前段时间查了一下苹果的处理器发展史。原始数据来自互联网。我发了一个帖子只是为了整理一下。可能会有差异。如有疑问，欢迎交流。先说两个概念：CPU和SoC: 　　

　　

　　由CPU(中央处理器)翻译的中文叫中央单元，由SoC(片上系统)翻译的中文叫片上系统。在电脑上，我们通常称处理器为CPU，但当我们称手机处理器为CPU时，就不再准确了，应该称之为SoC。其他外围设备，如CPU、GPU、协处理器、通信模块、内存管理器等。可以集成在SoC中。设计师可以根据自己的业务做差异化的设计(也可能拍脑袋或者根据心情决定)。 　　

　　

　　回到苹果处理器，苹果处理器有四个系列： 　　

　　

　　a系列：用于iPhone、iPad、iPod touch、Apple TV的片上系统(SoC)系列，集成了CPU、GPU、Cache等。 　　

　　

　　s系列：用在Apple Watch上，集成CPU、RAM、Flash、无线模块、传感器、I/O口等。 　　

　　

　　t系列：2016年和2017年MacBook Pro上使用的触控ID芯片，定位于安全类，运行自己的watchOS； 　　

　　

　　W系列：专注于无线和蓝牙连接的定制处理器系列(原本以为W是watch的缩写，其实好像不是。知道的就说说吧)。 　　

　　

　　城镇建筑图片： 　　

　　

　　 　　

　　

　　历代某系列SoC参数表： 　　

　　

　　 　　

　　

　　 　　

　　

　　 　　

　　

　　2之前： 　　

　　

　　先前：(2007年至2009年) 　　

　　

　　在苹果推出苹果A系列处理之前，iPhone的早期处理器是由苹果和三星设计生产的(这是我对两者分工的理解，类似于我们的无线或者终端，规格由海斯提出，由外面的代工厂设计生产)。生产工艺为90nm-64nm-45nm，架构为ARM 11-》ARM Cortex-A8(ARM公版的架构，32位)，单核单通道。现阶段图形处理器GPU已经封装，在技术处理器方面领先于同期的诺基亚手机。产品理念好，技术必须领先，才能被市场认可。 　　

　　

　　3苹果A4: 　　

　　

　　苹果A4: 　　

　　

　　A4处理器由苹果设计，三星生产，45纳米技术。同样采用ARMv7指令集，ARM Cortex-A8的公共架构，单核，显卡为三星设计的上一代PowerVR SGX 535。升级的一个特点是L2缓存比之前三星版本从256KB提升到512KB，另一个特点是A4版本采用双通道设计，从原来的1.6G/s提升一倍到3.2G/s，可以为CPU提供更充足的带宽。总的来说，A4没有大的创新，和三星处理器很像。网上找到的芯片内部的图片并没有标明具体的模块位置。知道的可以补充一下。 　　

　　

　　 　　

　　

　　4苹果A5/A5X: 　　

　　

　　苹果A5是由美国苹果公司设计、三星电子生产的ARM处理器，用于替代苹果A4。2 iPad是第一款搭载苹果A5处理器的设备。2011年10月4日推出的iPhone 4S也使用苹果A5处理器。2012年10月推出的iPad Mini仍然使用苹果A5处理器，多年来采用这种芯片的设备一直广泛销售。苹果A5采用45和32纳米酷睿ARM Cortex-A9同步双核架构。苹果声称其计算性能可以提高2倍。搭载IT公司200MHz主频的PowerVR SGX543 MP2 GPU，图形性能较上一代A4提升7倍。它具有低功耗，并支持低功耗DDR2 DRAM。A5的成本估计比A4贵75%，但随着产量的增加，差价应该会减少。 　　

　　

　　AppA5的架构有了很大的变化，从原来的单核到双核，GPU升级PowerVR SGX543MP2，技术也在这个版本升级到了32nm。不过这一代内核还是用的ARM公版Cortex-A9，并没有设计自己的内核。 　　

　　

　　苹果A5X是A5的衍生版本，其图形处理器升级为iPad用PowerVR SGX543 MP4(第三代)。其他差异见下表。作为过渡版，A5尝试了4个GPU的配置，工艺45nm，功耗也上升了，这也是 　　

苹果的芯片发展策略，双核CPU+多GPU。

　　

网上找到Apple A5拆解图，比较清晰的标示了主要的功能模块。对A5处理器和其九层金属进行去层处理，在芯片的右半部分发现了两个基于ARM的内核，每个内核都有大约4.5兆字节的高速缓存。集成的512MB DDR SDRAM也包含在右下角。

　　

　　

5 Apple A6/A6X：

　　

个人认为A6是苹果手机芯片的一次最重要的里程碑！从Apple A6开始，苹果不再使用公版ARM内核，转而使用自研的ARM内核。依旧是三星进行生产，工艺再次提升到32nm。Apple A6的架构名称为Swift，使用ARMv7指令集。并含有多项ARM Cortex-A15 MPCore的特性，例如支持Advanced SIMD v2 和 VFPv4。Swift有三个前端解码管线和2个FPU单元，相比之下，基于Cortex-A9的CPU只有2个前端解码管线和1个FPU单元。A6 处理器封装了 1 GB LPDDR2-1066 RAM，相比之下A5处理器只封装了 512MB LPDDR2-800 RAM，理论内存带宽也从 A5 的6.4 GB/s 增加至 8.5 GB/s。A6还搭载了一个新版的ISP，与A5对比，A6的拍摄速度、低光照下性能、噪声消去和视频防抖性能都有提升。

　　

A6X是苹果公司客制化的SoC。它是Apple A6的衍生版本，包含与Apple A6相同的同步双核心ARMv7架构中央处理器，仅图形处理器升级到运行于300MHz的四核心PowerVR SGX554 MP4。不同于A6，A6X被导热片覆盖，且内存模块与芯片分开封装。

　　

A6X同样由三星电子代工，使用32纳米制程HKMG (High-κ Metal Gate)制造，面积123mm，比A6大26%。A6X是该公司最后一款32位元架构的A系列SoC。

　　

A6 使用自研的双核架构+GPU开始对抗安卓阵营的4核8核的时代，功耗得到很好的控制，这就是架构的厉害（当然也会系统有关）！这里想多说几句，苹果因为懂自己的业务，在设计芯片时候能够把这种优势发挥出来，并且落实的架构中。华为应该可以是可以学习的，设计出更好的架构，至少要比高通好，只是谁能来拉通这个事情呢？！我这小兵感慨一下下。

　　

照例找了一下A6的内部结构图，标示的不多，但可以看见里面有3个GPU，工艺相比A5X的45nm使用了32nm工艺，工艺提升，GPU也少了一个，功耗也就控制下来。功耗不就是ARM战胜Intel的核心么，控制不住功耗就没意义了。

　　

　　

6 Apple A7

　　

A7是首款ARMv8 64位SoC，28nm工艺，一举拉开了与其他厂商的差距，这一代也就是高通被拉开差距的一代。2011年10月ARM推出全新的一代64位指令集ARMv8-A，2012年10月30日发布了Cortex-A53和Cortex-A57内核。2013年9月苹果发布了自己的全新架构的64位处理器Apple A7，而这时候的高通还在使用ARM的公版，2015年推出自己的64位Kryo架构产品骁龙820。被苹果拉开2年差距，海思麒麟芯片也在这个时候上位了。从某种意义上讲，不是麒麟发展速度快了，而是高通摔了一跤。

　　

在Apple A7中，开始使用L3 cache，同时内存也由原来的32位双通道改为64位单通道（12.8 GB/s），性能比A6（8.528 GB/s）高，比A6X（17.1 GB/s）低。从这里的两代AxX产品可以发现，评估的过渡版本芯片是用来做性能摸高的，实际在正式版本中会权衡性能和功耗。

　　

忘了说，A7这一代的内核架构名称叫Cyclone。没有A7X产品。在GPU上性能也有大幅提升。经Chipworks检测，新的GPU是全新6系PowerVR G6430，苹果表示GPU性能已达初代iPhone的56倍，性能达到游戏主机级别（即是PS3和Xbox 360）。测试表明性能已经远超iPad上采用的PowerVR SGX543 MP4组合。工艺提升之后终于在Apple A7上看见了成熟的4 GPU的方案。即GPU是Imagination的PowerVR Series 6的四个集群版本，即G6430。

　　

　　

7 Apple A8

　　

Apple A8的架构叫Typhoon，同样是64位双核，GPU进行了升级，工艺台积电使用了20nm，不是三星代工的了（三星亦敌亦友总是受制于人就换了吧）。苹果公司表示，它的CPU性能提高了25％，图形性能提高了50％，而与之前的苹果A7相比，它的功耗仅为50％。不过这代的台积电的工艺并不成熟，比起高通的处理器810，核少频率低，功耗也还好吧。

　　

A8 的内部结构图找了一下，继续提升GPU竞争力，又多了2个Shared Texture Unit。

　　

A8X上苹果尝试了三核CPU+8核GPU的架构，又进行了一次技术突破。

　　

看下A8的内部结构：

　　

　　

1Apple A9/A9X：

　　

Apple A9的架构是Twister，采用2核+6核GPU，还加入了M9运动协处理器。A9有14nm和16nm两种工艺版本，没错，和三星重归于好了。苹果公司宣称该芯片较前一代苹果A8的中央处理器性能提高了70%，而图形性能提高了90%。它具有以下特性：16级指令流水线，指令发射宽度为6，加载指令延迟周期为4，分支预测失败代价周期为9，拥有4条整数流水线、4个算术逻辑单元、2个存取单元、2个分支单元等。A9芯片相较A8芯片性能的大幅提升主要是得益于其1.85 GHz的主频率、更好的存储子系统、更细致入微的微架构调校和更低的工艺节点。

　　

A9X继续升级摸高，12个GPU+64位双通道DDR。

　　

找到了图，但是没有表示位置，不过看了前面的图，也能猜的差不多了。

　　

　　

A9X:

　　

　　

1Apple A10/A10X Fusion

　　

和安卓阵营一直增加CPU核数不同，苹果之前一直在加GPU。在A10上也采用了4核设计（2大核和2小核，架构名字叫 (2x Hurricane + 2x Zephyr），GPU和A9一样的是6个，但有升级。

　　

A10 Fusion采用big.LITTLE内核内置切换器方式（In-kernel switcher，IKS）而不是高通骁龙820采用的HMP方式：一个低功耗核心和一个高性能核心组成一对，共用L2缓存，作为一个虚拟CPU核心（在iOS内核中根据负载需要切换），每个虚拟CPU核心在同一时间点上只有高性能核心或低功耗核心在运作，因此在iOS中仅能看到两颗处理器核心。A10的高性能CPU核心代号为“飓风”（Hurricane），而低功耗CPU核心代号为“微风”（Zephyr），均为苹果公司自行设计的ARMv8兼容微架构。苹果宣称此芯片较上代在CPU性能提升了40%，在图形运算提升了50%。

　　

A10又没有选择三星代工生产。上个图片吧。

　　

　　

A10X这次的过渡版本主要是试了一下工艺，选择了10nm，同时CPU设计了6核（3大Hurricane+3小Zephyr），继续摸高。

　　

A10X:

　　

　　

　　

10 Apple A11 Bionic

　　

A11的CPU部分为六核心设计，由2颗代号为“季风”（Monsoon）的高性能核心及4颗代号为“西北风”（Mistral）的节能核心以big.LITTLE配置组成，具备容量达 8 MiB 的二级缓存，但取消了三级缓存。A11与前代芯片最大的不同是使用第二代性能控制器，采用HMP全域任务调度形式能使6颗CPU核心得以同时运行。苹果公司一如既往不公开A11的CPU时钟频率信息，不过根据某些性能测试工具（如GeekBench）的大略量度，高性能CPU核心的最高时钟频率大约为 2.5 GHz，节电CPU核心的最高时钟频率大约为 1.5 GHz。A11除了集成了由苹果公司所设计之3核心图形处理器（GPU）以外，也开始内置支持光照环境侦测和先进像素处理的图像处理单元（ISP），另A11亦包含了每秒能够演算出6000亿笔指令，被苹果公司命名为Neural Engine的神经网络专用加速电路模块，以运用于Face ID、Animoji及其他机器学习任务上。苹果公司称相较于前代的Apple A10 Fusion，CPU部分高性能核心和节电核心的性能分别提升25%及70%，GPU性能较前代提升30%。