从单核、双核到四核，工艺从40nm到32nm再到28nm，手机处理器短短4年时间就经历了让人“心惊肉跳”的三级跳过程。不过这种进化明年仍将继续进行，据传闻，三星即将推出的Galaxy S4将重新定义未来的手机技术，其所搭载的处理器核心不是四核或六核，而是三星自己研发的八核心处理器。此外，联发科也将在明年提供8核心手机芯片MT6599给中兴，开发名为“阿帕奇”的8核心智能手机……科技的跳跃性往往能带给我们惊喜，手机八核处理器时代难道真的就来了？
　　
什么是八核处理器？
    智能手机的出现，戏剧性的改变着人们的工作，沟通和娱乐。我们现实日常生活与虚拟世界所需的所有讯息，在我们的弹指尖，从未离开过计算机网络或智能手机。这个道理很简单，我们放置在移动设备上的各式各样任务，以及我们不断增长的需求与欲望，势必须要更强大的处理能力才行。我们的智能手机已经从单核心处理器转为四核心处理器，而八核甚至十六核的处理器也似乎在势在必发！那么什么是八核处理器？顾名思义，八核心处理器是系统芯片(SoC；System on a Chip / System on Chip)配有八个ARM核心。每一个“核心”是一个独立的ARM处理器，八个放在一起，以建立完整的系统芯片。
    按照人们的常理，八核处理器的ARM处理器肯定比目前四核处理器更强、更耗电。不过即将八核ARM处理器或许会改变你们的观点！新一代八核处理器并不会采用目前对等内核设计，比如八个一样的Cortex-A15核心或八个Cortex-A9处理器，而是采用“大四+小四核”的设计----四个高性能的Cortex-A15核心及四个低功耗低性能的Cortex-A7内核，这就是ARM的一项新技术“big.LITTLE”架构。那么这些大小核心处何工作的呢？


八核ARM的秘密
　　其实这种大小核设计并不是ARM首创。英伟达在设计Tegra 3时就引入了大小核设计，只不过是采用“大四核+一协核心设计”。Tegra 3实际上是“5”核处理器，所有的核心都基于 Cortex A9架构，只不过将协核心的频率设为500MHz，采用低功率制程技术制造；而其余的四核心频率则达到GHz等级，采用通用或高性能制程制造。当手机待机时，其它核心全部处于关闭状态，只有一个主频为500MHz的协核心工作，当在处理需要时系统会切换到四核心运作，这时协核心便会关闭。ARM的“big.LITTLE”架构其实也有着异曲同工的之妙，只不过内核主角变了，那就是换成性能更强的Cortex-A15及更节能的Cortex-A7。Cortex-A15 就不用我们多说，它是ARM针对高性能应用推出的处理内核，但它的缺点也是显而易见的---功耗更高，这显示与ARM处理器节电的优良传统背道而驰。怎么办？“big.LITTLE”架构、Cortex-A7就是在这种情况下诞生了！


1、Cortex-A7内核
    Cortex-A7 处理器的体系结构和功能集与 Cortex-A15 处理器完全相同。不同之处在于， Cortex-A15 本身就是针对高效能运算而来，先天架构就比现在的Cortex-A8以及Cortex-A9更为复杂，同频率效能也预期比A8、A9高出50％，频率更是设定在2.5 GHz左右。而Cortex-A7则是走了相反的一条路----回归到Cortex A8的顺序执行，在并行计算中可以顺序执行两条指令，不过Cortex-A7跟原来的Cortex-A8还是有着很多不同的。

　　Cortex-A7不支持双发浮点或者说NEON指令集，不过有另外的指令集让A7实现单发。尽管限制了双发能力， A7仍能提供比A8更强的每赫兹性能和整体性能：由于采用了相比A8更先进的预测器，A7的分支预测计算能力得到提升，更好的预测算法也使得这颗芯片更为节能。而且A7很“瘦身”，ARM宣称28nm的单核Cortex-A7的面积仅有0.5平方毫米，在工艺节点上，ARM希望合作厂商能将A7的内核面积控制在A8的1/2甚至1/3，因此将Cortex-A7塞进“big.LITTLE”显然没有压力。


2、big.LITTLE，ARM的混合引擎
    如果将Cortex-A7比例为一个省油的汽车引擎，那么big.LITTLE就相当于一个混合动力汽车系统----整合了一台动强劲的四缸3.0汽车引擎（四核Cortex-A15）及一台四缸1.0汽车引擎（四核Cortex-A7）。

　　big.LITTLE 就是让系统在低负载时将系统交由 Cortex-A7 架构负责，等到高运算需求可瞬间切换到高性能的 Cortex-A15 架。这就像有一个混合动力系统，处于待机状态的3.0引擎在需要爬坡时从停止状态突然加速，然后当您稍稍松开油门时在不到一眨眼的功夫便切换到1.0的引擎中。系统不会因为负责的核心改变而产生改变，使用者也不会感受到转移的影响。为优化此一创新处理器架构，ARM以AMBA 4 ACE(AXI Coherency Extensions)先进系统IP进行支持，确保Cortex-A7/A15之间实现完整缓存、输入/输出(I/O)、处理器对处理器，甚至整体系统的一致性，让智能型手机的软件及应用程序切换运作无碍，使用者也不会感到任何的不顺畅。

    三星未来的八核ARM处理器就是采用big.LITTLE大小核结构，：第一部分为1.8GHz主频的四核Cortex-A15处理器，用来应付繁重的计算任务，如游戏、强度运算等，突出性能；第二部分为1.2GHz主频的四核Cortex-A7处理器，用来应对待机等较轻量级的任务，如浏览网页、听音乐等，注重功耗。可以说，ARM big.LITTLE 处理所具有的这些属性可以为现代移动设备提供最佳的两种切换解决方案。请注意这不是一个非此即彼的方案，而是在同样的工作负载下使性能和能耗均达到最优的解决方案，如Cortex-A7 只可以处理所有一般的任务，但不能处理当前高端应用处理器 CPU 的两个最高运行点。这可以确保 Cortex-A7 在 80% 以上的 CPU 运行时间里提供所需的同一级别性能，这样便大大地减少了能耗，然后再根据需要瞬间切换到高性能 Cortex-A15 CPU 以实现最大的性能。
    big.Little的诞生，解决了 Cortex架构往高效能发展之后所带来能耗控制问题。这也是ARM对此前不少业界人士质疑 ARM 走向高效能发展之后是否会忽略功耗的最佳回应！


未来ARM“核”战，如何延续？
     从big.Little架构来看，所谓的八核处理器并不像双核和四核那样是在一个CPU内封装了8个单独的核心，而是把两个四核的CPU装在手机内，并且这两个四核处理器并不能同时运行，只能在A15和A7之间进行切换。因此，从性能上来说，新一代八核ARM处理器的性能并不比目前的四核A15处理器高。多核的目的是各个CPU能并行工作，每个CPU核都能发挥最好的效能。但是目前多核ARM在执行任务时，还不能达到这样的效果，往往是一个核工作，其它几个核空闲，因此如果一味的提升多核心其实是噱头大于实用。即便在四核ARM处理器流行的今天，对四核ARM的质疑声仍是不断。对于“四核”乃至“八核”手机，网络上流传的一个纯属搞笑的段子：“该手机有八个核，一个核负责处理打电话，一个核负责处理接电话，一个核负责发短信……”足以见得业内的不同声音。因此，未来ARM处理器发展，核战不应该是主线，单核心效能和内存带宽的改进、改进分支预测算法等来优化手段，才是手机处理器应该走的路线。
    我们都知道，英伟达虽然是ARM处理器领域的后来者，但它却是一个勇进者。在当年大家还在为如何提升ARM频率纠结时，它就率先在CES2010展会上推出了首款双核ARM处理器----Tegra 2。而在大家还有为制程进展发愁时，英伟达借助协处理器核心设计又率先推出了首款的四核芯ARM处理器---Tegra 3。不过，在即将来临的八核时代，英伟达似乎有点持保留观点，三星将取代英伟达、成为最先推出八核ARM处理器的厂商。三星公司将会在明年2月份的ISSCC（国际电子电路研讨会）主题演讲中展示一款八核心ARM架构处理器。这款八核处理器将采用28纳米制程及Big.LITTLE的大小核架构：四个1.8GHz主频的Cortex-A15处理内核及四个1.2GHz的Cortex-A7处理内核，一共配备2MB二级缓存。这款八核ARM处理器可能会被率先应用于平板电脑，而三星GALAXY S4也有望采用这款强劲节能的“芯”。除此三星之外，联发科也发布了它的八核ARM计划：MT6599处理器。MT6599也将采大小核设计的Big.LITTLE架构，台积电28纳米制程生产,将在2013年5月中旬发布，,中兴明年推出的"阿帕奇"将率先采用此款处理器。
    可以说，尽管存在不同的声音，也不管你需要不需要，八核心ARM明年仍将不期而至，将在明年掀起新一轮的智能手机"军备"竞赛……