Cortex-A50：64位ARM处理器驾到！

整整一年前，ARM官方宣布了自己的第一套64位处理器架构“ARMv8”，不过直到今天，我们才见识到了第一款基于此架构的处理器产品，ARM将其命名为“Cortex-A50”系列。

Cortex-A50系列首批包含Cortex-A53、Cortex-A57两款型号，其中前者是ARM性能最高的应用处理器，号称可在同样的功耗水平下达到当今顶级智能手机性能的三倍；后者是世界上能效最高、面积最小的64位处理器，同等性能下能效是当今高端智能手机的三倍。二者可以分别独立使用，也能以ARM big.LITTLE的配置协同工作，兼顾高性能与低功耗。

图1  Cortex-A53架构图

图2  Cortex-A57架构图

Cortex-A50系列支持ARM AArch64 64位指令集，并向下兼容AArch32 32位指令集，核心数量可以从1个到4个不等，均集成了NEON SIMD引擎、ARM CoreSight多核心调试与追踪模块、128-bit AMBA ACE一致性总线界面，还可选加密加速单元，能将加密软件的运行速度提升最多10倍。

图3  AArch64指令集标识

图4  AArch32指令集标识

两款型号的不同之处在于虚拟物理寻址和一二级缓存：A53支持40位的虚拟物理寻址，一级缓存每个核心有8-64KB数据、8-64KB指令，二级缓存共享128KB-2MB；A57的虚拟物理寻址拓展到44位，每核心一级数据缓存32KB、一级指令缓存48KB，二级缓存则是512KB-2MB。

图5  Cortex-A50系列：两套不同架构、64位高能效、20/14nm先进工艺


图6   Cortex-A53流水线示意图

图7   Cortex-A57流水线示意图

二者的一级指令缓存和二级缓存均支持ECC，A57的一级指令缓存还支持双错检测(DED)配对。

图8   Cortex-A53：与A9相同的性能下核心面积可以小40％以上，对比主流智能手机CPU则只有四分之一大小


图9  Cortex-A50系列可支持720p分辨率手机、2.5K平板机、4K显示器，而且有多种灵活的不同配置规格

往深层次说，Cortex-A53是简单的顺序执行、8级流水线，Cortex-A57则是复杂的乱序执行、多发射流水线。

至于运行频率，取决于授权厂商的意愿和具体所用的COMS、FinFET制造工艺，但至少也得28nm起步，最好是20nm，然后是14nm，ARM只是说可以达到数GHz。一年前宣布时给出的数据是最高3GHz。

图10   在企业级市场还支持多路并行，每个节点能有四颗处理器、16个核心

已经购买Cortex-A50系列授权的厂商包括：AMD、博通、Calxeda、海思(HiSilicon)、三星、意法半导体。ARM预计设计产品会在2014年出货，AMD昨日也已宣布会在2014年推出64位ARM架构的Opteron处理器。 

图11   全面兼容64/32位系统、应用

图12   Cortex-A系列发展历史趋势：A50高性能、低功耗齐头并进

图13  Cortex-A50与生态系统