AMD“天空桥”计划深度解析
它是近期处理器行业里的一个热点，尽管离正式启动时间还有一年多时间，但它已经掀起了争论的波澜。有人说它是一个野心十足的工程，一旦达成，实施者将纵横x86与ARM两大处理器阵营，成为处理器业界的真正霸主；也有人说这不过是因为产品缺乏竞争力，厂商玩的一些新花样，不足为奇、不足为虑。它就是AMD新披露的天空桥工程，一个尚未启动就让业界对其充满好奇、担忧、困惑的神秘工程。接下来就让我们通过业内人士的专业分析、《微型计算机》的深度解析来看清天空桥工程的真正面目。
长期以来，x86与ARM两大处理器阵营曾处于“井水不犯河水”的和谐状态。x86处理器往往用于对性能要求较高的计算平台，从各种高性能服务器到家用台式机、笔记本电脑。而ARM 处理器则一般用于更注重功耗的系统上，如大家常见的智能手机与平板等。但在近期随着技术的发展，这种平衡状态已被打破，比如像英特尔BayTrail等超低功耗x86处理器平台的问世让x86处理器也可在平板、手机上使用；而高性能ARM 处理器也开始向一体机、服务器这样对性能要求较高的平台渗透。可以说，传统的x86处理器厂商已经和各家ARM处理器厂商展开了一场激战，开始向对手的阵地发起进攻。
正当各处理器厂商为如何赢得这场胜利而绞尽脑汁之时，AMD披露的一个新工程项目却显示着它似乎有着更加聪明的制胜之道、更具野心的“战斗计划”。在这个名为天空桥的工程中，AMD 宣布将在2015年推出下一代Puma+x86处理器，同时还将推出一款采用20nm生产工艺制造，基于Cortex-A57架构的64bit ARM处理器。
而让这两款未来新品产生交集的是，它们将实现针脚兼容。从传统的电脑架构理念来说，针脚兼容意味着厂商只需要设计一款主板就能随便安装这两类处理器。有人甚至认为ARM 与x86处理器的针脚兼容，更预示着未来很可能出现这样一种主板，这样一种CPU接口：既可安装A10-7850K、A8-5600这样的x86处理器，也可以安装如AMD西雅图之类的ARM处理器，从而令AMD 可以灵活地将自己的处理器引入台式机、手机、平板、服务器、嵌入式系统等各类市场，同时抢占其他x86与ARM处理器厂商的份额。所以有人认为，天空桥工程的目的就是让AMD能方便地纵横x86、ARM两大处理器阵营，无论哪个阵营终得势，它都将游刃有余。那么天空桥工程是否具备这样的能力呢？
主攻服务器与工业应用端AMD天空桥工程解析
AMD ARM 处理器简介
要想了解天空桥工程的真正目的，就必须了解其中的主角。尽管目前尚未有详细的技术细节披露，但我们仍然可以从以往AMD的技术发展路线图中来一窥端倪。事实上，AMD早在2012年就与ARM 公司达成协议，将推出基于ARM的64bit处理器。不过AMD目前并不打算将ARM产品应用在移动计算设备中，而是瞄准了数据中心和嵌入式市场。AMD认为，数据中心和嵌入式市场更需要ARM 架构的产品。相比x86，ARM架构的处理器更容易达到功耗、芯片所占面积、通信带宽等不同方面的平衡。因此AMD的ARM处理器无一例外地均采用了Cortex-A57架构。
从性能角度来看，采用乱序执行架构的Cortex-A57相比目前ARM处理器中的顶级架构Cortex-A15有明显优势，64bit的寄存器支持使得Cortex-A57不但能使用更大的内存，而且在应用程序配合的情况下，每次处理的数据量更多、更快。根据目前的测试，Cortex-A15的性能是明显低于英特尔Atom Z3000系列的，而Cortex-A57则会更强，性能很可能和Atom Z3000系列在伯仲之间。不过高性能也为这类ARM 处理器带来了较高的功耗，按照AMD的官方数据透露来看，其今年发布的64bit西雅图ARM 处理器将整合8颗Cortex-A57核心，TDP功耗近30W，已超过不少低功耗版台式机处理器，再加上GPU部分和其他模块的话，估算下来CPU部分每个核心的功耗也达到2W左右。因此，如此高功耗的CPU显然是不适合放在手机、平板等移动设备中的。从AMD的官方消息来看，西雅图处理器将主要在低功耗服务器上使用。
在2015 年，通过天空桥计划，AMD 将推出两款在针脚上完全兼容，均采用20nm 工艺生产的64bit ARM 处理器与x86 处理器。
虽然现在没有太多有关2015年发布的这款Cortex-A57 64bitARM处理器的技术信息，但有两点值得注意。一是AMD为这款处理器标上了Low-power的标识与以往的Cortex-A57处理器进行区别，这显示着该产品的功耗很有可能得到大幅降低，特别是20nm生产工艺的应用，但能否在平板这类对功耗要求稍为宽松的移动设备中使用还无法确定。同时，AMD还为这款ARM 处理器标上了“AMD's first HSA Android platform”即AMD第一款支持异构运算的安卓平台。我们知道异构运算目前主要应用在图形视频处理、科学金融运算、语音与手势识别上，普通移动互联用户使用的机会并不是特别多，因此我们推测这款ARM 处理器仍很可能应用在工业与商业领域。
下一代Puma+x86处理器浅析
下一代Puma+x86？现在谈论这款产品可能还有点早，在本文截稿时，AMD才刚刚公开了采用Puma+( 美洲狮) 低功耗处理器架构。总体来看，Puma+仍然采用台积电28nm工艺制造，SoC 单芯片，不过内部进行了全方位的升级。相对于上一代Jaguar美洲虎产品，它整合了新的GCN 1.1显示核心，同时内存提速到高DDR3-1866，还支持系统级别电源管理，号称可在几乎一半的TDP下带来50％的频率提升。同时，这也是第一款整合ARM 硬件加密安全模块的x86处理器，融入了Cortex-A5架构的TrustZone技术，AMD称之为“平台安全处理器”。同时，它还拥有独特的软件性能，AMD手势控制技术、脸部登录技术、针对AMD 优化过的BlueStacks 等特性能够帮助家庭和商业用户更好地使用自己的电脑。
采用Puma+( 美洲狮) 架构的处理器将拥有“Beema”与“Mullins”APU两大系列，其定位与我们常见的A4、A8等桌面级APU 有较大区别，它们将主要应用在低功耗平台上。其中“Beema”拥有较高的性能，偏向主流x86 应用，“Mullins”则主打超低功耗，可用于各种形态、尺寸的消费、商务移动设备，包括超轻薄笔记本、二合一笔记本、平板等等。就拿具体功耗来说，Beema处理器的功耗在10W～15W之间，而Mullins的功耗则控制在4W～4.5W左右。根据目前披露的测试成绩来看，Mullins已经轻松战胜英特尔Bay Trail-T中的高端型号AtomZ3770，Beema 显然将具备更加不错的表现。不过由于功耗并不低，整个Puma+中多只有Mullins系列APU可在平板电脑这样的移动设备中使用。
而有关下一代Puma+处理器的信息目前则少得可怜，我们只知道它的代号为Nolan，将采用20nm生产工艺进一步降低功耗，其与当今Puma+架构不同的地方是“Designed for Full HSA support”即完全为异构运算设计。这意味着这款处理器极有可能采用了统一内存寻址架构，因为只有采用统一内存寻址架构才能使得CPU与GPU可以毫无延迟地共享数据，实现缓存一致性，极大地提升通用运算性能。所以，我们推测Nolan APU具备既能满足普通家用低功耗平台的特性，也具备在嵌入式系统、服务器领域里大展拳脚的能力。
专注专业领域的路线图
综上所述，我们认为至少在技术层面来看，天空桥计划中两款主角的应用领域可能更集中在嵌入式系统与服务器等专业领域，短期内不会涉足普通家用级桌面平台、手机等用户众多的消费级领域。而AMD披露的一张路线图也验证了我们的这一推论。在这张路线图中，它显示当今通讯行业嵌入式系统的数据平台与控制平台由基于x86、MIPS、PPC、ARM等多种架构的CPU系统组成。而在天空桥计划得以实施后，用户只需要采用ARM与x86 两种CPU，其中控制平台采用ARM处理器，而在简单地更换x86处理器后，控制平台也可轻松升级为对性能要求更高，同时具备数据与控制功能的平台。
同时在工业领域，目前人们往往需要采用三类嵌入式设备来完成不同的工作。一种是基于x86 架构，用于动作手势控制系统；一类是既可采用x86 CPU，也可采用ARMCPU 的HMI人机交互界面控制面板；另一种则是基于ARM架构，主要用于低端小型TFT控制器。而在天空桥计划执行后，这一切的鸿沟将不会存在。只需要一款主板，一类设备，用户就可以根据需要在设备上安装不同的处理器，并完成多种工作。
因此，如果单纯地按照AMD的路线图来看，天空桥并不是一个准备通吃ARM、x86所有产品领域的狂野计划。不过这个设计思路的提出还是让人们有了许多更加大胆的猜测。
路线图显示，天空桥计划将简化工业与通信业嵌入式系统的种类，提升效费比。
天空桥将是改变x86、ARM生态系统的开始？
第一个猜测的还是文章开头提出的老问题，不少人仍认为天空桥计划将是AMD准备通吃x86、ARM平台的开始。毕竟随着超低功耗x86处理器、ARM 处理器的能耗比越来越出色，AMD 在未来将它们用在普通消费级电脑上也是有可能的，甚至可以用它们来替代部分中低端APU。第二个猜测则是针对主板的，我们知道在AMD 发布Jaguar 美洲虎架构的低功耗SOC APU Kabini后，市面上曾出现过这样一类台式机主板——没有芯片组的Socket M1主板，专门用来安装Kabini APU。那么在天空桥计划得以执行后，市面上是否会出现一种这样的桌面级主板，既可以安装Nolan这样的低功耗x86 APU，也可以采用ARM 64bit处理器，从而将ARM 处理器彻底引入桌面级平台；第三个猜测针对平板与手机领域，我们知道随着技术的进步，x86处理器与ARM 处理器的技术差距实际上越来越小。因此目前在手机、平板电脑上既有采用ARM 架构的产品，也有使用x86架构的平台。这就意味着一家移动设备厂商如果需要同时生产这些设备，就需要相应地设计多种主板，而天空桥计划如果能走进这个领域，很可能将大大地节省移动设备厂商的工作量，只需要设计一款主板，采用不同的CPU就能制造不同的设备。
那么天空桥计划是否具备这样的潜力呢？接下来还是让我们通过专业人士的回答来获悉为准确的答案。
AMD 全球副总裁兼客户业务部总经理Bernd Lienhard 先生
AMD 全球副总裁兼台式机产品事业部总经理刘士维先生
技嘉主板中国事业群副总经理廖宜邦先生
微星科技全球技术性行销经理廖伟迪先生
蓝魔科技产品经理俞发兴先生
天空桥计划到底有什么作用?
要想了解天空桥计划的主要目的是什么，显然AMD 有资格来回答这一问题。为此，记者特别在AMD APU14 BEIJING 技术创新大会召开之际，向AMD 全球副总裁兼客户业务部总经理Bernd Lienhard 先生，以及AMD 全球副总裁兼台式机产品事业部总经理刘士维先生进行了咨询。
MC：请问AMD 天空桥计划让Cortex-A57 与x86 处理器针脚兼容的主要目的是什么？
Bernd Lienhard：针脚兼容的主要目的还是让CPU 市场里的用户可以灵活、自由地根据需求选择x86 解决方案与ARM 方案。虽然AMD 原本是一家以x86 为主的传统CPU 厂商，但在进入ARM 市场后可以让AMD 能为用户提供更多的解决方案。在游戏机、工业控制、通信设备、数字标牌、医疗成像等嵌入式与服务器新兴领域里也发挥出自己的作用。
MC：那么随着技术的发展，天空桥计划中的Cortex-A57 与x86 低功耗处理器是否有机会进入桌面平台，并取代像A4、A6 之类的中低端APU ？
刘士维：我认为，就像Kabini主板一样，未来的确有可能出现既采用Cortex-A57 处理器，也可以采用x86 处理器的桌面级主板。同时这两款处理器也的确有可能在桌面平台上得到应用，毕竟现在的一体机已经有使用ARM 处理器以及x86处理器的两类产品。但是它们无法取代传统A4、A6 APU，这几类产品的定位是完全不同的，A4、A6 APU具备更高的主频、更好的性能。我们在未来推出Cortex-A57 ARM64bit 处理器与x86 低功耗处理器的目的，是为了增加AMD 在市场的覆盖率，而不是为了相互取代。
桌面级平台的发展是否会受到影响?
毫无疑问，主板厂商是各类CPU 为亲切的合作伙伴，那么主板厂商是否认为ARM 处理器将有可能在桌面级平台得到使用呢？未来是否能开发出可自由更换ARM与x86 处理器的DIY 桌面级主板呢？为此我们特别采访了技嘉主板中国事业群副总经理廖宜邦先生与微星科技全球技术性行销经理廖伟迪先生。
MC：请问技嘉现在有无研发采用ARM 架构处理器的桌面级主板？如在Kabini 主板之后，有无可能出现后续产品？
廖宜邦：随着ARM 架构CPU的性能越来越高，而x86 低功耗APU 的能耗越来越低，二者的使用领域将出现重叠。而随着4G 网络的全面普及，移动数码终端和台式设备也将呈现一定的融合趋势。这种应用环境的融合和重叠将催生新的市场需求。技嘉作为全球大的主板厂商之一，也一直没有停止对桌面级ARM 处理器平台的研发。未来技嘉不排除会第一时间跟进新一代Cortex-A57 SoC架构的产品研发。
MC：从发展趋势来看，未来是否有机会出现一种既可插拔x86CPU，也可插拔ARM 架构CPU的桌面级主板？
廖伟迪：由于x86 低功耗APU与Cortex-A57 ARM 处理器都是SOC 产品，无需芯片组，因此从技术上来说，制造一种既可插拔x86CPU，也可插拔ARM 架构CPU的桌面级主板并无难度。只是目前看来这样的需求似乎还不是特别显著，毕竟用户对于ARM 这样的处理器设计认知还不是相当清楚，特别是在DIY 市场上，消费者可能还是比较习惯传统x86 设计的产品。另外操作系统部份也是考虑的一个主因，毕竟现在支持ARM 架构的Windows RT 系统并不算普及，且与一般用户使用PC 的习惯也不完全相同，是否能够被PC 用户接受，可能还需要时间来评估。
天空桥思路是否能给移动设备行业带来帮助?
如果手机、平板电脑的主板也可以自由更换x86 或ARM 处理器，是否能够提高移动设备厂商的生产效率？目前AMD 也推出了x86、ARM 两类低功耗产品，可以让厂商自由选择，专注消费级产品的厂商是否会对此感兴趣呢？为此，我们特别采访了蓝魔科技产品经理俞发兴先生。
MC：我们知道蓝魔拥有x86与ARM 平板两条生产线，那么如果在平板的生产中出现一种针脚兼容，可自由安装ARM 与x86 处理器的主板，那么是否能提高贵公司的生产效率呢？
俞发兴：我认为暂时不会，因为在x86 与ARM 平板的生产过程中，大的问题还是软件不兼容。如蓝魔的x86 平板大都使用安卓系统，因此在生产这类平板时，我们还需要将x86 指令集转化为ARM 指令集。这两类平板生产所耗费的大工作量还是在为其设计驱动与软件层面，硬件方面不是主要的。此外，即便从硬件方面来说，平板的生产与传统DIY 电脑生产也是完全不同的。平板是一种个性化的系统产品，两款产品若在处理器上有所不同，说明它的定位也有所不同，因此即便它们使用的主板相同，我们还是需要再为它们进行相应的外围设计。如各自的造型、尺寸，适合它们的供电系统、显示设备等等。当然，对于没有类似要求的工业用服务器与嵌入式系统来说，处理器针脚兼容应该会有一定的帮助。
MC：现在ARM 与x86 的处理器都由数家不同的厂商提供，如果像AMD 这样一家厂商就可以提供ARM 与x86 处理器，是否对平板厂商将有特别的吸引力？
俞发兴：我认为暂时不会，首先根据AMD 现有ARM 处理器技术规格来看，它采用的是Cortex-A57高性能架构，功耗较高。对平板厂商来说，未来更有吸引力的是突出能耗比的Cortex-A53 架构产品。
因此我推测AMD 的Cortex-A57处理器主要还是针对专业市场。另外一方面，虽然AMD 推出了类似凌动的超低功耗x86 处理器，但要在消费级领域应用，它还必须解决x86 处理器兼容安卓系统的问题。据我了解，当年英特尔为了攻克这一难题花费了大量的研发成本，AMDx86 处理器若要获得同样的能力应该还需要一定的时间，因此我推测AMD 的这两类处理器主要还是用在专业领域。
MC 点评：
不难看出，不论是AMD 自身目标，还是其他行业人士的观点，实现x86 与ARM 处理器针脚兼容的天空桥计划，主要的目的还是能够让AMD 高效地抢占嵌入式系统、服务器等专业领域，增加AMD 处理器的市场覆盖率。至少从目前来看，天空桥计划并不具备通吃ARM 与x86 整个市场的能力。若要全面走向消费级领域，AMD 还有几大难关需要攻克——低功耗的ARM 处理器，兼容安卓系统的低功耗x86 平台。而从目前来看，AMD 至少还没有打算将ARM 处理器用在手机上，路线图显示，即便其2016 年采用K12架构的ARM CPU，也主要是为服务器、嵌入式系统设计。
同时，在桌面级领域，虽然未来也有可能出现一种类似Kabini 主板，可安装AMD 低功耗SOC 处理器，甚至AMD ARM 64bit 处理器的主板产品，但我们认为它大的作用还是为DIY 玩家提供更多的玩法、更多的选择，并不会冲击到像AMD A4、A6，英特尔赛扬、奔腾之类的传统x86 处理器市场。因此天空桥计划大的意义还是帮助AMD 在专业市场为客户提供更多的解决方案，更多的选择，从而让AMD 能快速地在这个自己不太熟悉的新兴市场中抢占份额。
