苹果A7 CPU架构终极大揭秘
研究苹果的硬件总是一件很痛苦的事情，因为苹果在这方面从来都是极为封闭，绝少公开底层资料，因此绝大多数时候只能靠猜。
a7是苹果也是业内第一款64位架构的移动处理器，但是在iphone 5s首发的时候，我们对它几乎一无所知。当时猜测它只是上代a6 swift架构的简单改进版，解决了内存延迟等问题而已，但结果大错特错，严重低估了苹果。
ipad air发布的时候，资料多了一些，首次知道其架构代号为cyclone，还知道了架构方面的一些信息：
就目前看来，峰值发射宽度达到了六！也就是相当于a6、krait的两倍，混合不同指令的时候更是能有三倍。
浮点、整数的共同发射局限也基本不存在了，可以并行发射最多四个整数加法、两个浮点加法。每个时钟周期还可以执行最多两个载入或者存储。
近日，anandtech终于找到了苹果官方的llvm文档，揭示和确认了不少细节，虽然仍旧比较模糊但在苹果的世界里已经不可能再深入下去了。
根据这份文档，a6、a7的架构规格对比如下：
之前猜测和推测的不少规格都是正确的。a7 cyclone的确是一个很宽的架构，每个时钟周期最多可以同时解码、发射、执行、收回6个指令/微操作，a6 swift则最多不超过3个。
a7的重排序缓冲达到了惊人的192，是上代的四倍多，同时巧合的是正好与intel haswell架构一样。分支预测错误惩罚也增加了，但幅度不大，而且又正好与intel sandy bridge及其后的架构在同样范围内。
换句话说，苹果的架构已经在某些方面和intel桌面产品架构处于同一级别了。
一级缓存容量的翻番可以理解，而在执行端，整数alu单元、载入/存储单元、分支单元也都翻了一番，并首次加入了一个间接分支单元和至少一条浮点流水线，能够并行执行三个浮点操作，但注意第三条浮点/neon流水线是用来做除法、开方的，乘法只能最多并行两个。
每个单元对应的缓冲尺寸也基本明晰，应该对应每个单元的微操作数，但在所有执行单元之前应该不会有统一调度器，而是每个端口前安置静态分区缓冲。
根据这些信息，a7 cpu架构简图是这个样子的（很可惜a6的还是没有足够数据无法直观对比）：
六个解码器、九个执行单元端口，a7 cpu的确很“大”，比其他任何移动处理器都要大，已经完全超越了高通krait、intel silvermont，足以媲美intel core酷睿架构。
事实上，iphone 5s发布的时候苹果就宣称a7是“桌面级别架构”（desktop-class architecture）——库克并没有夸张。
a7是苹果勇敢卖出的一大步，但正因为步子太大，应用还跟不上，至今没有一款能完全发挥其潜力，即便是苹果自己家的应用也做不到。a7 cpu就像一头沉睡的猛狮，等待唤醒怒吼。
另外，a7 cpu架构上很超前，但在内存上却很“吝啬”，iphone 5s、ipad air都只有区区1gb。尽管苹果可以做到只需少量内存就能把系统性能发挥到极致，但是1gb毕竟太少了，是不可能完全发挥a7 cpu潜力的。或许苹果意识到大家短期内做不到所以干脆就不浪费更多内存？
最后说一句，苹果起代号也不是即兴而为，看起来颇有深意：swift的意思是快速敏捷，a6 cpu的确符合这个特点；cyclone是旋风、飓风，a7 cpu确实很庞大。
接下来的问题是：苹果下一步会何去何从？a8又要冲击怎样的高度？
再做得更宽显然意义不大，但是性能改进仍有巨大的空间，尤其是提升频率和效率。a7的频率其实很低，iphone 5s/ipad mini 1.3ghz，ipad 1.4ghz，相比于高通骁龙最高已达2.5ghz有点相形见绌。
a8会用上新的20nm工艺，完全可以在不增加功耗的情况下明显提高频率，就看苹果愿意不愿意了。
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就目前看来，峰值发射宽度达到了六！也就是相当于a6、krait的两倍，混合不同指令的时候更是能有三倍。
浮点、整数的共同发射局限也基本不存在了，可以并行发射最多四个整数加法、两个浮点加法。每个时钟周期还可以执行最多两个载入或者存储。
近日，anandtech终于找到了苹果官方的llvm文档，揭示和确认了不少细节，虽然仍旧比较模糊但在苹果的世界里已经不可能再深入下去了。
根据这份文档，a6、a7的架构规格对比如下：
之前猜测和推测的不少规格都是正确的。a7 cyclone的确是一个很宽的架构，每个时钟周期最多可以同时解码、发射、执行、收回6个指令/微操作，a6 swift则最多不超过3个。
a7的重排序缓冲达到了惊人的192，是上代的四倍多，同时巧合的是正好与intel haswell架构一样。分支预测错误惩罚也增加了，但幅度不大，而且又正好与intel sandy bridge及其后的架构在同样范围内。
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每个单元对应的缓冲尺寸也基本明晰，应该对应每个单元的微操作数，但在所有执行单元之前应该不会有统一调度器，而是每个端口前安置静态分区缓冲。
根据这些信息，a7 cpu架构简图是这个样子的（很可惜a6的还是没有足够数据无法直观对比）：
六个解码器、九个执行单元端口，a7 cpu的确很“大”，比其他任何移动处理器都要大，已经完全超越了高通krait、intel silvermont，足以媲美intel core酷睿架构。
事实上，iphone 5s发布的时候苹果就宣称a7是“桌面级别架构”（desktop-class architecture）——库克并没有夸张。
a7是苹果勇敢卖出的一大步，但正因为步子太大，应用还跟不上，至今没有一款能完全发挥其潜力，即便是苹果自己家的应用也做不到。a7 cpu就像一头沉睡的猛狮，等待唤醒怒吼。
另外，a7 cpu架构上很超前，但在内存上却很“吝啬”，iphone 5s、ipad air都只有区区1gb。尽管苹果可以做到只需少量内存就能把系统性能发挥到极致，但是1gb毕竟太少了，是不可能完全发挥a7 cpu潜力的。或许苹果意识到大家短期内做不到所以干脆就不浪费更多内存？
最后说一句，苹果起代号也不是即兴而为，看起来颇有深意：swift的意思是快速敏捷，a6 cpu的确符合这个特点；cyclone是旋风、飓风，a7 cpu确实很庞大。
接下来的问题是：苹果下一步会何去何从？a8又要冲击怎样的高度？
再做得更宽显然意义不大，但是性能改进仍有巨大的空间，尤其是提升频率和效率。a7的频率其实很低，iphone 5s/ipad mini 1.3ghz，ipad 1.4ghz，相比于高通骁龙最高已达2.5ghz有点相形见绌。
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