在智能手机与平板电脑蓬勃发展下， ARM的架构逐年翻新，在维持既有的低功耗优势下性能也不断飙涨。不过PC阵营也未尝不想跨过那条嵌入式架构与PC架构的北纬38度线，例如SoC化并大幅降低功耗的ATOM以及Bobcat，企图已经相当明显。面对PC业芯片老大的“捞过界”，ARM公司近日最新秀出自家的新“肌肉”，在10月31日正式推出了基于ARMv8架构的Cortex A50系列64位处理器……

一芯两用，32bti、64bit两不误

    ARMv8 架构最大的特色就是支持寻址至 64 位。受实际内存尺寸的限制，目前主流的ARM处理器在性能执行模式方面存在一个致命的缺陷：当面临大量的数据流时32位的寄存器和指令集不能及时进行相应的处理运算。而如果引入64位运算，处理器数据流的宽度则增加了一倍。

    虽然理论上在一时钟周期内64位系统处理的数据量是32位系统的两倍，但理论和现实通常都是有差距的。要注意的是，处理器不只需要够宽的寄存器，也需要足够数量的寄存器，以确保大量数据处理。除了运算能力之处，与32位处理器相比，64位处理器的优势还体现在系统对内存的控制上。目前32位ARM处理器的寻址空间最大为4GB，使得很多需要大容量内存的大规模的数据处理程序在这时都会显得捉襟见肘，形成了运行效率的瓶颈，这一直是ARM在服务器领域最大的不足。而64位的ARM处理器将能够彻底解决32位计算系统所遇到的瓶颈现象。

    从以往来看，当处理器架构要支持64位处理时，通常在以下两种演进方式中二选其一：创造一个全新架构，摒弃所有高效传统模式(如英特尔的IA-64架构)；或在现有 32 位架构的基础上添加 64 位处理功能（如AMD的x86-64架构）。而 ARMv8 采用的就是第二种。ARMv8 架构下包含AArch64 以及 AArch32这两种执行模式。其中 AArch32 向下支持了 32 位的指令集， 可兼容其它 32 位的环境，拥有ARMv7的所有功能、特性。而 AArch64 则是支持全新的 64 位指令集，让 ARMv8 可以兼容于 64 位的环境。

    正是 AArch32 和 AArch64 这两种处理器执行状态的融合，使得 ARMv8 成为倍受业界关注的架构。ARMv8 通过 AArch64 以及相应的 64 位处理，对软件提供的渐进式支持，为基于 ARM 架构的解决方案开辟了新的市场，同时还使其它市场能够满怀信心地制定长远规划，并随着特定市场的发展而支持新的特性和功能。例如，在很多网络和企业市场，用户运行的应用要求具有4GB 以上的 RAM ，这些市场将会直接采用特定架构的 AArch64 状态。而其它市场例如平板电脑和智能手机，很可能采取渐进式演进路径，最终向仅支持 64 位处理过渡。虽然过去曾经多次有人宣称“计算永远不会超过 < x > 位”，但没有人可以断言移动设备永远不会需要 64 位计算。

TrustZone安全技术，给你的平板电脑加把锁

　　不过在遍地都是64bit处理器的今天，仅支持64bit似乎引不起太多人的关注，因此目ARMv8 的另一个焦点是TrustZone，这是ARM针对了嵌入式系统避免受到恶意攻击以及软硬接口的设计便利性所推出的一套安全措施，也是集成在ARM Cortex-A 系列处理器中的ARM 架构的一个关键组成部分。

　　TrustZone有两种工作模式，一种是正常模式（Normal World），可以执行富指令，称为REE环境（Rich Execution Environment），另一种模式就是安全模式（secure world），只能执行受信指令，成为TEE环境（Trusted Execution Environment）。这两种模式都是集成在一个内核中的，很容易让人联想起类似Intel HT超线程技术，而实际上TrustZone并不是双线程并行或者同步运行，它只有一个线程，只是根据不同的需要在两种模式中简单切换而已，情况跟单核同时运行多任务相似，上网的同时也可以看视频，就是这个样子。

    TrustZone的优势对于开发者和最终用户而言，TrustZone拥有大量的技术和商业上的优点。几乎没有一个星期不发生涉及身份被盗或其他与电脑安全问题相关的可怕事情，比如去年12月，国内知名开发者社区CSDN数据库被黑，致使600 万用户信息外泄。这些坏家伙知道从银行的电脑中偷钱要比从银行偷钱更容易。ARM将TrustZone技术集成到未来ARMv8中，这将使包含这些 ARMv8架构的系统，获得与当今最先进设备同级别的、硬件层强化的安全保护，从而让其用户在晚上能够安睡无忧。

Cortex-A53/A57双先锋杀至

    基于ARMv8的Cortex-A50系列核心数量可以从1个到4个不等，首批包含Cortex-A53、Cortex-A57两款型号。

　　Cortex-A57核心与Cortex-A15非常相似，拥有四个核心模块，每个核心拥有独立的二级缓存及共离三级高速缓存。其中Cortex-A53是ARM性能最高的应用处理器，号称可在同样的功耗水平下达到当今顶级智能手机性能的三倍；Cortex-A57是世界上能效最高、面积最小的64位处理器，同等性能下能效是当今高端智能手机的三倍。两款型号的不同之处在于虚拟物理寻址和一二级缓存：A53支持40位的虚拟物理寻址，一级缓存每个核心有8-64KB数据、8-64KB指令，二级缓存共享128KB-2MB；A57的虚拟物理寻址拓展到44位，每核心一级数据缓存32KB、一级指令缓存48KB，二级缓存则是512KB～2MB。二者可以分别独立使用，也能以ARM big.LITTLE的配置协同工作，兼顾高性能与低功耗。这两款处理器还可整合为ARM big.LITTLE架构，根据运算需求在两者间进行切换，兼顾高性能与低功耗。

    目前获得上述处理器授权的公开合作伙伴包括：AMD、博通、Calxeda、海思半导体，三星及意法半导体，不过64bit架构的ARM应用处理器还不会这么快投产。目前市面上也没有支持 64 位 RISC 的操作系统，就像当初 Windows 与 CISC 处理器一样，不仅是硬件或软件都要同时支持 64 位，甚至是在这个平台上运作的程序也要支持 64 位，才能发挥机器最大的性能。因此64bit的ARM应用处理器还不会这么快投产，至少2012年的A15架构仍是基于32bit的ARMv7，至少要2014年才会看到正式的产品。

延伸阅读： 

什么是ARM Big.LITTLE 架构？

    ARM Big.LITTLE架构指的是允许设备可以根据当时状态下需要多少功率而在两个完全不同的处理器之间切换，从而兼顾性能与功耗。例如，如果是普通智能手机，用4个Cortex-A53即可;如果是高端智能手机或平板电脑，可用两个Cortex-A57与4个Cortex-A53组合;如果是服务器设备，则可用8个Cortex-A57与8个Cortex-A53组合。big.LITTLE 就是让系统在低负载时将系统交由低功耗处理核心负责，等到高运算需求可瞬间切换到高性能的处理核心。这就像有一个混合动力系统，处于待机状态的涡轮增压 V8 引擎在需要爬坡时从停止状态突然加速，然后当您稍稍松开油门时在不到一眨眼的功夫便切换到节能的引擎中。

X-Gene处理器，第一款ARMv8处理器

    其实早在去年4月26日，应用微电路公司（AppliedMicro Circuits Corporation）就已经推出了全球首个64位ARMv8架构SoC产品的X-Gene处理器， 算得上是“第一个敢吃螃蟹的人”。 X-Gene处理器主要针对低功耗服务器设计，设计旨在将服务器打造成类似平板电脑一般的低功耗：待机功耗每核心为500毫瓦、睡眠模式为300毫瓦，工作状态也仅为2瓦每核心。X-Gene架构下最多可以扩展至128个内核，最高主频可达3.0GH。

写在最后

　　ARM推出首款基于64位ARM架构，可以被认为是ARM领域对传统服务器市场发出宣战的利器，也是ARM对传统x86服务器首次提出挑战。ARM的好处就是，你可以通过ARM的架构在功耗上的优势，把它拿去更改做成自己的东西。ARM像面粉厂，至于用它生产出来的面粉来做汉堡还是做面条这是其它处理器厂商的事，这正是ARM商业模式的一个非常大的优势。