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Android处理器的高速化和低耗电量化
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正在发表演讲的松本（点击放大）
在2011年12月13日～12月15日举行的“2011冬季款智能手机＆平板终端”研讨会上，日本TOP Systems代表董事社长松本佑教发表了演讲。TOP Systems是一家风险公司，主要开发可抑制工作频率、通过并行处理提高性能的多核型微处理器。在此次演讲中，松本佑教介绍了Android终端用应用处理器的高速化和低耗电量化现状，并对未来发展趋势进行了展望。以下为此次演讲的要点。
目前，Android终端占据智能手机市场（按照台数计算）的1/2左右，其中配备的是美国高通的“Snapdragon”（参阅本站报道1）、美国德州仪器的“OMAP”以及美国英伟达的“Tegra”（参阅本站报道2）等处理器。这些处理器的共同特点是基于ARM，属于多核型。CPU的工作频率超过1GHz已经成为主流。
Android用处理器的开发动向
（摘自松本的演讲资料）（点击放大）
多核化取得进展的理由主要有以下三个。
（1）ILP的壁垒：在单核中，1时钟可同时执行的指令数量为3～4，在ILP（Instruction-Level Parallelism：指令级并行性）上存在限制。
（2）存储器的壁垒：在处理器频率不断提高的同时，存储器频率却只有几十MHz左右。为了弥补这个缺口，需要在处理器侧配备缓存。
（3）耗电量的壁垒：智能手机用处理器目前的耗电量为1～1.5W左右，如果将频率提高至2倍，那么耗电量也会增至3W左右，因此必须在不增大频率的情况下提高性能。
多核化的趋势和可利用性
（摘自松本的演讲资料）（点击放大）
利用率的壁垒
但是，多核化带来的实际性能的提高，还停留在远远低于理论值的水平上。多核化未能在提高性能上发挥效用的主要原因是，随着半导体的微细化，同时运转的晶体管比例呈指数下降。另外，原来半导体耗电量一直随着微细化而降低，但是90nm工艺以后由于漏电流的增大，反而出现了耗电量增大的情况。随着微细化的发展，今后还需考虑在Android用处理器上采用效率更高的晶体管。
便携终端用半导体的耗电量走势图
（摘自松本的演讲资料）（点击放大）
此前在开发软件时并不太重视耗电量，而实际上硬件几乎都是按照软件的要求工作的。因此，可以考虑采用通过软件来减少硬件耗电量的各种方法，比如利用缓存（存储器访问的耗电量较大）、控制系统总线的开关以及进行调度等（参照下图）。所以性能和电力的可视化，以及硬件和软件的协同设计等，将成为新一代Android终端开发的关键。（记者：赤坂 麻实，Tech-On！）
低耗电量软件的设计方法
（摘自松本的演讲资料）（点击放大）
耗电量的可视化。微处理器的耗电量分布图
