A78和X1：巨核第一步

回顾历史，移动端的大小核CPU发展分为这些阶段：

首先是big.LITTLE下的大小核。在 big.LITTLE 下，我们可以将相同的最多4个CPU组成一个集群，共享同一片二级缓存，再将这些集群互联。但是在big.LITTLE下，我们不可以使用太多的集群，比如说联发科的3丛簇。

可以说联发科的三丛簇，是做兼顾单核性能下，提高多核心的性能密度的一种很有效的实行方式。但是显然big.LITTLE下就比较困难了。

于是，很自然的，我们就迎来了dynamiQ。DynamiQ之后，一个集群里可以配置8个CPU核心，这些CPU可以架构不同，可以时钟频率不同。如果你想要，你可以在DynamiQ集群中配置8个完全不同的核心。

DynamiQ可以说提供是移动SoC的CPU配置空间。在这以内，我们终于可以可行的配置类似于三丛簇的结构，尽管实质上是单丛簇。

DynamiQ中，每个CPU都拥有独立的二级缓存，并且共享三级缓存。第一个贯彻这一点的就是高通骁龙855，他的Prime核心，拥有最完整的A76规格，剩余的3个A76核心缩小了二级缓存的规模，以实现更高的性能密度。

但是，纵使拥有DynamiQ，对于性能密度和单核性能追求的程度，也就仅限于二级缓存规模的调整。

这也就是ARM这一代推出cortex X1和A78的原因。

ARM提供的ip授权并不是只有高端的处理器采用的，也就是说无论如何A系列的大核心都不可能抛下性价比的属性。ARM不可能去弄一个同时代最大的CPU架构出来，因为这对于他绝大部分客户来说就是，大大增加了芯片的成本，但是回报的性能收益又那么一点点。

这使得ARM的大核心架构，必须是中庸的。要论纯粹的性能，那比不过同代操着巨核心得苹果，同样的，这也限制了同代的旗舰定位的产品，受限于ARM的架构，他们撑死了也只能拿出来这个水平的东西。

而这次推出的X1，cortex X1会拥有更大的寄存器缓冲队列窗口等等，二级缓存的大小也相对于过去进行了翻倍达到了最大可配置到1MB。这些规模的增加使X1的性能将会突破过去的约束达到更高的水平，但是自然也会以更大的面积作为代价。

也就是我所说的，抛开过去的约束，开始走向巨核化。

相比之下A78，在这些部分普遍保持了与上一代A77相同甚至还有些缩水的程度，同时优化的设计也能够提高起密度，说到底就是，寄存器啊这些东西，缩小规模也不会对性能有多大损失，但是却能实实在在的缩小面积，提高性能密度。包括一级缓存也不再是过去的仅可配置64KiB，而是可以缩小配置到32KiB。这相对于过去的产品甚至是缩水的。

抛开上面提到的部分，剩余的部分当然都是有提升的。

A77开始ARM的大核后端就能执行两个分支指令，但是前端分支预测只能一次处理一个。所以很多时候那当然是喂不饱后端的两个分支执行器。这一次A78和X1的分支预测器都能处理两个分支，也算是一个补全。

A78和X1依旧保持了A77的4个整数执行器，但是相对于A77只有一个执行器能执行乘法，这一次A78和X1都增加了一个，提高到了两个。这也就是说乘法吞吐量实质上使翻了个倍。

在内存子系统的后端中，原本拥有两个Load/Store单元和AGU。A78和X1又增加了一个仅可Load的单元和AGU，这使得Load吞吐量增加了50%。

另外，Load/store队列到一级数据缓存的带宽也从16bit每周期增加到32bit每周期，翻了个倍。

X1相对于A78，解码器宽度从4个指令增加到了5个。这是为了匹配，X1相对于A78翻了个倍的neon管线的规模。Neon的吞吐量也达到了桌面级的规模，尽管还是有些差别。

X1依旧保留了仅可配置64KiB的一级缓存的传统艺能。Mops缓存的带宽从6个Mops每周期增加到8个。其余还是A78一样。

三级缓存可以配置到最大8MB。

就实际的疗效而言。A78配合5nm工艺将会比上一代A77的面积小5%，同时在1W下性能比A77高20%，同性能下节省50%的能量。

当然我更推荐配合这张图看比较合适。可以看到在这张图上的A77峰值性能下，A78的功率将会降低36%。

X1/A78和A77的对比中，A78相对于A77的整数性能会提升7%，X1提升30%。但是这里需要注意，A78的展示中，已经是将一级数据缓存砍了一半缩水到了32KiB之后的了。也就是说完整规格的A78一定会比这更强。实际上，ARM在这里有点故意缩水A78的表现，拉大X1和A78的差距的嫌疑。

这里就要说回这一代还做的不够好的地方，可以看到，基本的整数和load/store执行器以及流水线，X1和A78都是一样的。也就是说，A78和X1的极限频率都是一样的，实际的性能发挥也不会有实质性多大的差距。或者说既然X1要抛开限制做巨核，他还需要在后端和A系列拉开实质性的差距，并且延长流水线让他能够跑上更高的频率。这是这一代X1还没做到的。这也使得X1和A78实际上更像是巨核方向上，更加深度定制分化的结果。从以前只能分化二级缓存更加深入一步。

X1和A78使得，在下一代移动SoC中，将会推出拥有X1巨核的旗舰产品，X1将会替代过去A76/A77的超大核心得定位，而中高端或许会选择完整配置的A78替代以控制成本。

X1可以说是ARM得巨核化第一步，但是这一步还没走的彻底，我们应该可以去期待之后这个系列的进化。