蘋果A4芯片采用Cortex A8核心

　美國科技博客Ars Technica聯合創始人喬恩·斯圖克斯(Jon Stokes)今天撰文，對蘋果iPad所采用的A4處理器的內核、配置以及所采用的技術進行了分析。他認為，蘋果之所以對A4的細節信息保持沉默，是不想讓外界將過多的注意力放在這款芯片產品上，避免A4喧賓奪主，從而突出iPad的軟件優勢。以下為文章全文：

　　沉默的蘋果

　　多數企業在耗費巨資設計復雜芯片時，都會大肆宣揚。Sun或IBM等公司所生產的芯片只被用于其自身的系統，盡管如 此，他們還是在搭配新款處理器的產品面市前就將該處理器的細節信息公布于眾。包括游戲機廠商、SoC(片上系統)廠商以及PC芯片廠商在內，幾乎所有的半 導體廠商都是如此。但只有蘋果是個例外。

　　自從上月發布iPad平板電腦后，媒體對于該產品使用的處理器所知道的所有信息只有兩個字母：A4。其他的信息都被視為最高機密，這種保密策略也引發了大量的猜測，有些比較合理，有些則完全是捕風捉影。

　　蘋果為何對A4如此保密?蘋果為何沒有向ISSCC(IEEE International Solid-State Circuits Conference，譯注：是美國電氣和電子工程師學會(IEEE)主辦的國際電子電路研討會，有半導體領域的奧林匹克之稱) 提交論文，或者發表白皮書?

　　我并不知道這些問題的答案，但綜合我對A4的了解，我懷疑有兩種可能。首先，這只是因為蘋果CEO史蒂 夫·喬布斯(Steve Jobs)喜歡保密。當然，這完全是我的推測。A4毫無疑問能夠讓他獲得這樣一種特別的感覺：“我有自己特制的SoC，而你們卻對其一無所知。”說實在 的，我們難道不想知道這是一種什么感覺嗎?至少我想。

　　第二種可能是A4并不值得過分宣傳。這或許也是最為可能的一種原因。如果蘋果告訴我們A4的細節信息，多數人的注意力或許就會轉向A4的缺陷，而不是iPad的優點。

　　透析A4配置

　　當我在發布會上看到iPad視頻并看到有關該產品的使用報道時，我堅定地相信，這款產品采用的是ARM Cortex A9處理器核心，甚至有可能是雙核版。但最終的結果是，A4是一款以Cortex A8為核心、主頻為1GHz的SoC，并且搭配了PwerVR SGX圖形處理器。A4采用單核Cortex A8核心的消息并未被公布，但多方消息人士向我透露了這一確切消息，盡管他們的理由各不相同。我曾經希望對此加以懷疑，但卻無法做到。

　　總之，A4與其他即將上市的采用Cortex A8核心的SoC有著很強的可比性，A4甚至有可能采用了更少的硬件。iPad本身并不需要太多的I/O處理，因此A4本身也就可以舍棄一些沒有必要的I /O元件。與之相比，基于Cortex A8的常規SoC則擁有更多的I/O硬件，因為你永遠不知道用戶究竟需要那一種連接方式。

　　例 如，像飛思卡爾i.MX51這樣一款基于Cortex A8的SoC就擁有1個紅外模塊、3個用于串行通信(RS232接口等)的UART(通用異步接收/發送裝置)模塊、4個USB模塊以及1個鍵盤控制器， 這還只是一小部分。當然，iPad很可能只需要1個USB接口和1個UART來進行串行連接，而且這兩個接口都與30針的連接器相連(假設與 iPhone(手機上網)所采用的30針連接器相同)。由于多點觸控輸入控制器將通過USB接口或串口與芯片相連，而且只能二選其一(我查閱了意法半導體 出品的STM32TS60多點觸感控制器的介紹，該產品只能支持USB接口或串口中的一個)，因此可能還有另外一個用于這一目的的接口。

　蘋果的30針插頭能夠支持電視輸出。最近有傳言稱，iPad的SDK(軟件開發套件)顯示，該產品支持外接顯示器，而且至少已經有一家公司發布了一款適配器。

　　在SoC常見的模塊中，A4很可能還缺乏另外一種與拍照和視頻攝像頭相關的硬件。蘋果iPad有可能是唯一一款沒有內置攝像頭的Cortex A8設備，因此蘋果有可能會去掉一些專門用于處理圖片的模塊。

　　盡管猜測蘋果沒有在A4中提供什么模塊非常有趣，但最終目的還在于得出一個結論：由于底部配有30針連接器，而且沒有內置任何攝像頭，因此A4 所需要的I/O支持比同類型的智能手機和智能本芯片少得多。這就意味著A4只包含有一個GPU、一個CPU、內存接口模塊(NAND和DDR)，可能還包 含有安全硬件、系統硬件以及幾個I/O控制器。也就是說，A4非常精簡，以至于無法找到這樣一款現成的SoC。

　　P.A.Semi的職責

　　如果蘋果只是購買了Cortex A8的授權，并沒有自己設計一款CPU的核心，那么收購P.A.Semi的意義又在哪里?這一問題的答案尚不明確。

　　蘋果2008年4月剛剛收購了P.A.Semi，想要圍繞ARMv7架構設計一款全新的核心，1年多的時間似乎不太夠用。高通Scorpion 核心就是一款與Cortex A8類似的處理器核心，但卻具備更多的SIMD(單指令多數據流)引擎，并且具備更深的管道，該項目歷經數年才開發完成。不難想象，蘋果正在開發類似于 Scorpion的產品，但短期內不會面市。

　　目前尚不清楚P.A.Semi是否完全參與到A4的設計過程中，P.A.Semi的團隊的最大貢獻有可能在于A4的動態功率優化。

　　P.A.Semi公司2005年末推出的PWRficient芯片通過大范圍使用功率和時鐘門控(power and clock gating)技術實現了超高的能耗效率。功率門控是一種較為易懂的技術，它能夠關閉部分未使用的芯片。但說起來容易做起來難，因為需要將芯片分割成為許 多模塊，然后獨立對其進行睡眠和喚醒操作。除此之外，還要對這些模塊的大小和排序進行仔細設計，以免在進入和退出睡眠狀態時產生額外的延遲，從而對芯片的 整體響應時間產生影響。這些延遲和響應時間問題會使得功率門控很難被部署在高速處理器上，這也是為什么PWRficient處理器所使用的功率門控數量對 于高性能處理器而言意義非凡的原因。

　　時鐘門控則是PWRficient芯片廣泛使用的另外一項技術，它同樣有著自己的挑戰。在一款現代化的SoC上，時鐘分配網絡最多會耗費半數動態動率。時鐘門控則可以在某些不需要的時候將時鐘與芯片相隔絕，從而達到削減時鐘樹的目的。

　　至于A4究竟在多大程度上使用了這兩種技術，還要等到蘋果公布消息后才能知道，但蘋果有可能永遠都不會這么做。即使這些技術并沒有被廣泛應用于現有的A4處理器上，今后的版本或類似的產品卻有可能更多地使用這些技術。

　　說到類似的產品，P.A. Semi團隊完全有可能并未參與到iPad芯片的設計，而是參與到了iPhone SoC的設計中。由于iPad的屏幕太大，而且與其他與原件相比，其能耗要大得多。因此對于平板電腦這樣大個頭的設備而言，很難想象A4能夠比 Snapdragon等芯片為iPad帶來更多的電池續航能力，畢竟Snapdragon和i.MX515比A4多出來的那些硬件所增加的能耗對平板電腦 而言微不足道。但是對iPhone進行努力優化卻有可能從根本上提升這款產品的電池續航時間，使之在競爭中有上佳表現。

　iPad與Wii

　　歸根結底，我認為蘋果之所以對A4的信息保持沉默，原因在于iPad的真正優勢在于軟件，也就是系統的效率、系統和應用的用戶界面設計以及由軟件團隊創造的優異用戶體驗。

　　從這方面來看，iPad與Mac很像。Mac采用了較為普通的硬件，但卻提供了優秀的工業設計和卓越的用戶體驗。iPad也希望如此，只不過它同時還希 望以平板電腦的形式替換傳統的顯示器加鍵盤的組合，并用多點觸控界面代替已經沿用了數十年的WIMP(窗口、圖標、目錄和指針)界面。

　　或許將iPad比作任天堂Wii更為恰當，后者的成功并非源于處理器，而是憑借著創新的界面和渠道廣泛的軟件獲得的。我相信，如果iPad能夠像Wii改變游戲機行業那樣改變移動計算行業，蘋果一定會將其視為一個巨大的成功。