蘋果A4芯片采用Cortex A8核心

　美國科技博客Ars Technica聯(lián)合創(chuàng)始人喬恩·斯圖克斯(Jon Stokes)今天撰文，對(duì)蘋果iPad所采用的A4處理器的內(nèi)核、配置以及所采用的技術(shù)進(jìn)行了分析。他認(rèn)為，蘋果之所以對(duì)A4的細(xì)節(jié)信息保持沉默，是不想讓外界將過多的注意力放在這款芯片產(chǎn)品上，避免A4喧賓奪主，從而突出iPad的軟件優(yōu)勢(shì)。以下為文章全文：

　　沉默的蘋果

　　多數(shù)企業(yè)在耗費(fèi)巨資設(shè)計(jì)復(fù)雜芯片時(shí)，都會(huì)大肆宣揚(yáng)。Sun或IBM等公司所生產(chǎn)的芯片只被用于其自身的系統(tǒng)，盡管如 此，他們還是在搭配新款處理器的產(chǎn)品面市前就將該處理器的細(xì)節(jié)信息公布于眾。包括游戲機(jī)廠商、SoC(片上系統(tǒng))廠商以及PC芯片廠商在內(nèi)，幾乎所有的半 導(dǎo)體廠商都是如此。但只有蘋果是個(gè)例外。

　　自從上月發(fā)布iPad平板電腦后，媒體對(duì)于該產(chǎn)品使用的處理器所知道的所有信息只有兩個(gè)字母：A4。其他的信息都被視為最高機(jī)密，這種保密策略也引發(fā)了大量的猜測(cè)，有些比較合理，有些則完全是捕風(fēng)捉影。

　　蘋果為何對(duì)A4如此保密?蘋果為何沒有向ISSCC(IEEE International Solid-State Circuits Conference，譯注：是美國電氣和電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)主辦的國際電子電路研討會(huì)，有半導(dǎo)體領(lǐng)域的奧林匹克之稱) 提交論文，或者發(fā)表白皮書?

　　我并不知道這些問題的答案，但綜合我對(duì)A4的了解，我懷疑有兩種可能。首先，這只是因?yàn)樘O果CEO史蒂 夫·喬布斯(Steve Jobs)喜歡保密。當(dāng)然，這完全是我的推測(cè)。A4毫無疑問能夠讓他獲得這樣一種特別的感覺：“我有自己特制的SoC，而你們卻對(duì)其一無所知?！闭f實(shí)在 的，我們難道不想知道這是一種什么感覺嗎?至少我想。

　　第二種可能是A4并不值得過分宣傳。這或許也是最為可能的一種原因。如果蘋果告訴我們A4的細(xì)節(jié)信息，多數(shù)人的注意力或許就會(huì)轉(zhuǎn)向A4的缺陷，而不是iPad的優(yōu)點(diǎn)。

　　透析A4配置

　　當(dāng)我在發(fā)布會(huì)上看到iPad視頻并看到有關(guān)該產(chǎn)品的使用報(bào)道時(shí)，我堅(jiān)定地相信，這款產(chǎn)品采用的是ARM Cortex A9處理器核心，甚至有可能是雙核版。但最終的結(jié)果是，A4是一款以Cortex A8為核心、主頻為1GHz的SoC，并且搭配了PwerVR SGX圖形處理器。A4采用單核Cortex A8核心的消息并未被公布，但多方消息人士向我透露了這一確切消息，盡管他們的理由各不相同。我曾經(jīng)希望對(duì)此加以懷疑，但卻無法做到。

　　總之，A4與其他即將上市的采用Cortex A8核心的SoC有著很強(qiáng)的可比性，A4甚至有可能采用了更少的硬件。iPad本身并不需要太多的I/O處理，因此A4本身也就可以舍棄一些沒有必要的I /O元件。與之相比，基于Cortex A8的常規(guī)SoC則擁有更多的I/O硬件，因?yàn)槟阌肋h(yuǎn)不知道用戶究竟需要那一種連接方式。

　　例 如，像飛思卡爾i.MX51這樣一款基于Cortex A8的SoC就擁有1個(gè)紅外模塊、3個(gè)用于串行通信(RS232接口等)的UART(通用異步接收/發(fā)送裝置)模塊、4個(gè)USB模塊以及1個(gè)鍵盤控制器， 這還只是一小部分。當(dāng)然，iPad很可能只需要1個(gè)USB接口和1個(gè)UART來進(jìn)行串行連接，而且這兩個(gè)接口都與30針的連接器相連(假設(shè)與 iPhone(手機(jī)上網(wǎng))所采用的30針連接器相同)。由于多點(diǎn)觸控輸入控制器將通過USB接口或串口與芯片相連，而且只能二選其一(我查閱了意法半導(dǎo)體 出品的STM32TS60多點(diǎn)觸感控制器的介紹，該產(chǎn)品只能支持USB接口或串口中的一個(gè))，因此可能還有另外一個(gè)用于這一目的的接口。

　蘋果的30針插頭能夠支持電視輸出。最近有傳言稱，iPad的SDK(軟件開發(fā)套件)顯示，該產(chǎn)品支持外接顯示器，而且至少已經(jīng)有一家公司發(fā)布了一款適配器。

　　在SoC常見的模塊中，A4很可能還缺乏另外一種與拍照和視頻攝像頭相關(guān)的硬件。蘋果iPad有可能是唯一一款沒有內(nèi)置攝像頭的Cortex A8設(shè)備，因此蘋果有可能會(huì)去掉一些專門用于處理圖片的模塊。

　　盡管猜測(cè)蘋果沒有在A4中提供什么模塊非常有趣，但最終目的還在于得出一個(gè)結(jié)論：由于底部配有30針連接器，而且沒有內(nèi)置任何攝像頭，因此A4 所需要的I/O支持比同類型的智能手機(jī)和智能本芯片少得多。這就意味著A4只包含有一個(gè)GPU、一個(gè)CPU、內(nèi)存接口模塊(NAND和DDR)，可能還包 含有安全硬件、系統(tǒng)硬件以及幾個(gè)I/O控制器。也就是說，A4非常精簡，以至于無法找到這樣一款現(xiàn)成的SoC。

　　P.A.Semi的職責(zé)

　　如果蘋果只是購買了Cortex A8的授權(quán)，并沒有自己設(shè)計(jì)一款CPU的核心，那么收購P.A.Semi的意義又在哪里?這一問題的答案尚不明確。

　　蘋果2008年4月剛剛收購了P.A.Semi，想要圍繞ARMv7架構(gòu)設(shè)計(jì)一款全新的核心，1年多的時(shí)間似乎不太夠用。高通Scorpion 核心就是一款與Cortex A8類似的處理器核心，但卻具備更多的SIMD(單指令多數(shù)據(jù)流)引擎，并且具備更深的管道，該項(xiàng)目歷經(jīng)數(shù)年才開發(fā)完成。不難想象，蘋果正在開發(fā)類似于 Scorpion的產(chǎn)品，但短期內(nèi)不會(huì)面市。

　　目前尚不清楚P.A.Semi是否完全參與到A4的設(shè)計(jì)過程中，P.A.Semi的團(tuán)隊(duì)的最大貢獻(xiàn)有可能在于A4的動(dòng)態(tài)功率優(yōu)化。

　　P.A.Semi公司2005年末推出的PWRficient芯片通過大范圍使用功率和時(shí)鐘門控(power and clock gating)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了超高的能耗效率。功率門控是一種較為易懂的技術(shù)，它能夠關(guān)閉部分未使用的芯片。但說起來容易做起來難，因?yàn)樾枰獙⑿酒指畛蔀樵S 多模塊，然后獨(dú)立對(duì)其進(jìn)行睡眠和喚醒操作。除此之外，還要對(duì)這些模塊的大小和排序進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計(jì)，以免在進(jìn)入和退出睡眠狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生額外的延遲，從而對(duì)芯片的 整體響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生影響。這些延遲和響應(yīng)時(shí)間問題會(huì)使得功率門控很難被部署在高速處理器上，這也是為什么PWRficient處理器所使用的功率門控?cái)?shù)量對(duì) 于高性能處理器而言意義非凡的原因。

　　時(shí)鐘門控則是PWRficient芯片廣泛使用的另外一項(xiàng)技術(shù)，它同樣有著自己的挑戰(zhàn)。在一款現(xiàn)代化的SoC上，時(shí)鐘分配網(wǎng)絡(luò)最多會(huì)耗費(fèi)半數(shù)動(dòng)態(tài)動(dòng)率。時(shí)鐘門控則可以在某些不需要的時(shí)候?qū)r(shí)鐘與芯片相隔絕，從而達(dá)到削減時(shí)鐘樹的目的。

　　至于A4究竟在多大程度上使用了這兩種技術(shù)，還要等到蘋果公布消息后才能知道，但蘋果有可能永遠(yuǎn)都不會(huì)這么做。即使這些技術(shù)并沒有被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有的A4處理器上，今后的版本或類似的產(chǎn)品卻有可能更多地使用這些技術(shù)。

　　說到類似的產(chǎn)品，P.A. Semi團(tuán)隊(duì)完全有可能并未參與到iPad芯片的設(shè)計(jì)，而是參與到了iPhone SoC的設(shè)計(jì)中。由于iPad的屏幕太大，而且與其他與原件相比，其能耗要大得多。因此對(duì)于平板電腦這樣大個(gè)頭的設(shè)備而言，很難想象A4能夠比 Snapdragon等芯片為iPad帶來更多的電池續(xù)航能力，畢竟Snapdragon和i.MX515比A4多出來的那些硬件所增加的能耗對(duì)平板電腦 而言微不足道。但是對(duì)iPhone進(jìn)行努力優(yōu)化卻有可能從根本上提升這款產(chǎn)品的電池續(xù)航時(shí)間，使之在競(jìng)爭(zhēng)中有上佳表現(xiàn)。

　iPad與Wii

　　歸根結(jié)底，我認(rèn)為蘋果之所以對(duì)A4的信息保持沉默，原因在于iPad的真正優(yōu)勢(shì)在于軟件，也就是系統(tǒng)的效率、系統(tǒng)和應(yīng)用的用戶界面設(shè)計(jì)以及由軟件團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的優(yōu)異用戶體驗(yàn)。

　　從這方面來看，iPad與Mac很像。Mac采用了較為普通的硬件，但卻提供了優(yōu)秀的工業(yè)設(shè)計(jì)和卓越的用戶體驗(yàn)。iPad也希望如此，只不過它同時(shí)還希 望以平板電腦的形式替換傳統(tǒng)的顯示器加鍵盤的組合，并用多點(diǎn)觸控界面代替已經(jīng)沿用了數(shù)十年的WIMP(窗口、圖標(biāo)、目錄和指針)界面。

　　或許將iPad比作任天堂Wii更為恰當(dāng)，后者的成功并非源于處理器，而是憑借著創(chuàng)新的界面和渠道廣泛的軟件獲得的。我相信，如果iPad能夠像Wii改變游戲機(jī)行業(yè)那樣改變移動(dòng)計(jì)算行業(yè)，蘋果一定會(huì)將其視為一個(gè)巨大的成功。