概述

手机异步双核cpu

ASMP运行方式(ASMP和非强制同步SMP的区别 同步的ASMP和SMP的区别)

概述

异步双核就是两个核心可以单独执行处理指令,不需要两个一起开动干一件事情.但是这样cpu的性能会有所降低,但是功耗也会降低.

对称多处理技术能够帮助多核处理器(例如ARM Cortex-A9 MPCore处理器)以更低的电压和频率运作，从而延长电池使用时间。相对于单处理器满负荷运行以完成各项任务，多核能够以较低的速率同时进行工作，因此，整个芯片就能在较低的温度下运作，能够帮助降低功率泄漏。这就使得SMP系统能够在显著降低功耗的同时，提供与更大、运行速度更快的单核处理器一样的性能。多核处理器可以将并行负载分配给不同的核，能够以更快的反应和速度运行Web Widget、多媒体以及通信功能，从而为用户提供更丰富的移动体验，并且无需对电池续航能力做出折衷。

电脑处理器一般不采用异步处理器，部分智能手机的CPU采用异步双核处理器。

手机异步双核处理器与同步双核处理器的区别在于：

异步双核是两个cpu不能同时工作，只能轮流工作，二级缓存不共享，实际是两个单核拼成，是伪双核。目前手机异步双核都是高通的msm8260，msm8960，apq8060，代表是小米m1，htc的g14，g18，g17等。

同步双核是两个cpu同时工作，不能轮流工作，二级缓存共享，不能用两个单核拼成，是真双核。目前手机同步双核包括三星exynos4210，德仪omap44x0，nviDIA的tegra2等，代表有三星i9100，魅族MX，MOTO XT910，LG P990。

异步双核的缺点是性能不如真双核，双线程下，性能还要打折，核越多线程越多，折让越大，只能用比同步双核更高的频率来弥补性能差距。所以越高级的cpu越不会采用异步这种笨方法，因此电脑cpu基本没有采用异步这种方法的。

异步双核的最大优点是功耗降低，主要表现为省电。

手机异步双核cpu

主要指由高通scorpion架构和krait架构引起手机cpu异步和同步之争。2011年，高通发布手机双核处理器msm8260，并自称为世界上第一个Asymmetric SMP的手机双核cpu，被认为是异步（Asynchronous）双核cpu。同时令人想起了Intel和AMD从Pentium D开始引起的“胶水”与“原生”双核及四核之争。2005年，Intel将两颗Pentium 4核心封装在一个基板上，组成了Pentium D，AMD认为这种架构是假双核，是用“胶水”将两个单核cpu“拼”成的双核。“胶水”双核=异步双核=伪双核，“原生”双核=同步双核=真双核——的概念再次被唤起。这里涉及到对Asymmetric和SMP的理解。

SMP——Symmetric multiprocessing，对称多处理，操作系统可以同时管理所有CPU内核，应用并不限定某一个内核，任务平均分配到每个cpu内核。

相对SMP的是AMP——Asymmetric multiprocessing，非对称多处理，操作系统不能同时管理所有CPU内核，每个cpu内核可以由不同的操作系统管理，每个应用只能限定一个内核，特定的任务只能分配给某一个特定的内核。

典型的AMP处理器如手机的AP+ BP的SOC。

大多数手机都含有两个处理器。操作系统、用户界面和应用程序都在Application Processor(AP)上执行，AP一般采用ARM芯片的CPU，即常称的手机CPU。而手机射频通讯控制系统，则运行在另一个分开的CPU——Baseband Processor(BP)，即基带芯片（Modem）。

BP运行实时操作系统，执行射频射频控制（信号调制、编码、射频位移等）。BP的好处是，无论采用的操作系统和应用软件变化，都可以正确的执行通讯功能。应用程序操作系统和驱动的bug也不会导致设备发送灾难性的数据到移动网络中。

AP+BP就是一个典型的AMP:通讯系统和程序系统不能同时控制两个处理器，通讯任务或应用程序任务不能在两个处理器之间平分，只能是由一个

另外还有介于SMP和AMP之间的BMP——Bound multiprocessing，操作系统可以同时管理所有CPU内核，但每个应用被锁定于某个指定的CPU内核。

而Nvidia的Tegra3采取了VSMP——Variable SMP ，可变式对称多处理，动态地启用或禁用一个或四个cpu内核，以达到降低功耗的作用。任务平均分配到所有未关闭的cpu内核，未关闭的内核都以同一频率运行。

而同步cpu——Synchronous，Synchronism，是指各个cpu内核同时以同一频率运行，参与各方必须采用同一时脉。

异步cpu——Asynchronism，各个cpu内核可以各自以不同的频率运行，参与各方不采用同一时脉。

由此可见，所谓同步和异步的概念源自对Symmetric（对称）和Asymmetric（非对称）的理解和翻译。同步=SMP，异步=AMP，这是大部分人的概念。

SMP或AMP指的是两个以上的处理单元之间的状态，一个手机处理器多个处理器单元之间可以存在不同的状态：C[PU和GPU之间，CPU和DSP之间，CPU和FUP之间是BMP；CPU(AP)和基带芯片(BP)之间是AMP；而CPU和CPU之间是SMP。

而高通的ASMP——Asymmetric SMP，非对称的对称处理，根据高通的说法，cpu内核可以以不同的频率运行，必要时可以关闭部分cpu内核，而任务在cpu内核之间不平均分配。即SMP的两个cpu内核采取了AMP的方式运行。

这种情况更类似于arm结构中big.LITTLE的coretx a15+cortex a7的cpu+spu（Synergistic Processing Unit，协处理器）的思想，也类似在德州仪器omap4470的SOC中，采用的coretex a9 x2+ cortex m3 x2，和omap5430中采用的coretx a15 x2+cortex m4 x2的cpu+ m系spu的协处理器切换方式，只不过高通将不对称的SPU——cortex a7或cortex m3（m4）换成了和cpu对称的cpu内核。

和big.LITTLE，Ax+Mx协处理方式的cpu内核切换，SPU关闭不同，高通的ASMP的cpu内核切换后，作为SPU的CPU内核没有关闭，SMP的两个cpu内核以Asymmetric方式运行。如果big.LITTle，Ax+Mx在cpu内核切换后，协处理器没有关闭，而是继续运行，那么可以称为Symmetric AMP，sAMP，AMP的主cpu内核和SPU以Symmetric方式运行。

　SMP　ASMP　VSMP　AMP　BMP

系统能否同时管理所有CPU　Yes　Yes　Yes　No　Yes

任务在所有cpu内核分配方式　平均分配　指定某一个cpu
执行　平均分配　指定某一个cpu
执行　只能特定一个cpu
执行

能否关闭cpu核心　No　Yes　Yes　Yes　Yes

运行中的cpu内核
是否以同一频率运行　Yes　No　Yes　No　No

典型代表　cpu+cpu
gpu+gpu　　tegra3的
a9 x4+ a9 x1（spu）　ap+bp　cpu+gpu
cpu+dsp 以上对比可见，高通的ASMP，从本质上是一个披着SMP外衣的AMP，是一个能够同时管理所有cpu内核AMP，在cpu内核管理上采取SMP的方式，在任务分配上采取了AMP的方式，与其说是SMP的一种，不如说是AMP的改进型。

只要各cpu内核不采取同一时脉，就是异步处理器，与架构无关。平时所谓的高通异步双核如msm8260（msm8660，apq8060），msm8960（msm8260a，msm8270）等高通scorpion架构双核，krait架构双核，krait四核cpu，更准确的说法是ASMP，异步对称处理器。

总结——无论如何，高通scorpion和krait架构的双核，四核，都是异步多核，这是谁都无法否认，但并不意味着都是伪双核，或者非原生双核。

双核的概念没有“真”或“伪”之分，所以也没有“原生”或”非原生“的绝对标准。就算是omap44x0和exynos代表的同步双核也有部分异步的概念，异步双核在某些情况下也能同步。同步或异步主要以是否按照同一频率时脉来划分，但并非唯一标准。异步双核不一定比同步双核性能差，但其运行方式对性能有一定影响。

同步的2个CPU是一个整体，无论多少个任务指令 ，都同时合力先完成一个，然后再完成下一个，和电脑cpu相似。异步的2个CPU可独立工作，多个任务时分别分开完成不同的任务。第一个在CPU满载状态，不能独立完成任务指令时，第二个CPU首选不管第一CPU去执行下一个任务或者空闲（不启动），第一CPU在满载的非常严重的情况下才会主动分担第一CPU的任务。

高通ASMP处理器和标准SMP有较多的差异，两者不能简单划为同一类。

ASMP运行方式

高通的ASMP与标准的SMP存在有差异的cpu运作方式。下面以高通msm8260和德州仪器omap4430来说明。

德州仪器omap4430，cortex-a9架构双核，默频1.0ghz，标准SMP。不强制同步，IPC（ Instruction Per Clock)为2.5mips/mhz，功耗效率为0.265mw/mips，调频级数为300mhz——418mhz——536mhz——654mhz——772mhz——890mhz———1008mhz。

高通msm8260，scorpion架构双核，默频1.2ghz或1.5ghz，ASMP，异步，IPC为2.1mips/mhz，功耗效率为0. 255mw/mips。调频级数为384mhz——518mhz———652mhz———786mhz———920mhz———1188mzh。

不同的cpu性能需要（假设）　omap4430的SMP　msm8260的ASMP

cpu 1的频率 　cpu 2的频率 　总体cpu性能输出 　功耗 　多余的cpu性能 　浪费的cpu功耗 　cpu 1的频率 　cpu 2的频率 　总体cpu性能输出 　功耗 　多余的cpu性能 　浪费的cpu功耗

待机—0mips　300mhz　300mhz　1500mips　397.5mw　1500mips　397.5mw　384mhz　0mhz　806mips　205.5mw　806mips　205.5mw

无插件桌面—700mips　300mhz　300mhz　1500mips　397.5mw　800mips　212mw　384mhz　omhz　806mips　205.5mw　106mips　27mw

全插件桌面—1500mips　300mhz　300mhz　1500mips　397.5mw　0mips　0mw　786mhz　0mhz　1650mips　420.7mw　150mips　38.25mw

www方式打开新浪首页—2500mips　536mhz　536mhz　2680mips　710mw　180mips　47.7mw　1188mihz　0mhz　2500mips　637.5mw　0mips　0mw

《极品飞车》游戏—3500mips　772mhz　772mhz　3860mips　1023mw　360mips　95mw　1188mhz　652mhz　3869mips　986.6mw　369mips　94mw

《质量效应》——45000mips　890mhz　890mhz　4450mips　1179mw　0mips　0mw　1188mhz　920mhz　4427mips　1129mw　0mips　0mw　以上图表对比可见：

第一，高通ASMP，是采用在一个cpu满载情况下再启用另一个gpu，在待机和低cpu性能需求的软件程序方面，的确有相对低功耗的优势，但在高cpu性能需求的软件和游戏时，功耗并不见得比cortex a9的SMP有优势。

第二，高通ASMP，在性能加载速度要比AMP慢。

比如，omap4430从桌面启动《质量效应》游戏，仅需对cpu进行5次增加电压，提升频率即可：

300mhz x2——418mhz x2——536mhz x2——654mhz x2——772mhz x2——890mhz x2

而高通msm8260则需要7次加压：

786mhz + 0mhz——920mhz + 0mhz———1188mhz + 0mhz———1188mhz + 384mhz————1188mhz + 518mhz——1188mhz + 652mhz——1188mhz + 768mhz——1188mhz + 920mhz

第三，两个cpu内核长期处于不同状态，对其使用寿命也会有较大差异。

总之， ASMP的异步cpu运行方式在低性能需求跃迁到高性能需求时，跃迁幅度越大，加电压的次数越多，需时越长。ASMP的低功耗优势在待机和低cpu需求时明显，高cpu需求时优势缩小甚至没有。长期将任务由一个cpu内核执行，其相对SMP的cpu内核的寿命会缩短，而长期闲着的cpu内核则相对延长。

ASMP和非强制同步SMP的区别

高通msm8x60的Asynchronous Symmetric Multiprocessing运作方式（Asynchronous SMP），本质仍是SMP，在处理器中，两个核心的p-state——power state，电源管理状态，相当于电源门控power gating技术，用电源控制来切换cpu核心功率——是独立的，可以动态根据负载调整每个核心的电压和频率，乃至直接关闭其中的一个核心，是节省电力的一种手段。

从该角度上说目前几乎所有的多核处理器都是Asynchronous SMP，比如Intel从Nehalem开始引进的p-gating，AMD从Thuban开始引进的Unganged CNQ和Llano/Bobcat的p-gating。TI OMPA4 Series，三星Exynos以及苹果A5也都无一例外地采取了非强制同步的设计。唯一的例外就是强制同步运作的Tegra 2，而NV将在Kal-El上引入该机制。

但SMP的动态电压与频率调整技术(Dynamic Voltage and Frequency Scaling，DVFS）与高通的ASMP还是有明显差异：SMP支持TLP（Thread level parallelism，线程级平行），而不支持TLP；SMP在多线程。乱序处理下才能使用DVFS，ASMP无论是否多线程乱序处理下都异步运作。

　SMP的动态调整电压技术 　高通ASMP的异步电压和频率

开启前提 　乱序处理，多线程　任何时候

任务分配方式　平均分配　指定一个cpu内核完成

能否关闭cpu核心　No　Yes

伴核切换后是否关闭　Yes　No

cpu内核之间的频率差距　不能相差太大，只能相差一级到两级调频级数。　可以相差非常大，一个满载最高频率，一个空载关闭。 由此可见，在顺序处理或单线程下，omap4430仍然是按两个cpu内核同频，如536mhz x2的方式存在，根本不可能存在536mhz + 654mhz 的方式。在乱序处理和多线程下，omap4460允许存在536mhz + 654mhz甚至1008mhz +772mhz的方式，但不可能存在418mhz +0mhz的方式，即一个对称cpu内核关闭的情况，也不存在890mhz +418mhz的级数相差太大的方式。

但对于ASMP的msm8260，不仅可以1188mhz +0mhz的一个对称cpu内核关闭情况，也可以1188mhz+384mhz的级数相差非常大的情况。

同步的ASMP和SMP的区别

在cpu最大加载情况下，异步双核也可以达到两个cpu内核都按同一个频率——最高频率运行，但实际上仍不是采同一时脉，只是两个时脉恰好同频。在某些技术手段下，如频率调节软件tegrak，可以使异步双核在除最高频率外的同一频率下运行。此时称为同步asmp。但即使如此，异步双核的仍然与同步双核标准SMP有本质上的区别。