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[分享] 64位元手機處理器到底有啥用?

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陳誠誼2014-9-30 01:27

64位元計算的歷史相當豐富有趣。Cray等公司在70年代就已經開始在自己的系统當中使用64位元暫存器,但真正純粹的64位元計算直到90年代才真正到來。首先是MIPS的R4000,然後是DEC的Alpha處理器。到90年代中期,英特爾和Sun都已經擁有64位元設計。而對於消費者來說,真正的轉折點是AMD在2003年發布了一款兼容英特爾32位元x86處理器的64位元PC處理器。
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再向前快進10年,PC銷量不断下滑,大部分智能手機和平板電腦都擁有了cpu在1-2GHz之間的多核心處理器。但它們使用的都是32位元架構,而非現代PC和服務器所使用的64位元架構。到現在為止,這都是可以接受的。智能手機並不會去和PC拼性能,這些處理器需要足够節能,以實現續航的最大化。
但是,随著設備的發展和新技術——語音識别、3D游戲和高解析顯示螢幕——逐漸普及,32位元處理器的能力已經漸漸被推到了極限。
64位元ARM處理器意味著什麼?
ARM看到了64位元節能處理器的需求,並在正式發布ARMv8-A架構(首個包含64位元指令集的ARM架構)之前就早早開始了新設計的開發,還從其他選擇發展64位元技術的芯片設計廠商那裏學習到了經驗和教訓。ARM的新款64位元架構具備對於于旗下32位元架構的全面兼容,這意味著如果處理器運行于64位元系统,它就可以運行未修改的ARMv7 32位元二進制文件。對于於Android來說,這意味著一旦内核被移植到64位元(多虧了Linaro,它們已經如此了),系统的其餘部分,從核心庫到應用再到游戲,都是可以在32位元或64位元之間進行切换的。

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去年,蘋果憑藉着iPhone 5s的全新64位元A7處理器震驚了整個行動領域。A7採用了蘋果設計的ARMv8雙核處理器,名為Cyclone。它使用了兩個64KB L1緩存(供两個核心分别使用),一個1MB L2緩存(被两個核心所分享)和一個4MB L3緩存(為整個SoC所用)。蘋果擁有ARM架構授權,這意味著它可以從頭開始設計自己的處理器,但前提是這些處理器必須是ARM兼容的。ARM擁有一套測試套件,用以检查這些處理器是否具備兼容性。
在未來幾個月裏,我們將會看到高通、聯發科和三星紛紛推出自己的64位元ARM處理器。再考慮到Android在64位元化的努力,用不了多久我們就將看到運行于64位元Android系统的64位元設備了。但對於開發者和终端用户來說,64位元處理器意味著什麼呢?(註:64位元的HTC 820已經銷售)
受益於ARM的64位元架構
64位元ARM處理器意味著什麼?
每一部CPU的中心都是一套暫存器,他們都是用以儲存數字和地址的内部儲存插槽。當執行複雜任務時,這些插槽會被反復使用。如果所有的暫存器都處于佔用狀態,那麼處理的唯一方式是将其中一个暫存器儲存在内存當中,使用暫存器進行下一個任務,然後再從内存當中重新載入之前的值。對於人類來說,這一切都發生在一瞬間。但對於處理器來說,這實際上是一個非常耗時的顺序,並不十分有效率。

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32位元ARMv7架構擁有15個通用的暫存器,每一個都有32位元寬。而ARMv8架構擁有31個通用暫存器,每一個為為64位寬。這就意味着優化代碼使用内部暫存器的頻率應該要比内存更高,同時也可以保留更大的數字和地址。結果就是,ARM的64位元處理器在運行速度上會更快一些。
在效能上面,64位元暫存器的使用並不會提升功耗。在某些情况下,64位元核心執行部分任務的速度會更快一些,由於運行時間的減少,這也就會使其顯得比32位元核心更加節能。
尋址(Addressing)是64位元處理器的另一個層面。在PC和服務器領域,32位元的局限主要在可訪問的内存(RAM)上。如果你想要使用超過4GB的内存,就需要使用64位元處理器。因為可以使用大物理地址拓展(LPAE),某些ARMv7處理器能够使用超過4GB内存,所以嚴格來說,内存的限制並不是ARM處理器所遭遇的問题。由于LPAE的存在,Cortex-A15處理器能够處理1024GB内存,而64位元的處理能力更是高達200萬TB。因此在短時間内,任何一部智能手機都不需要完整的64位元尋址。追求永遠都不會被用到的尋址空間是毫無意義的,因此ARMv8架構採用了48位元尋址,這已經是256TB了。
雖然没有什麼程序或游戲會用到TB级别的内存,但在另一方面,這種尋址能力又非常重要。現代3D游戲通常都帶有大量的資源,當擁有超過4GB的可訪問空間時,這些資源能够被更加輕鬆地進行内存映射。這樣一來,游戲的運行速度會得到提升,並讓直接訪問游戲多媒體資源成為可能。
不只是智能手機和平板
ARM上64位元計算的好處並不僅限於智能手機和平板電腦。ARM的生態系统很廣闊,他們的處理器也被許多不同類型的設備所使用。服務器市場是ARM處理器影響力有限的一個領域。信息(資訊)時代的發展讓维持數據中心所消耗的能源持續快速增長,而任何能够降低能源使用的技術都是對於資金和自然資源的節省。除了節能之外,在服務器當中使用64位元ARM芯片還有其他的好處。這些服務器都會被動散熱,這意味著你可以將它們集中在一起,而無需擔心會發生過熱的情况。這樣一來,用於散熱上的花費也將有所降低。
至於服務器軟體,Linux這樣的操作系统已經是64位元的了,其主線内核當中也已經加入了對於ARMv8的支持。這也就是說,制作運行於64位元Linux、ARM處理器的服務器並不會很困難。
總結
多虧了ARM,64位元的移動(行動)計算時代就要到來了。這些新的處理器不僅速度更快,還為移動平台開啟了更多的可能性。
從32位元向64位元的遷移道路已經被鋪就,無論是什麼操作系统,開發者從32位元進入64位元都不會有任何意外。
在未來幾個月裏,ARM的合作伙伴都将將推出Cortex-A53和Cortex-A57處理器。當中有的會採用雙核或四核的標准配置,也有的會選擇big.LITTLE配置。但有一點是肯定的,那就是這对對於ARM和普通用户來說都是一个個激動人心的時刻。

心得,這篇文章用比較淺顯的描述64位元處理器對手機及行動平台將造成重大的改變,蘋果開了第一槍,緊跟在後的是HTC 820,讀了這篇文章也許你會對這部手機更加期待,原因是它不僅僅是Android系統的第一部64位元手機,而且它所給RAM及ROM都是以往中階手機上很難看到的,我很期待它的表現。

以上文章來自
http://news.mydrivers.com/1/320/320812.htm
本文章最後由( 陳誠誼 )於 2014-9-30 07:29 編輯
內文中的用語,由於牽涉到大陸用語法,比如服務器就是伺服器,智能手機即智慧型手機,信息時代即資訊數位。用語不同,造成文化差異。  


本文章最後由( 陳誠誼 )於 2014-9-30 08:00 編輯

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因為你讓我超越想像、不斷實現完美的畫面,讓我看見這一路令人驚豔的一切,我愛上HTC~
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陳誠誼2014-9-30 01:31

說真的改這篇文章真的很累,要把簡體字改繁體,有些大陸用語還得改過,真的累死了,不過看了這一篇讓我對820信心更多,想入手820的人,不妨進來看看它有多強。

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Jovi2014-9-30 06:49

ㄧ起床就看這麼營養的文章...吃不消。二個小時後清醒ㄧ點再來看。

清心王阿喬
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陳誠誼2014-9-30 06:53

Jovi 發表於 2014-9-30 06:49
ㄧ起床就看這麼營養的文章...吃不消。二個小時後清醒ㄧ點再來看。

哈哈!早安,別吃太飽,以免消化不了,那可就麻煩了。

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專業鄉民

threemcity2014-9-30 07:22

嗯嗯!!
老人家豈止消化不良,牙齒也不是很好
一大早啃這個有點啃不太下去
先搬一台調理機來再說

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因為一見鍾情我的第一次獻給了HTC(ONE X)所以所以,,我愛上HTC~
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陳誠誼2014-9-30 07:44

threemcity 發表於 2014-9-30 07:22
嗯嗯!!
老人家豈止消化不良,牙齒也不是很好
一大早啃這個有點啃不太下去

就是之前一直有人在問64位元和32位元有什麼不同嗎?這一篇就是要來解答那些疑問。不過我在想就算寫這麼多,我想也未必懂啦!簡單一句話就是運行速度會更順暢,因為通道變多了,暫存器用到RAM的機率會降低,不過我希望進入64位元之後,處理器廠不要一直追求高頻率,不斷提升頻率的結果只是更耗電而已,它無法解暫存器通道阻塞的問題。64位元既然擴大暫存器數量,提升一倍,因此就無需提升頻率。
本文章最後由( 陳誠誼 )於 2014-9-30 08:20 編輯

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threemcity2014-9-30 10:11

陳誠誼 發表於 2014-9-30 07:44
就是之前一直有人在問64位元和32位元有什麼不同嗎?這一篇就是要來解答那些疑問。不過我在想就算寫這麼多, ...

是啊!
擴大通道才能跟那些頻率相得益彰
否則只是徒勞無功

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陳誠誼2014-9-30 10:17

threemcity 發表於 2014-9-30 10:11
是啊!
擴大通道才能跟那些頻率相得益彰
否則只是徒勞無功

對啊..一旦擴大通道.那麼暫存體比起32位元多了一倍..這樣要處理的資料就會很快處理完成..而不需要進入ram裏面等待..等到暫存體有空時再載入..這樣不旦浪費時間..也增加功耗..這樣把cpu的頻率降下來..一方面可解決耗電的問題..也可降低電池的耗損..降低手機的溫度..同時也不會影響手機的效率...多美好的事...

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新手鄉民

Qwe2014-9-30 10:56


64bit 快來吧!
OS 也請跟上 謝謝!  HTC , google gogogo

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資深大大

陳誠誼2014-9-30 11:01

Qwe 發表於 2014-9-30 10:56
64bit 快來吧!
OS 也請跟上 謝謝!  HTC , google gogogo

快了啦!  google在10月16日發表Android L那時就是64 bit..那時開啟art再配上新手機的支援..就可以完整的實現64bit的優點..

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