Apple Watch搭載的是S1芯片，在這款尺寸為 26 毫米×28 毫米的芯片內有 30 個(gè)獨立的組件，這絕對稱(chēng)得上“讓人驚嘆”。其中還包括了 NXP 的 NFC 芯片、AMS 的 NFC 信號放大器及Maxin的音頻放大器。今天外媒與我們一起從更專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)了解這款芯片。目前開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售智能手表的 OEM 很多都是智能手機廠(chǎng)商，所以我們會(huì )看到這些廠(chǎng)商通常都是直接將智能手機的部件“塞到”智能手表里面。

很多Android Wear 手表使用的都是調制解調器的高通 Snapdragon 400 芯片。而 A7 芯片從散熱設計功耗的角度來(lái)說(shuō)是適合智能手表的。Android Wear 手表的電池容量大約為 400 mAh，可續航 1-2 天，但是對于市場(chǎng)來(lái)說(shuō)這些手表太大，這種時(shí)候就需要特別針對智能手表的外形和大小設計的 SoC 片上系統。

 

對于 Apple Watch S1 芯片，目前還沒(méi)有合適的跑分測試工具，但是從這款設備的拆解我們可以看到，該 SoC 使用的是三星 28nm LP 制程，使用的只可能是 HKMG 或 poly SiON 柵極結構。選擇不同的結構功率效率也會(huì )不同，因為 HKMG 制程的漏泄功率更小。和使用 20/14nm 制程的成本相比，這兩種制程的成本差異并不大，另外參考 TSMC 在 Snapdragon 600 和 800 芯片上從 28LP 制程換成 28HPm 后對電池續航的影響，基本可以確定蘋(píng)果的這款芯片使用的是 HKMG 制程。

我們也已經(jīng)知道二進(jìn)制文件是為手表的 ARMv7k 處理器進(jìn)行編譯，可惜目前關(guān)于該指令集架構并沒(méi)有相關(guān)記錄。watchOS 是在 iOS/Darwin 的基礎上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，也就是說(shuō)為了獲得存儲保護和關(guān)鍵抽象，比如虛擬內存，它需要內存管理單元MMU，這就排除了使用像 ARMv7m 這樣的 MCU ISA 的可能性，我們猜測蘋(píng)果使用的可能是衍生的 ARMv7-A，精簡(jiǎn)掉不必要的指令，以減小功率消耗。

 

至于設備的 GPU 就不那么神秘了，從出現在 Apple Watch 中的 PowerVR 驅動(dòng)器來(lái)看，S1使用的可能是 PowerVR Series 5 GPU，具體哪款尚未清楚，有可能是 PowerVR SGX543MP1。不過(guò)我更傾向于 PowerVR GX5300，因為它是特別針對穿戴設備優(yōu)化的 GPU，使用的驅動(dòng)器也一樣。但是不管怎樣，在 watchOS 2 到來(lái)之前 Apple Watch 都無(wú)法原生運行應用這一點(diǎn)來(lái)看，我們目前能夠深入挖掘的東西很少，而且即使 watchOS 2 發(fā)布，圖形跑分可能還是不好測試。

接下來(lái)我們可以來(lái)了解一下 CPU 的分級存儲器體系，對于需要優(yōu)化以確保代碼能有足夠時(shí)間和/或空間局部性來(lái)保證代碼性能的應用來(lái)說(shuō)，這是一項非常重要的信息。

如圖所示， 在 DRAM 28KB 和 64KB 之間有一個(gè)非常大的波動(dòng)變化，因為我們已經(jīng)清除了 L1 數據緩存的本地最大值，我們基本可以確定 L1 數據緩存大小為32KB，目前市場(chǎng)上很多產(chǎn)品的 L1 數據緩存也在 32 和 64KB 之間。而在 224KB 左右的地方再次出現大變化，我們也可以確定 L2 的數據緩存為 256KB，和目前大型智能手機 CPU 的 1-2MB 共享緩存相比小了很多，但是和 A5 或者 A7 相比則恰好合適。

 

Apple Watch 的 CPU 最大頻率是520 MHz。我們接下來(lái)看看它的架構。在關(guān)于整數運算這方面，整數添加延遲是一個(gè)循環(huán)，而整數乘法延遲則是三個(gè)循環(huán)。但是因為流水線(xiàn)整數乘法的吞吐量能輸出一個(gè)時(shí)鐘周期結果。同樣的比特移位需要兩個(gè)周期來(lái)完成，而吞吐只需要一個(gè)時(shí)鐘周期。乘法和加法交錯吞吐量將只有一半。我們可以猜測這是因為整數加法 block 和整數乘法 block 相同，然而這并沒(méi)有什么意義，因為從邏輯層面來(lái)說(shuō)，加法和乘法區別太大了。

 

從數據類(lèi)型的角度來(lái)說(shuō)，整數只是一個(gè)因素，還有布爾值、字符、字符串和不同大小的整數，但是說(shuō)到十進(jìn)制，應用程序仍然使用浮點(diǎn)來(lái)編譯。像這款低功率 CPU，浮點(diǎn)通常比整數慢，因為浮點(diǎn)運算的相關(guān)法則比較復雜。

如果你打開(kāi)的網(wǎng)頁(yè)的延遲和吞吐時(shí)間是針對 Cortex A7 的，你可能猜測它是 Cortex A7，那你可能就猜對了。同時(shí)加載存儲意味著(zhù)這些是 XOR 運算，不能以平行方式執行。乘法運算和加法運算也是一樣。雖然 Cortex A7 和 Cortex A5 有相同點(diǎn)，但也不能說(shuō)明為什么可以每時(shí)鐘周期可增加兩次立即值/恒定值和累加寄存器。

 

從這些數據我們可以確定它就是單核 Cortex A7。雖然只是 Cortex A7 但是最大時(shí)鐘速度較低，也就是說(shuō)邏輯設計上相比性能他更重視功率效率。標準電池可以利用某些技術(shù)和風(fēng)格，這些技術(shù)實(shí)際會(huì )影響 2+ GHz 芯片的性能，但是卻非常適合使用在 520 MHz 芯片中、從衡量能源效率與性能的角度來(lái)說(shuō)，Cortex A7 是一個(gè)有利于 perf/W（Performance per Watt，每瓦性能）的設計，因此我認為未來(lái)關(guān)鍵的不同點(diǎn)將在于執行方法，而不是架構。雖然我也希望 Apple Watch 能夠使用更為先進(jìn)的制程，比如 14LPP/16FF+，但是在 Apple Watch 第二代或者第三代出來(lái)之前基本都沒(méi)有這種可能。