關(guān)于三星Exynos，你想了解的都在這里

“聰明”的CPU?

在上一篇文章中，我們了解了Exynos移動(dòng)處理器中，可以提升相機(jī)性能的圖像信號(hào)處理器（ISP）。今天，三星電子的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人將向大家介紹CPU（中央處理單元）在移動(dòng)設(shè)備中的作用。

CPU通常被比作人類的大腦，如同大腦一樣可以處理許多任務(wù)。存儲(chǔ)、解碼、執(zhí)行和控制是計(jì)算機(jī)四大主要功能，而CPU是決定電腦整體性能的主要因素。

同樣的，移動(dòng)CPU在操作系統(tǒng)（OS）上運(yùn)行軟件，并控制其他硬件外部設(shè)備，使智能手機(jī)發(fā)揮其最佳性能。

CPU的性能由多種因素決定，包括時(shí)鐘*速度、IPC*和內(nèi)核數(shù)*。以前的手機(jī)的CPU都是單核結(jié)構(gòu)，并且流水線結(jié)構(gòu)也比較簡單。因此，它的并行處理能力有限并且工作頻率只能達(dá)到幾百兆赫茲。

如今，智能手機(jī)的CPU具有超標(biāo)量*結(jié)構(gòu)，能對各種命令和指令并行處理。此外，它能以約3GHz（千兆赫茲）的速度運(yùn)行，即每秒30億次循環(huán)，具有8個(gè)或以上的多核結(jié)構(gòu)。 ? 為了達(dá)成小尺寸和低功耗，Exynos的CPU發(fā)展先后經(jīng)歷了大核、大-小（big-little）再到大-中-小（big-mid-little）三種結(jié)構(gòu)。 ? 大-小（Big-little）是一種處理架構(gòu)概念，可根據(jù)任務(wù)類型在兩種內(nèi)核（大和小）之間動(dòng)態(tài)切換，以盡可能發(fā)揮性能或控制功耗。比如，發(fā)送信息和玩3D游戲所需的CPU性能是不同的，實(shí)際使用時(shí)，發(fā)送信息任務(wù)將會(huì)使用高能效的小核，而不是高性能的大核，以達(dá)到功耗控制的效果。

▲項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Wookyeong Jeong，加入三星后，在CPU領(lǐng)域工作了20余年。

Wookyeong Jeong是負(fù)責(zé)與Exynos CPU相關(guān)的所有任務(wù)的SoC設(shè)計(jì)第2組項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，他在加入三星后，在CPU領(lǐng)域已經(jīng)工作了20余年。

“ ? Wookyeong Jeong說道：

CPU決定了系統(tǒng)的競爭力，包括SoC（系統(tǒng)級(jí)芯片，system-on-chip）。這是一個(gè)有影響力的領(lǐng)域，也是開發(fā)先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的重中之重。

” “ ? Jeong說道：

關(guān)鍵在于如何使用有限的功耗來獲取盡可能高的性能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中會(huì)使用不同種類的CPU，包括大、中、小核，以及其它種類的內(nèi)核。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)不同應(yīng)用場景進(jìn)行組合優(yōu)化從而達(dá)到更高的效率。

”

比如在玩游戲或者使用相機(jī)這類高性能要求場景時(shí)，Exynos 的CPU通過激活優(yōu)化后的CPU組合來給用戶提供最佳的使用體驗(yàn)。

▲ Exynos 2200的CPU內(nèi)核結(jié)構(gòu)

Jeong是這么解釋他以及他的團(tuán)隊(duì)的具體工作責(zé)任的。 ? “ ? 他解釋道：

在確定產(chǎn)品中CPU部分的性能目標(biāo)規(guī)格后，我們將會(huì)采購CPU IP，評(píng)估并檢查它的性能，并在量產(chǎn)前進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)試*。CPU的性能優(yōu)化工作覆蓋整個(gè)開發(fā)過程。

系統(tǒng)LSI事業(yè)部承擔(dān)的工作不僅僅是優(yōu)化并應(yīng)用從ARM*引入CPU的RTL*設(shè)計(jì)，還負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和構(gòu)建CPU的外設(shè)模塊，比如內(nèi)存子系統(tǒng)等，以將CPU全部性能發(fā)揮出來，打造出更好的芯片。他們還負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和構(gòu)建CPU外圍電路，比如合適的內(nèi)存子系統(tǒng)，以盡可能發(fā)揮CPU性能。

” ? “ ? 當(dāng)被問及公司未來發(fā)展方向時(shí)，Jeong表示： ? 隨著Arm CPU被采用，我們的愿景是成為移動(dòng)行業(yè)最好的CPU制造商。而且不僅僅是芯片供應(yīng)商，也是整機(jī)級(jí)別優(yōu)化的軟件供應(yīng)商。而我們的目標(biāo)，是成為端對端（E2E）整體解決方案的供應(yīng)商。 為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從早期開發(fā)階段，CPU開發(fā)人員便一直與Arm、設(shè)備制造商、三星代工廠和其他公司展開密切合作。此外，他們持續(xù)尋求各種提升性能的方法，比如能進(jìn)一步增強(qiáng)性能的先進(jìn)封裝技術(shù)。 ? ”

“ ? Jeong補(bǔ)充道： ? 隨著AR和元宇宙的出現(xiàn)，利用CPU、GPU*和NPU*等多種處理器，在SoC層面運(yùn)行全面的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，是一個(gè)非常重要的，而且充滿競爭的科技前沿技術(shù)。 未來，我們將聚焦于增強(qiáng)CPU在機(jī)器學(xué)習(xí)處理中的性能，以此提升競爭力。 ? ” ? ? 在下一篇文章中，我們將向大家介紹針對深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行優(yōu)化的處理器——NPU。 ?

*CPU：Central Processing Unit，中央處理單元

*時(shí)鐘：用于計(jì)算的連續(xù)產(chǎn)生0或1的電振蕩。以Hz為單位，更高的時(shí)鐘數(shù)字意味著更快的處理速度。

*IPC（每周期指令）：每個(gè)時(shí)鐘處理的指令。它測量處理一個(gè)命令或指令所需的時(shí)鐘。IPC是評(píng)估CPU運(yùn)行效率的單位。

*內(nèi)核：CPU內(nèi)部物理處理電路中的關(guān)鍵部分。內(nèi)核越多，同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作就越容易。單核意味著有1個(gè)核心，雙核意味著有2個(gè)，四核意味著有4個(gè)，等等。

*超標(biāo)量：superscalar，一種結(jié)合了通道和并行處理優(yōu)點(diǎn)的架構(gòu)，可并行處理來自多個(gè)通道的指令。因?yàn)榭赏瑫r(shí)執(zhí)行多條指令，而不必經(jīng)過“等待”狀態(tài)，所以處理速度快。

*調(diào)試：檢查設(shè)計(jì)的程序是否準(zhǔn)確，識(shí)別程序錯(cuò)誤并進(jìn)行修復(fù)。

*Arm：一家專門從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開發(fā)的公司,作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商,本身不直接從事芯片生產(chǎn),而是轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可,由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。

*RTL：Register Transfer Level，寄存器轉(zhuǎn)換級(jí)電路

*GPU：graphics processing unit，圖形處理器 *NPU：Neural-network Processing Unit，嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器 ?

編輯：黃飛

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