Nvidia定制化64位ARM核心处理器揭密

    Nvidia 日前揭开其客制化 64位元ARM核心处理器之神秘面纱，这款代号“Denver”的处理器开发案早在 2011年1月就首度曝光，采用微指令(microcode)架构，具备新一代执行最佳化功能(execution optimizer)。

    该款Nvidia预定在今年推出的双核心处理器是Tegra K1的升级，锁定平板装置应用；目前的32位元版本Tegra K1目标应用是Android平台产品，已进驻了宏碁(Acer)的Chromebook、Goole的Project Tango平板装置、小米(Xiaomi)的MyPad，以及Nvidia自家的Shield平板装置。

    Nvidia声称，64位元的Tegra K1将可让行动装置具备PC等级的性能，支援游戏、企业应用以及内容创作等；根据该公司表示，基准测试数据显示Denver的效能与英特尔(Intel) Haswell处理器相当，且超越苹果(Apple)的A7系列处理器10~25%。

Nvidia 展示的数据为x86架构处理器与32位元ARM处理器的性能测试比较

    不过Nvidia并没有提供Denver与ARM的标准64位元A57核心之性能比较；锁定伺服器与网路设备应用，AMD最近开始提供采用A57核心的处理器样品，而Applied Micro也推出了客制化64位元ARM核心的晶片样品。

    因为缺乏标准与客制化64位元ARM核心处理器的性能测试比较资料，Nvidia是否能藉Denver提升在行动装置应用领域的地位还不清楚；在该领域，Nvidia还远远落后龙头厂商高通(Qualcomm)。

Denver处理器核心架构

    Denver每时脉最多能执行7个指令集，最高运作频率2.5GHz，内涵128+64KB L1快取记忆体，以及2MB的16路集合关联(set associative) L2快取记忆体。该处理器最新奇的部分则是取代全乱序执行的最佳化执行功能，可处理包括暂存器重新命名、回路展开(unrolling loops)、断开对false指令归属(breaking false code dependencies)，以及移除未用的运算等。

    该最佳化程序链结了相关的例行程序(routines)，并应用了128MB的主记忆体，在作业系统开机之前进行安全分割(securely partitioned)。Nvidia架构长Darrell Boggs在近日于美国举行的Hot Chip大会上表示：「我们看到最佳化程序可带来两倍以上的速度提升。」

    Denver代表Nvidia使用协同处理器核心(companion core)的时代已经结束，这是该公司早期32位元ARM处理器的优势所在，而ARM仍持续寻求混合搭配32位元与64位元核心的解决方案。其他Denver的特点包括重复使用记忆体管线(pipeline)以统整流量，以及可补偿快取记忆体遗漏的预先撷取(pre-fetch)功能。