苹果上周发布了iPhone 5s和iPhone 5c两款手机，拥有更多的彩色外观，土豪金什么的极大地迎合了一些人的心理需求，妈妈再也不怕我的5s跟5分不出来了。另外，库克也长舒了一口气，终于解决黑色iPhone 5的掉漆问题了，直接不出黑色版的就是了，实在是太机智了。
iPhone 5c因为定价没有满足广大人民群众越便宜越好的心理要求，再加上配置跟iPhone 5相当，还换了塑料壳，所以中枪无数。iPhone 5s虽然屏幕尺寸和分辨率没变，不过配置和功能上变化还是挺大的，指纹识别的安全意义不说，单单是5s使用的A7处理器就出尽风头了，这是首款64位手机处理器。
这周以来，有关A7处理器的讨论已经有很多了，不过限于官方公布的内容有限，没谁能说清A7处理器到底使用了什么样的架构，大家普遍只是YY一下A7处理器使用64位的意义，而且一家一个说法，有赞扬的，也有不认可的。
为了真正理解A7是一款怎样的处理器，小编也加入了YY大军，但是我们YY的要有理有据——A7不只是64位手机处理器这么简单。
已知的A7处理器参数
有关A7处理器已确定的内容都来自于苹果发布会上的资料：A7是一款64位桌面级架构处理器，使用了现代指令集，（相较于A6）2倍的通用寄存器，2倍的浮点寄存器。核心面积超过1亿晶体管，面积为102mm2。
这张图之外的还有GPU，不过GPU架构未提，苹果只明确了A7是支持OpenGL ES 3.0的，而且是主机级图形性能，这也是一个重要信息，因为这也意味着苹果使用了全新的GPU核心。
我们分几个部分来分析揣摩下A7处理器的CPU、GPU特性，先是CPU部分。
A7处理器CPU：AArch64指令集先锋
如果没有世界末日般的意外，A7也会是ARM指令集兼容的，而且是64位ARM指令集，属于ARMv8家族AArch64指令集（简称A64），目前的ARM都是32位AArch32位指令集（简称A32）。本文并不打算详细介绍A64指令集相比A32指令集改进了什么（简单了解的可以参考中文维基百科），我们逆向从苹果公布的描述来看A7与A64指令集有多少吻合的。
2倍的通用寄存器：A32有R0-R14总计15个通用寄存器，A64指令集有R0-R30总计31个通用寄存器，后者是前者的2倍，与苹果宣传的相符。
2倍的浮点寄存器：相对于通用寄存器的规模增加，A64的浮点寄存器变化其实不算大。A32有32个VFP标量浮点寄存器，每个都是64bit的，而且ARM的浮点寄存器使用使用的是小寄存器，好处是可以将两个小寄存器虚拟成位宽更大的寄存器，A32的32个VFP还可以当作16个128bit的浮点寄存器。
A64的浮点寄存器总数还是32个，不过每个的位宽提高到了128bit，算起来也可以说是原来的两倍，苹果所说的浮点寄存器提升跟A64指令集也是相符的。
A64的高级SIMD（ARM的NEON指令集）还支持DP双精度浮点运算，支持IEE 754这一主流CPU都支持的浮点运算标准等。除此之外，A64的指令集改进了内存指令，支持48bit物理内存寻址等等。
两相对比之下我们可以基本确认A7使用的正是ARMv8的A64指令集。
到此为此只算解决了第一步，使用64位ARM指令集并不代表一定会使用ARM推出的Cortex-A50架构，后者包括Cortex-A57和Cortex-A53。苹果从A6开始走向了自行开发架构之路，不过我们也要看到，32位的A32指令集问世已有多年，而A64指令集推出才两三年的时间，而且此前尚未有真正产品问世，厂商对这个指令集掌握的还不是那么熟练，即便是高通苹果这样有技术的大公司，初涉A64指令集开发肯定也要参考ARM自家的Cortex-A50架构，这是一种比完全自行开发更稳妥的做法。正常的话，苹果应该会遵循这个思路来设计A7。
A57和A53的关系有点类似目前的A15和A7，数字大的是高性能、（相对的）大核心，数字小的是低功耗、低性能的小核心，苹果的A7应该会使用Cortex-A57等级的架构，因为高贵冷艳的苹果不可能选择低性能的A53架构。
支撑这个观点的其实不是苹果的气质问题，因为A53实在达不到苹果的性能水准。官方公布的资料中显示A7的CPU是初代iPhone的40倍，GPU是初代的56倍，直接对比A6的话差不多也是后者的两倍，此前曝光的一个跑分也大抵验证了这个提升幅度。
A57相对A15性能提升明显，而A53相对A9性能提升就不明显
ARM官方公布的测试中，Cortex-A53在同样的1.2GHz频率下性能只比A9略高一点点，而A6正是基于A9架构的，所以A53这种低性能低功耗的架构不会是苹果的选择，A53还是交给ARM处理器的良心代表联发科/全志去搞这种人民群众喜闻乐见的低功耗小核心去吧。
不同ARM处理器的DMIPs/MHz性能
从每个内核的DMIP/MHz性能来看，A57少则4.1多则4.76，要比A9的2.5 DMIPS/MHz至少高出64%，别忘了A7处理器的频率还会提高，A6从之前的800MHz提高到了1.3GHz，A7据说达到了1.5GHz，毕竟使用了比A6更先进的28nm工艺。
再考虑到苹果不跟其他处理器厂商比CPU核心数的鸟性，A7依然会是双核设计，架构及频率上的双重优势积累下来，A7的CPU性能比A6提升一倍并不是难题。
从上面的猜测我们可以得出：苹果的A7是一款使用了ARMv8 AArch64指令集的64位处理器，很有可能以Cortex-A57架构为基础改进或者直接使用A57架构，其通用及浮点寄存器提高了一倍，性能比前代A6翻倍。再具体点的规格就是双核心1.5GHz频率，28nm HKMG工艺，但是这些还缺少佐证，等见过iPhone 5s真机再说。
A7处理器的GPU：PowerVR 6系图形核心开花
苹果的处理器最大的看点一直都是GPU，不过这一次官方对GPU规格所提甚少，只说它支持OpenGL ES 3.0标准了，但这个信息就很重要了，支持OpenGL ES 3.0很可能意味着A7的GPU使用了新的GPU核心。（谣传GPU是苹果自家开发的就洗洗睡吧，GPU研发门槛比CPU更高，换门可不容易。）
Anandtech网站此前做过的多款主流SoC处理器的GPU性能对比
iPhone 5使用的是三核心的PowerVR 543MP3，浮点性能是28.8GFLOPS，目前最强的是iPad 4所用的A6X处理器，四核PowerVR 554MP4将运算性能推向了76.8GFLOPS，而A7要想达到A6的两倍GPU性能就需要57.6GFLOPS的性能。
A6X使用了四核PowerVR 554MP4导致其核心面积从三核PowerVR 543MP3的94mm2增加到了123mm2，增加了近30%，所以A7使用目前的PowerVR 554或者544的四核乃至三核的可能性都不大，他们的核心还是太大了，即使制程工艺有进步，iPhone手机还是承受不起，何况OpenGL ES 3.0规格是PowerVR 5 XT系列不能完全支持的，后者总体上还是OpenGL ES 2.0标准体系的，所以这一点就断了A7使用当前一代PowerVR 5核心的可能性。
PowerVR 6系列的GPU此前在我们的《江湖门派镇山之宝，五大移动GPU厂商论剑》一文中有过介绍，该家族GPU使用了Rogue架构，支持OpenGL ES 2.0和3.0，支持DX11、OpenGL 4.x及OpenCL 1.x等规范，目标是10-20倍于目前的高端移动CPU性能。
PowerVR 6系列GPU核心性能可达1000GFLOPS量级
PowerVR 6家族有G6100、G6200、G6400及G6600四个级别的产品，可配置单核到六核（MP6），其中G6100是最低端配置，频率也只有300MHz，此时浮点性能也只有24GFLOPS，双核配置也达不到A7的要求，而高端的PowerVR G6600和G6400系列的设定频率是600MHz以上，单核浮点性能分别高达300、200GFLOPS以上，但是这两款产品架构复杂，难度很大，600MHz以上的高频率在目前28及20nm工艺下几无可能，要知道Imagination Tech打算是用16nm FinFET工艺来制造PowerVR 6系列GPU核心的。
盘算下来只有G6200或者G6230这两个GPU核心最有可能，他们在600MHz下的计算性能为104GFLOPS，即便频率降低到300MHz以内也有50+GFLLOPS的性能。此外，苹果在GPU设计上一项喜欢用双核甚至四核搭配低频率来获得功耗和性能上的平衡，GPU频率一般都设定在200-266MHz以内。
目前使用PowerVR 6系列GPU授权的厂商并不多，最近公开确认使用PowerVR G6230核心的是联发科的MTK8135处理器，联发科预计今年三季度投产，这也意味着PowerVR G6200系列GPU核心在今年内开花结果是有希望的，也在一定程度上佐证了苹果A7使用的GPU核心很可能是PowerVR G6200系列的，不过苹果肯定会比联发科高端，使用的有可能是G6230这款高阶型号，配置成双核PowerVR G6230MP2也很有可能，GPU性能可以轻松达到三核PowerVR 543MP3的两倍。
64位处理器的意义何在？
苹果A7处理器上还有很多问题待解，比如制程工艺，代工厂商，这还需要拆解及芯片级的分析，目前的分析还是认为A7使用的是三星的28nm HKMG工艺，跟三星自家的Exynos 5 Octa处理器工艺相同。虽然苹果一直想摆脱三星，不过TSMC就算真的接手苹果的处理器订单，最快也要等到明年，28nm也赶不上了，起码要到20nm制程节点，所以现阶段的A7还是得靠三星代工。
虽然苹果的iPhone 5s外在设计没什么改变，但是A7处理器却顶上了首款64位手机处理器的光环，移动处理器上64位意义有多大？
1、苹果需要保持高性能，目前的32位ARM架构在A7和A15上已经到头了，上64位可以继续提高性能，继续领先对手。
苹果上64位A7对性能提升肯定是有利的，A64指令集支持更多的寄存器，执行效率更高，运算能力更强，在不提高核心数量的情况下，CPU性能提升主要还是靠指令集和架构，新的A64指令集不仅仅是增加了64位这么简单，在内存操作、编程开发及编译器支持上优也做了优化，ARM称A64是ARM史上变化最大的一次变革，可以最大化地利用现有的硬件。要知道，新指令集对提高性能尤为明显，X86上的AVX指令对处理器的理论性能提升就是明显的例子。
2、iPhone 5s支持指纹识别，对加密速度要求更高，64位A64指令集支持AES及SHA-256加密。
A64支持AES及SHA-256加密
前面的CPU分析中没有提到的一个指令集就是AES及SHA-256加密支持，通过这些指令集，ARM称A64指令集的加密性能是A32指令集的10倍多，而支持指纹识别的iPhone 5s对加密要求也不是一般的高，所以用64位指令集是顺理成章的。
3、64位A7处理器及原生64位系统iOS是未来方向
说得再远一些，64位支持是移动处理器迟早要上的，这是移动处理器的发展趋势。ARM的安排是明年20nm节点开始启用64位处理器，苹果抢先使用，相比其他厂商已经有了至少一年的优势，而且苹果还有iOS软件上的优势，不仅处理器支持64位，iOS 7已经是原生64位系统了，对64位处理器做了优化。
还有人看的更远，认为手机（iPad 5也应该会用64位的A7X）上使用64位处理器和系统是为了跟未来的Mac产品线融合，此前一直有传闻称iOS和Mac OS X会融合，苹果未来的设备会大一统，鉴于桌面版早就上64位系统了，iOS及手机处理器上64位也是必然的了。
说了这么多，我觉得苹果上64位还是技术成熟了，A64指令集明年就要开花结果了，而且苹果可以自己开发系统，软硬件可以配合双管齐下，大家无需过多YY 64位处理器到底有什么意义。即便有，这也只是技术层面的，普通用户在用iOS 7系统和iPhone 5s的时候，我相信没几个人能感觉到64位的A7有多快多好，这就是基础技术进步的魅力，你不一定看得到，甚至不会注意，但是会感觉更好用。
至于Android阵营，苹果推出A7之后三星马上跟进说下一代手机也会使用64位处理器，结果被人吐槽了。这对三星来说有点冤枉了，因为即便苹果现在不出64位处理器，明年也会有Adnroid厂商上64位处理器，因为ARM官方的A57/A53架构都在等TSMC明年的20nm工艺，像三星这样的大公司明年推出64位处理器并没什么难度。只是落在苹果后面，什么事都要另说了。
总之，苹果能掌控自家的软件和硬件，支持64位指令集并不难，不过Android阵营的64位还得看Google，他们什么时候能推出原生64位的系统，Android谈64位处理器才有实质意义，否则三星明年就算推出了64位处理器手机，也不过是个真正的噱头。
游客 2013-09-17 16:39
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我匿名了 2014-03-18 23:53
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超能网友一代宗师 2013-09-17 09:52 | 加入黑名单
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我匿名了 2013-09-17 04:09
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游客 2013-09-17 03:17
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游客 2013-09-16 23:06
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游客 2013-09-16 22:41
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游客 2013-09-16 21:28
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