電子發燒友網12月“處理器與DSP特刊”火熱下載中，缺你怎可！

　　2013年9月，蘋果公司遵照以往發布產品的規律，推出了最新一代的手機iPhone 5S，除了帶來了指紋識別和協同處理器M7等創新技術和應用外，最大的亮點來自于其最新的A7處理器，作為首顆應用在智能手機上的64位處理器，蘋果再一次引領了潮流。新產品公布以后，業內處理器巨頭高通的前任CMO Anand Chandrasekher曾表示“A7處理器只是蘋果營造的一個市場宣傳噱頭，對用戶來說并沒有實際意義”。事實是否真如他所言？

　　但隨后高通公司對這番言論的澄清和同時段三星將推出64位處理器的傳聞，使我們相信移動處理器將進入64位的時代，而日前高通推出旗下的首款64位處理器驍龍410更加堅定了我們的觀點，那么，我們為什么需要64位處理器呢？

　　為什么要推64位處理器？

　　在開頭，我們可以用一個簡單的例子來闡述64位處理器帶來的好處：

　　“有一個巨大的圖書館，里面有許多藏書，還有一個管理員幫你找書。管理員有32個助理，他們騎著自行車前去取書，然后交給管理員。某天來了一個借書的人，他想要關于恐龍的所有圖書，圖書館有65本相關的書籍，那么助理們要跑三趟。第一趟取來32本，第二趟也是32本，最后一本還要一個助理跑一趟。如果圖書館有64位助理，就只需要跑兩趟。假如圖書館有256本相關的圖書，32位助理要跑8趟，64位就只跑4趟。”

　　怎樣，如此一個簡單的譬喻是不讓大家對整個概念有了一個初步的了解？

　　而iPhone的運行與此相似，它從內存獲得數據，一個時鐘周期內32位只能處理32位的數據，64位就可以取得64位的數據，如此一來速度、性能、效率就提高了。

　　具體到技術而言又是如何體現的呢？

　　通常ARM是32位的，即32bit，也就是說，在CPU執行命令的過程中，每條指令以32個比特位來表示，而通常CPU一個時鐘周期（就是1/頻率）只執行一條指令。而現在呢，每條指令是64位的，也就是說，CPU每一個周期執行的內容比以往多了一倍。

　　下面我們舉例說明：

　　指令 add A， B

　　前8位是指令代碼，CPU識別為執行加法，后面A和B最多只有32-8=24位，也即是說，后面兩個加數分別為12位，表示為十進制最大為4095

　　而現在，總長度為64位，那么A和B加起來為64-8=56位，即A和B分別為28位，表示為10進制最大為268435455。

　　也就是說，原本32bit一條指令最多能計算4095+4095，現在能夠計算268435455+268435455，而32位指令要計算這個數據需要加計算6萬5千多次，即需花費65000多倍的時間來進行計算。

　　這里只是以加法舉例，實際情況十分復雜，但總體上，64bit處理器能夠在相同的時間內比32bit處理器做更多更多的事情。 比如眾黑關注的內存4G的問題：

　　原本32bit最大表示4294967296=4G，所以跳轉范圍最大支持4G，無法利用更多的內存。

　　現在64bit最大表示18446744073709551616=18446744073G，所以幾乎不存在上限。

　　但是！！內存大小只是其中的一個應用而已，64bit相對32bit優勢是很多的！

　　雖然A7能夠使處理器脫離4GB的限制，同時還有能力調用更多的內存。但是 iPhone 近期不太可能內置那么大的 RAM，也肯定不會達到 A7 最大可尋址的 256TB 物理內存：

　　既然這樣，蘋果又何必那么麻煩嵌入64位處理器呢？我們已經在文章開頭否定了所謂噱頭的觀點，我們來進一步探究。

　　就表象來看，64位的A7處理器的性能相較于32位的A6提升一倍，其包含的整數和浮點寄存器也是A6的兩倍。為了能讓芯片一次載入更多的數據，就意味著必須減少連續的緩存或內存訪問，這樣的話就會造成核心的計算單元減少保持閑置等待數字處理的時間。

　　為了有效的利用的新芯片的優勢，iOS的應用開發者必須利用64位整數計算。同時更能利用ARM的NEON結構。

　　上面闡述的優勢對于64位的軟件來說是非常好的。但對32位代碼而言，蘋果也承認，其在A7上的表現不如64位版本的軟件那么迅速。這就說明執行64位代碼有個缺點：當你的數據單元有兩倍那么大時，舉個例子，一個長的整數在 A6 芯片的 iPhone 占 4 字節，但在 A7 芯片的 iPhone 就要占到 8 字節。你需要兩倍的內存來存儲相同大小的信息。

　　因此對于整個生態鏈而言，只有更多64位的應用才能體現其A7處理器的優勢。通過這種硬件革新推動軟件進步的觀點，是蘋果一直以來的經營方式。

　　同時這項巨大的技術進步能為游戲行業帶來翻天覆地的變化。最起碼，這能帶來更豐富的OpenGL ES 3.0圖形加速接口和更強悍的圖形處理芯片。

　　給整個行業帶來的影響

　　還記得我們文章開頭說道高通前CMO對蘋果64位處理器的評論么？其實我想強調的是“前”。因為這番言論，Anand被高通調崗，這樣就看出了這間移動芯片巨頭對64位處理器的重視。

　　而據高通一位不愿具名的員工說：“蘋果64位芯片正中我們的要害。不僅僅我們，而是所有人，真的。我們目瞪口呆、頭暈目眩、毫無防備（slack-jawed， and stunned， and unprepared）。（64位和32位）現在不會有性能上的太大差異，因為目前的絕大多數軟件無法從中獲益，但是看上去就像是大了32，現在大家都想要（64位）了。”

　　高通的這位員工進一步透露：“（高通的）64位路線圖遠遠沒法和蘋果比，因為誰都覺得它沒那么重要。（從32位到64位的）演進應該是穩妥的。當然了，它很誘人，也是未來，但就現狀而言真沒什么意義。”

　　當縱使是這樣說，高通在日前推出了其首款64位處理器驍龍410 MSM8916。雖然這只是一顆基于ARM Cortex-A53架構設計的低端芯片。但這也算是一個好的開始。相較于蘋果每年只需設計一顆芯片，高通則需要一個完整的產品線，來滿足高中低端市場，因此對于高通而言更有一條更長的路要走。

　　而另一個芯片制造商三星也跟隨蘋果的腳步提出下一代Exynos要上64位。根據三星公司System LSI部門總裁禹南星的介紹：

　　三星將用“兩步走”的戰略來開發64位處理器，首先，三星將會參照ARM的設計來研發64位芯片，即推出Exynos 6系列；然后，再根據實際情況來優化設計，也就是Exynos S系列。

　　至于64位處理器的發布時間，禹南星只是含糊的表示“我們正在按計劃行事”，但不用說大家應該也都知道，這款處理器會首先應用在三星明年的旗艦產品Galaxy S5上。

　　此外三星還暗示未來的移動設備將會配置像PC電腦一樣的內存，這同樣要用到64位處理器，畢竟4GB以上的內存就必須要64位處理器才能支持了，在大多數情況下32位芯片是無法對大容量內存提供良好的支持。

　　而另一個無線巨頭博通，雖然在移動處理器領域，名氣不大，但這次也搭上64位處理器的東風，順勢推出64位處理器。

　　博通表示，新處理器同樣源于ARMv8 64位架構，但是并非把架構拿過來就用，而是和蘋果、高通類似，基于原指令集自行開發而來，超標量亂序執行架構，四發射四線程，號稱擁有“最佳的CPU核心”、“最佳的硬件加速器”、“智能電源管理”。

　　博通計劃采用臺積電16nm FinFET三維晶體管工藝制造，這就意味著要到2015年才能看到它了，因為這種工藝安排在2015年初投入量產。

　　但等待會是值得的。借助先進的工藝，主頻可以達到3GHz之上，性能自然可想而知。

　　博通最后指出，這種處理器主要面向無線、存儲、網絡、安全四大領域（市場總價值30億美元），所以很可惜，智能手機和平板機里基本不會有它的身影。

　　而在這股浪潮里面，國內芯片廠商的努力也不能忽視。

　　根據早前網上流傳的一份路線圖顯示：

　　全志將于2015年年底推出A9X，這標志著其也將邁入64位時代，用上Cortex-A53/A57，懷疑也是雙架構混合，同時號稱GPU是現在的4倍。

　　A9X將會使用臺積電的新工藝制造，但究竟是20nm還是更先進的16nm FinFET尚未確定。前者明年初量產，后者后年初，時間上都很充裕。

　　在一個全民64位的年代，究竟會為我們帶來如何的體驗，我們目前尚未可知。蘋果這次引領的創新，會帶來什么的提升，讓我們拭目以待。