三星自主CPU架构Exynos M1设计细节大曝光

　　高通骁龙820、三星Exynos 8890这两大旗舰级移动处理器同时采用了自主设计的64位CPU架构。高通是自主设计CPU的老手，当年的Krait横兴天下无敌手，三星则是第一次玩自己的CPU架构，结果表现丝毫不比高通逊色。

　　那么，作为新生的三星为何能有此上佳表现？Hots Chips大会上，三星终于公布了Exynos M1（代号为猫鼬Mongoose）的一些架构设计资料。

　　M1架构基于ARMv8 32/64位指令集，是三星第一次从零开始做CPU架构设计，从立项到流片历时3年，看来是在2013年Galaxy S4发布前后启动的。

　　由于采用了14nm FinFET先进工艺和自主架构，M1的核心频率可达2.6GHz，核心功耗则不到3W，因此可以同时集成四个M1自主核心和四个A53小核心。

　　M1架构的主要特点：先进分支预测、四指令解码、四微指令分派和回退、完全乱序指令执行、多步多流预取器、低延迟低功耗缓存。

　　分支预测部分

　　指令缓存部分

　　解码/重命名/回退部分

　　整数执行部分：每周期最多7个微指令

　　浮点执行部分

　　载入/存储部分

　　二级缓存部分：16-way 2MB，22周期延迟

　　基本流水线结构：指令拾取、解码、执行、内存读写和写回，以及乱序设计下的寄存器重命名、分派、调度阶段，都在这儿。

 

　　公布如此细致的CPU内核结构图是很罕见的，可见三星对此是多么自信。

　　这是四个M1大核心的部分，三级缓存贯穿其中。

　　2.3GHz M1架构、2.1GHz A57公版架构功耗、能效对比：频率高200MHz，功耗只高10％左右或持平甚至更低，而能效则普遍高出50-100％，最多接近3倍！