通往奴役之路微盘:苹果A5与A4在芯片内部结构上的区别_手机知识_

苹果A5与A4在芯片内部结构上的区别
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　　通过对苹果A5处理器初步的芯片显微分析，我们发现A5主要有两方面的特性值得注意。首先，A5的核心面积要比A4大了不少。UBM Techinsights 和Chipworks两大分析机构都得出A5的核心面积达到12.1X10.1mm=122平方毫米的结论。相比A4的53平方毫米，其面积增加到了A4的2.3倍。
　　我们来看一看A4/A5的核心布置图，考虑一下是什么导致了A5面积的极大增加。这里我们采用的是Chipworks的核心布置图，图中可见，A5中集成的两个ARM核心占去了A5总面积的14%左右，这个比例与ARM单核心在A4中占取的面积比例是大致相似的。
　　
　　A4处理器芯片结构分析图
　　
A5处理器芯片结构分析图　　那么GPU部分如何?Chipworks给出的布置图中并没有明确给出GPU功能模块的位置。不过，考虑到GPU核心的本质，它应该是内含大量缓存电路，而且占地面积较大的一个模块。那么图中的4号逻辑模块(Logic core4)显然比较符合这个条件，这个模块是除了ARM核心模块和5号逻辑模块之外最大的一个模块。不过同时我们也应该注意到4号逻辑模块的尺寸和内部结构基本相似。但为了讨论方便，姑且假设4号逻辑模块就是我们关心的GPU模块。从占地面积来看，如果我们将CPU和GPU模块加在一起，将占去8平方毫米的面积，剩下的41平方毫米则留给其它如数据处理模块，模拟功能模块以及输入输出模块等部分。
　　至于A5处理器，我们目前也同样没有看到有哪一家分析机构在其芯片核心布置图上明确标出GPU模块的位置，因此我们必须自己进行分析和推测。从芯片图中可见，一共有三套由完全相同的两个对称部分组成的模块。其中一套是两个对称的ARM CPU核心，另外两套套则是2X2个被标记成“Processor Data Path(Datapath即处理器内部负责进行数学运算等数据处理的功能单元)”的部分.其它的几个模块则没有出现对称的布局形式。另外，由于双核系统必须使用仲裁器件来分派两个核心的资源使用，因此“Data Logic Blocks”模块的作用便不言而喻了。
　　然而，我们已经知道A5使用了双GPU核心的设计，那么为什么在核心图片中却找不到第四套对称布置的模块呢?我们猜测A5的两个GPU核心应该是被集成在了”ARM Core“或者“Processor Data Path“的内部。这样，CPU+GPU部分应该占到了A5核心总面积的40%即47平方毫米，还剩下75平方毫米的空间。
　　A5第二个值得注意的特性是其与A4处理器一样都是采用三星的45nm制程技术制作的。制程技术上的相对固定，令我们比较A4与A5区别的工作变得简单，由于采用同样的制程技术，因此核心中的模拟电路模块部分几乎没有发生变化。
　　这样，从A5芯片中对WiFi和音频模块的标记上，我们就可以类推出在A4核心中没有明确标出的WiFi和音频模块的位置，两者几乎没有任何区别。最后，为了讨论的方便，我们假设A4中除ARM Core和GPU之外的IP核技术同样在A5中沿用(即除了ARM Core，Datapath，GPU，WIFI,音频模块之外的其它模块所采用的设计技术基本相同)，并忽略掉I/O模块和这些IP核模块在面积上的区别。我们可以看出A4中这些模块占用的面积是34平方毫米，即总面积的64%，再加上A5核心中已经确认身份的Digital Logic Block部分。尽管以上的分析部分基于假设，但已经可以看出A4与A5芯片的区别之处。
　　可见，A4到A5的升级所致的核心面积增长，并不仅仅是由于CPU/GPU/资源仲裁逻辑模块部分的面积增加。简单计算一下A5和A4中其它模块的数量便可以得到同样的结论。在A4中，除了CPU+GPU的部分之外，尚有9个其它的功能模块，而到A5中，这个数字增加到了12个。尽管目前还无法确定A5和A4中这些模块的功能是否相似，但它们很有可能是采用了同样的IP核设计。不过，仔细观察这些模块内部的存储阵列布置方式，我们可以看出A4与A5的这些模块内部结构还是有所区别的。特别是A4核心中的第6号逻辑模块，该模块所在的区域中似乎全部都是由逻辑器件组成，而并没有出现存储器件。而在A5中则不存在类似的模块。总结以上的对比结果，我们可以看出，A5与A4相比并不仅仅是升级了CPU/GPU模块的简单区别，而且在其它模块的数量和结构等方面也进行了改进和变动。
　　现在我们再从苹果的角度来看看从A4到A5他们将采取什么样的升级策略。我们现在已经知道A5中除了CPU+GPU+仲裁逻辑模块，以及内存控制模块，输入输出模块之外还增加了其它的模块。那么这些模块的作用又会是什么呢?
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