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意外发现，Cortex-M7的性能和诸多关键参数碾压A7和R7

2023-05-16

origin: https://www.amobbs.com/thread-5676525-1-1.html
之前一直以为ARM, A-R-M, M排在最后也最便宜，肯定性能最低，但最近意外发现并非如此，M7居然完全碾压R7和A7!
如下表所示，我从ARM网站，eembc.org网站查到的结果，竟然发现M7的性能比A7和R7都强

从表中可以看出，M核性能、实时性、成本和能效最高, R核的总线带宽更高还支持多核, A核带MMU可以跑Linux, Android。另一个没有列出的是M核响应中断最快捷。
看来NXP, ST, Atmel积极发展M7产品还是对的。NXP最狠，做了600MHz M7的i.MX RT，还屌丝价 <3$/片 @ 10k量。
分析了一下，感觉有以下原因。               
1: Cortex-A系列CoreMark反而最低，估计主要是没有TCM, 而Dcache命中率很难高上去(相比之下，Icache的命中率却往往很高，对于大多核心算法甚至高达100%)。另一方面, A和R的跑分不如预期，可能也受其过长的流水线影响，分支预测失败时重装填流水线付出了较大代价。当然了，流水线级数多才能飙主频。
2: R7,A9的CoreMark不如M7, 但DMIPS比M7好，说明测试基准影响还是明显的。显然CoreMark对基于TCM的实时性能更有亲和性，对基于Cache的平均性能更有破坏性
3:带TCM的核(R#,M7)均有一个总线slave接口供DMA存取TCM. 当然了，DMA这头会有等待周期，并且只有在CPU不访问TCM时才理会DMA。
4: ECC和双核锁步都是与safety(也称为安全，但注意和security是不同的意思)有关的。ECC通过在RAM中加入额外的bit检查和纠正RAM中的数据错误；双核锁步(lockstep)则是两个完全相同的核给予完全相同的激励，期待完全相同的响应，以确信CPU在正常工作。这类土豪的用法只出现在使命关键(safety critical)类系统中，比如草上飞的，云里走的，浪里破的，救人命的… M7也支持这两项，这是要革R系列中低端产品的命啊

这都是我个人在对CPU理解层次上的猜测，不太有信心，希望有高人指正
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看了上面的表，有几个问题，感觉以前看了假的宣传：

1、IAR CoreMark比armcc低10%，然而，大家都说IAR优化更好
2、R系列：R5比A5占用的面积还大，R7比A7占用的面积还大；R系列明显CoreMark和主频比同代A系列主频高
3、同代R系列的流水线比A系列要长
通篇对比下来，除了没有MMU和SIMD以外，R系列分分钟干死同代A系列的节奏。然而，我基本上都没听说过R系列的消息……
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IAR在Cortex-M上确实是跑分神器。但是Cortex-A上的表现被追上，或许和IAR深耕MCU和ARM在A系列上编译器开发更专注有关。
R系列其实是低调的小霸主，在硬盘，modem, 和一些safety-critical的应用中还是很受欢迎的。但现在看起来确实被A和M两面夹击。
其实R系列和A的架构是兼容的，就是A系列上的分支出来的，M则自成一派。
从上面数据看，我倒是觉得要是M带了MMU和SIMD，才是要革所有中低端R和A的命
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不是这么对比的，首先A9已经是好多年前的内核了，现在的都是A73了。

差别很大的，A系列针对的是复杂的应用环境，不是M7这样单片机的简单逻辑的计算，乱序和顺序的差别也非常大，
其他不说，A8 A9的性能差别就非常大，实际测试过AM335和IMX6S，同样的运行于800Mhz，针对同一个USB摄像头图像处理的软件性能表现相差一倍多，这其中内存带宽，处理器自带的NEON，浮点处理器，L1，L2缓存等都影响很大，不能从单个coremark来说处理器性能。
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