理器的价格为ARMv7，双核心设计并带有1MB二级缓存和512MB内存，前端总线250MHz。基本可以确定这就是Cortex-A9处理器。而处理器的主频仅为894MHz，可能是苹果初于对功耗的考虑，据称iPad2的续航时间达到了10小时以上。

A4处理器和A5处理器参数对照表名称A4A5架构ARMv7ARMv7处理器频率1GHz894MHz处理器数量11核心12线程12制程工艺45nm40nm一级指令缓存32.0KB32.0KB一级数据缓存32.0KB32.0KB二级缓存640.0KB1.00MB三级缓存0.00B0.00B内存256MB512MB

　　双核心的A9处理器与A8处理器类似，但它拥有一个无序执行引擎和一个较浅的9阶管线。在相同的时钟频率下，A9处理器的性能要优于A8处理器，而且A9处理器还增加了一个完整的FPU（浮点运算单元）。

　　现在还不能十分确定苹果的A5处理器是个什么样子，但我们确认它是一个双核心的Cortex A9处理器，我们在GeekBench测试中可以看到iPad2的浮点运算能力有所提升。

Geekbench 2 - 浮点运算性能 iPadiPad2总得分456915Mandlebrot（单线程）79.5Mflops279.1MflopsMandlebrot（多线程）79.4Mflops554.7MflopsLU分解（单线程）54.5Mflops205.4MflopsLU分解（多线程）54.8Mflops421.6Mflops素性测试（多线程）71.2Mflops177.8Mflops素性测试（多线程）69.3Mflops318.1Mflops锐化图像（单线程）1.51Mpixels/s1.68Mpixels/s锐化图像（多线程）1.51Mpixels/s3.34Mpixels/s模糊图像（单线程）760.2Kpixels/s665.5Kpixels/s模糊图像（多线程）753.2Kpixels/s1.32Mpixels/s

　　iPad2的单线程FPU性能是其上一代产品iPad的数倍，这可能是新A5处理改进的排序性能所致。在Linpack（线性测试软件包）的测试中，我们看到了iPad2在这一性能的巨大提升。

　　FPU提升对整体的性能提升有何帮助还不好说，不过从Geekbench 2的测试中，我们可以看到iPad2的内存已由iPad的256MB升级到512MB了。A5处理的二级缓存也明显增加，有原来的512KB增至1MB。

Geekbench 2 - 内存性能

 iPadiPad2总分644787顺序读（单线程）340.6MB/s334.2MB/s顺序写（单线程）842.4MB/s1.07GB/sStdlib分配（单线程）1.74Mallocs/s1.86Mallocs/sStdlib写（单线程）1.20GB/s2.30GB/sStdlib复制（单线程）740.6MB/s522.0MB/s

　　Geekbench的测试结果显示，iPad2已经有效地增加及改善了数据传输的带宽，最明显的体现是写速度由原来的1.2GB/s提升至2.3GB/s。

　　在Geekbench的整数性能测试中，iPad2的双核心A5处理器性能均与iPad的单核心处理性能成健康的正比例增长关系，多线程处理的优势得到了完美体现。

　　iPad2在操作系统上升级为iOS 4.3，这有助于苹果Safari浏览器的JavaScript引擎在这一项测试中得到更好的分数。不过由于XOOM运行的浏览器与iPad及iPad2不同，所以XOOM的得分与iPad2没有什么可比较的意义。

　　BrowserMark测试是Rightware模仿JavaScript框架进行测试的，像Facebook、亚马逊和Gmail等网站使用的基准 性能测试。这仅仅是一个网络的浏览性能测试，但对于平板电脑来说是很重要的。

　　从iPad的A4处理器到iPad2的A5处理器性能提升了47%。然而令人惊讶的是XOOM在这项测试里的超高分数，我们认为这是谷歌对蜂窝系统的浏览器优化所致。

　　但是在实际的测试中，iPad2的网页加载速度要比XOOM快20%左右，这个数据是从加载多个网站首页的测试中得到的。

　　

　　GPU：PowerVR SGX 543图形芯片超赞！

　　在上一代产品iPad中的A4处理器集成的是PowerVR SGX 535图形芯片，而在iPad2中，新的A5处理器则集成了新的PowerVR SGX 543图形芯片。在数据浮点运算的吞吐量上，新的543芯片是原来535芯片的两倍。在iPad2的实际使用中，这项性能的提升效果也非常明显。

　　从PC游戏的发展历程来看，对于图形处理能力的苛求，往往呈几何方式增长。在这里，我们用GLBenchmark 2.0对iPad2的图形能力能力进行测试。

　　GLBenchmark 2.0支持iOS、Android、Symbian、Windows Mobile等多种平台，以考察OpenGL ES标准图形性能为主，包括两个主要测试场景：其一名为“Egypt”(埃及)，测试最新、压力最大的OpenGL ES 2.0，其二名为“PRO”，测试旧版的OpenGL ES 1.1，均支持FSAA(全屏抗锯齿)。

　　在Egypt模式的测试中，iPad2是原来iPad的5.4倍，是Xoom（Tegra 2处理器，测试分辨率1280x800）的3.7倍。

　　其实测试软件这个东西有一定的局限性，能够客观的反应问题但不能客观的反应所有问题。要想直观的感受iPad2性能有多大提升，还不如直接看看iPad2的显示效果到底如何。

iPad

iPad2

　　好啦，一目了然。iPad2的PowerVR SGX 543图形芯片能够提供更细腻的人物模型及环境，明显改善的照明和阴影效果，整个画面看起来超赞。

　　总结

　　iPad2来了，新的Apple A5处理器也很强大，它的功耗更低，但性能更强，尤其是iPad2对游戏画面的渲染让我们印象十分深刻。从Apple A5处理器我们可以看到，ARM处理器在未来的发展前景必然是十分广阔的，而且最近有消息称，最新的Cortex-A15处理已经初见端倪，十分令人期待，不知道传闻中的iPad3会不会应用这块传闻中的Cortex-A15处理器。