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3. 大小核（big.LITTLE）架構(gòu)
big.LITTLE 處理解決了當(dāng)今行業(yè)面臨的一個(gè)難題：如何創(chuàng)建既有高性能又有極佳節(jié)能效果的片上系統(tǒng) (SoC) 以延長(zhǎng)電池使用壽命。

big.LITTLE 將 ARM Cortex-A15 MPCore 處理器的性能與 Cortex-A7 處理器的節(jié)能效果結(jié)合在一起，使同一應(yīng)用程序軟件在二者之間無(wú)縫切換。通過(guò)為每個(gè)任務(wù)選擇最佳處理器，big.LITTLE 可以使電池的使用壽命延長(zhǎng)高達(dá) 70%。

big.LITTLE 結(jié)構(gòu)示意圖

big.LITTLE 處理的設(shè)計(jì)旨在為適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)分配恰當(dāng)?shù)奶幚砥鳌ortex-A15 處理器是目前已開發(fā)的性能最高的低功耗 ARM 處理器，而 Cortex-A7 處理器是目前已開發(fā)的最節(jié)能的 ARM 應(yīng)用程序處理器?？梢岳?Cortex-A15 處理器的性能來(lái)承擔(dān)繁重的工作負(fù)載，而 Cortex-A7 可以最有效地處理智能手機(jī)的大部分工作負(fù)載。這些操作包括操作系統(tǒng)活動(dòng)、用戶界面和其他持續(xù)運(yùn)行、始終連接的任務(wù)。

big.Little 系統(tǒng)中兩個(gè)處理器之間高效無(wú)縫地切換工作負(fù)載是通過(guò)開發(fā)高級(jí) ARM 系統(tǒng) IP 實(shí)現(xiàn)的，這樣可確保 Cortex-A15 和 Cortex-A7 處理器之間完全的高速緩存、I/O 的一致性。

那么，到底什么是 big.LITTLE，它又是如何進(jìn)行工作的呢？

為此，ARM 專門錄制了一個(gè)視頻，深入淺出地做出解釋，并用兩個(gè)人來(lái)分別代表 big.LITTLE 架構(gòu)中的“角色”，身材魁梧高大的男士是 big，身材嬌小的是 LITTLE，感興趣的讀者可以觀看這個(gè)視頻，搜索關(guān)鍵字：“ARM+big.LITTLE”即可，下圖為該視頻的截圖。

ARM 關(guān)于 big.LITTLE 解釋的視頻截圖

當(dāng)手機(jī)不需要工作時(shí)，big 核心和 LITTLE 核心都可以停下來(lái)休息。

“big.LITTLE 是一種節(jié)能省耗技術(shù)，最高性能的 ARM CPU 核心與最高效的 ARMCPU 核心相結(jié)合，可以以更低的功耗提供最好的工作性能，最快的處理任務(wù)速度。” ——ARM 解釋道。

基于 big.LITTLE 技術(shù)的八核處理器，并沒(méi)有將傳統(tǒng)內(nèi)核放在單一的處理器上，而是一分為二，其中一個(gè)使用了 4 個(gè)“小核心”，另一個(gè)則使用了 4 個(gè)“大核心”，這兩個(gè)“核心”都有著自己獨(dú)立的速度和性能。通過(guò)兩大核心自主運(yùn)行，搭載 big.LITTLE 技術(shù)的處理器比之前的手機(jī) CPU 更加高效，畢竟后者只有一個(gè)或者兩個(gè)內(nèi)核。

當(dāng)需要用智能手機(jī)打開一個(gè)網(wǎng)頁(yè)時(shí)，手機(jī)就可以用一個(gè)大的內(nèi)核來(lái)處理該任務(wù)，而小的內(nèi)核則同時(shí)處理其他小任務(wù)，比如查看電子郵件、撥打電話等。

big.LITTLE 軟件與平臺(tái)能夠節(jié)省 75%的 CPU 功耗，同時(shí)在線程負(fù)載方面提升 40%的性能。根據(jù)任務(wù)所需的性能，big.LITTLE 軟件和 big.LITTLE MP 自動(dòng)和無(wú)縫的將工作負(fù)載轉(zhuǎn)至適合的 CPU 核心進(jìn)行任務(wù)處理。ARM big.LITTLE 技術(shù)同時(shí)兼顧了最佳性能和最低功耗，減少手機(jī)的電量消耗。

智能手機(jī)與平板電腦對(duì)性能的要求越來(lái)越高，與此同時(shí)，電池的技術(shù)發(fā)展緩慢。人們希望手機(jī)或平板電腦有足夠高的性能，處理任務(wù)的速度足夠快，同時(shí)又希望設(shè)備電池續(xù)航更長(zhǎng)一些。傳統(tǒng)的處理器技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足用戶的這種需求，因此，ARM 不得不設(shè)計(jì)出創(chuàng)新的 big.LITTLE 大小架構(gòu)。

big.LITTLE 是 ARM 的諸多電力系統(tǒng)管理技術(shù)之一，它與動(dòng)態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)（DVFS）、時(shí)鐘門控以及溫度管理協(xié)調(diào)工作，全面控制著片上處理器的功耗。2015 年最佳智能手機(jī)陣容處理器均基于 ARM 的 big.LITTLE 架構(gòu)，采用該架構(gòu)處理器的手機(jī)工作速度更快更高效。三星 Galaxy S6、HTC M9、LG G4 等手機(jī)均采用基于 big.LITTLE 的處理器。實(shí)際上，在 ARM 提出大小核之前，nVIDIA 的 Tegra 3 已經(jīng)有這個(gè)意思了。

Tegra 3 包括四個(gè)高性能的 A9 核心（相當(dāng)于大核心），和一個(gè)性能較低的，采用低功耗設(shè)計(jì)的 A9 伴核（小核）。當(dāng)然那時(shí)候的設(shè)計(jì)還沒(méi)有 big.LITTLE 完善，也沒(méi)有特殊設(shè)計(jì)的緩存一致性互聯(lián)，切換的時(shí)間也較長(zhǎng)，達(dá)到了 ms 級(jí)別。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，謝絕轉(zhuǎn)載！

系列匯總：

之一：第一款處理器之謎

之二：處理器的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)（上）

之三：處理器的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)（下）

之四：處理器的三國(guó)時(shí)代：蘋果攪動(dòng) MCU 江湖

之五：處理器的三國(guó)時(shí)代：DR 公司盛氣凌人，IBM 轉(zhuǎn)身成就微軟

之六：32 位處理器的攻“芯”計(jì)：英特爾如何稱霸 PC 江湖？

之七：AMD 稱霸 PC 處理器市場(chǎng)的“曇花一現(xiàn)”

之八：CPU 兩大陣營(yíng)對(duì)擂，X86 構(gòu)架讓英特爾如日中天

之九：你知道 X86 構(gòu)架，你知道 SH 構(gòu)架嗎？

之十：SuperH 系列處理器：昔日惠普 Jornada PDA 的“核芯”