أعلنت ARM عن برنامج Cortex-X Custom (CXC). أول نواة عالية الأداء ضمن البرنامج المخصص هي ARM Cortex-X1. واصل القراءة لمعرفة المزيد!
في شهر مايو من كل عام، تعلن شركة ARM ومقرها المملكة المتحدة، والمملوكة لشركة Softbank ومقرها اليابان، عن نظام IP المحمول الجديد (الملكية الفكرية) لاستخدامه في الأجهزة المحمولة. يتكون عنوان IP هذا من نوى وحدة المعالجة المركزية الجديدة بالإضافة إلى وحدات معالجة الرسومات الجديدة. يتم استخدام مجموعة تعليمات ARM في كل هاتف ذكي في العالم - إنها شركة ذات أهمية بالغة. فيما يتعلق بالبنى الأساسية لوحدة المعالجة المركزية، اعتبارًا من عام 2021، سيستخدم كل بائع رئيسي لشرائح الهاتف المحمول عنوان CPU IP الخاص بمخزون ARM (مثل Samsung System LSI لقد استسلم على النوى المخصصة Exynos M). ولهذا السبب، من المهم بشكل مضاعف أن تقوم ARM بتصحيح الأمور. الآن لهذا العام، أعلنت ARM عن بنية وحدة المعالجة المركزية ARM Cortex-A78 ووحدة معالجة الرسوميات Mali-G78، خلفاء المعالج الرسومي. اللحاء-A77 وحدة المعالجة المركزية، و مالي-G77 GPU على التوالي. وبينما كانت هذه الإعلانات متوقعة، فإن ما لم يكن متوقعًا هو أن تعلن شركة ARM عن نواة أخرى لوحدة المعالجة المركزية على شكل Cortex-X. لسنوات عديدة، تحسر مراجعو التكنولوجيا والمستخدمون على حقيقة أن معماريات وحدة المعالجة المركزية من Apple تتفوق بعدة سنوات على سلسلة Cortex-A من ARM. ومع برنامج Cortex-X CPU وCortex-X1، قد يتغير هذا أخيرًا في عام 2021.
تدرك ARM أن عملائها يطالبون بالمزيد من الحلول والمنتجات بناءً على الاحتياجات المختلفة في قطاعات المنتجات المختلفة. ال اللحاء-A76، على سبيل المثال، يتم استخدامه في SoCs الرئيسية وكذلك في بعض SoCs ذات النطاق المتوسط الأدنى. أقصى أداء لها لم تكن عالية مثل منافسي Apple لأن ARM كانت بحاجة إلى التركيز على PPA (الأداء والقوة والمساحة) أولاً. كانت كفاءة الطاقة وكفاءة الطاقة من الأولويات العليا للشركة بدلاً من الأداء المطلق.
مع Cortex-X1، يتغير هذا.
أعلنت شركة ARM عن برنامج Cortex-X Custom (CXC). يستلزم هذا البرنامج تعاونًا وثيقًا مع فرق ARM الهندسية وشركاء برنامج ARM، الذين يمكنهم تشكيل منتج نهائي لوحدة المعالجة المركزية لتلبية متطلبات السوق المحددة. تلاحظ ARM أن هذا يسمح لشركاء البرنامج بتحديد نقاط الأداء الخاصة بهم خارج "مغلف Cortex-A المعتاد لـ PPA". سيتم تسليم وحدة المعالجة المركزية المخصصة النهائية، التي صممتها وصنعتها ARM، تحت العلامة التجارية ARM Cortex-X. وحدة المعالجة المركزية الأولى كجزء من برنامج CXC هي وحدة المعالجة المركزية ARM Cortex-X1.
تفتخر شركة ARM جدًا بمعالج Cortex-X1، قائلة إنها أقوى وحدة معالجة مركزية Cortex حتى الآن. إنه يوفر تحسينًا في الأداء بنسبة 30٪ مقارنةً بـ Cortex-A77 الحالي. يقال إنه يقدم "الأداء النهائي" للحلول المخصصة من الجيل التالي. جاءت وحدة المعالجة المركزية استجابةً للشركاء الذين أرادوا تحقيق أقصى قدر من الأداء بما يتماشى مع حالات الاستخدام الخاصة بهم.
كما هو متوقع، يعد Cortex-X1 أسرع أيضًا من Cortex-A78 المعلن عنه حديثًا، والذي يقع تحته. الصياغة مهمة هنا. يقول ARM أنه يوفر ترقيات الأداء عند مقارنتها بـ Cortex-A78 مع ما يصل إلى 22% من التحسينات في أداء العدد الصحيح للخيط الواحد. تشير "التحسينات" إلى حقيقة أن التحسينات مرتبطة بدفعات قصيرة من الأداء العالي، وهي الأفضل للتفاعل والاستجابة، وفقًا لـ ARM. من المفترض أن يؤدي هذا إلى تمكين أعلى أداء على الإطلاق للهواتف الذكية والأجهزة ذات الشاشات الكبيرة، ولكن بالنظر إلى الأرقام، فإن Cortex-X1 لا يزال غير قادر على مطابقة Apple A14 القادم، والذي سيتم من خلاله تنافس. ومع ذلك، قد يكون قادرًا على تحقيق نفس مستوى أداء Apple A13 لعام 2019.
يوفر Cortex-X1 تحسينات مضاعفة في أداء التعلم الآلي (ML) مقارنةً بـ A77. يعد هذا تحسنًا ملحوظًا، ويأتي كجزء من حملة ARM الأوسع نطاقًا لمزيد من أداء الحوسبة المحلية.
توفر مجموعة DynamIQ المكونة من 4 أنوية Cortex-A78 و4x Cortex-A55 تحسينات مستدامة في الأداء بنسبة 20% مقارنة بمجموعة 4x Cortex-A77 و4x Cortex-A55. لمزيد من المعلومات حول المطالبة بنسبة 20%، راجع مقالتنا. (نعم، لم تعلن شركة ARM عن خليفة لـ Cortex-A55، للأسف. وقد يأتي في العام المقبل.) ومن ناحية أخرى، يتيح Cortex-X1 قابلية أكبر للتوسع مع تعزيز الأداء الأقصى. يضيف الشركاء 1x Cortex-X1 كجزء من مجموعة DynamIQ إلى جانب 3x Cortex-A8 و4x Cortex-A55 سيحصل على تحسن بنسبة 30% في ذروة الأداء مقارنة بالجيل السابق، وهو إنجاز يستحق العناء مشيرا. تم تصميم A78 خصيصًا لتحقيق الكفاءة، لذا عند دمجه مع Cortex-X1، سيوفر التحرير والسرد أفضل أداء مستدام وذروي. ستصبح هواتف Android الرائدة أسرع كثيرًا.
تقول ARM إن السوق الرئيسي للحلول مع Cortex-X1 هو الهواتف الذكية وعوامل الشكل الجديدة (الهواتف القابلة للطي والأجهزة الكبيرة ذات الشاشات المتعددة). يوفر X1 تجربة مستخدم أسرع مع أوقات تحميل أسرع للتطبيقات واستجابة محسنة لتمرير صفحة الويب. سوف تتحسن التجارب المستندة إلى الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي مع تحسن أداء التعلم الآلي. ومن المتوقع أيضًا أن يعمل جهاز X1 على تحسين حالات الاستخدام مثل الإنتاجية والاتصالات والأمن والانغماس الرقمي المتعدد والألعاب المتقدمة القائمة على الكاميرا وتجارب XR.
ARM Cortex-X1 - بنية وحدة المعالجة المركزية
إن بنية Cortex-X1 هي المكان الذي تصبح فيه الأمور مثيرة للاهتمام. يحتوي على العديد من الترقيات المعمارية الدقيقة التي توفر أعلى مستوى من الأداء. قام Cortex-A76، الذي تم الإعلان عنه في عام 2018، بترقية عرض فك تشفير التعليمات إلى 4 عرضًا من 3 عرضًا لـ Cortex-A75، والذي زاد بدوره من العرض 2 عرضًا لـ Cortex-A73. ومع ذلك، اختار Cortex-A77 الحفاظ على عرض فك التشفير ثابتًا عند 4. تعد شرائح A-series من Apple كبيرة وواسعة، حيث كان عرض فك التشفير لجميع شرائح A-series منذ A11 يبلغ 7 عرضًا، وهو أوسع حتى من بنيات وحدة المعالجة المركزية لسطح المكتب. لقد خطت ARM خطوة أقرب إلى Apple مع Cortex-X1، حيث تمت زيادة عرض النطاق الترددي لفك التشفير بنسبة 25٪ إلى 5 تعليمات يتم فك تشفيرها في كل دورة.
علاوة على ذلك، تقول ARM أن إنتاجية ذاكرة التخزين المؤقت لـ MOP قد زادت بنسبة 33٪ إلى 8 MOP لكل دورة. يحصل محرك Neon الخاص بـ Cortex-X1 على أنبوبين إضافيين يضاعفان قدرته الحسابية مقارنة بالمحرك A78. فيما يتعلق بأحجام ذاكرة التخزين المؤقت، يدعم X1 ذاكرة تخزين مؤقت L1 بسعة 64 كيلو بايت وما يصل إلى 1 ميجا بايت L2، بينما تمت ترقية مجموعة DynamIQ لتدعم الآن 8 ميجا بايت من L3 للحصول على الأداء النهائي. يمكن أيضًا استخدام L3 الأكبر بواسطة A78 عند استخدامه مع Cortex-X1.
يعد Cortex-X1 هو المثال الأول لوحدة المعالجة المركزية Cortex-CPU التي يتم إنتاجها في إطار برنامج CXC. إن الحاجة الأساسية لبرنامج CXC هي دفع الأداء في مظروف خارج Cortex-A PPA. وذلك لأن كل هذا الأداء المتزايد يأتي بتكلفة. يبلغ حجم Cortex-X1 1.5 مرة حجم Cortex-A78. هذا يعني أنها تتمتع بـ PPA أسوأ بالإضافة إلى كفاءة طاقة أسوأ. وبالتالي، فمن غير المرجح أن يتم العثور عليه في أي هاتف متوسط المدى أو ذو ميزانية محدودة، حيث من المحتمل أن يقتصر على الهواتف الرائدة المتطورة. إن السماح للشركاء بالحصول على وحدة المعالجة المركزية الخاصة باحتياجات السوق الخاصة بهم سوف يفرق بين خارطة الطريق وحدات المعالجة المركزية Cortex-A. تجدر الإشارة هنا إلى أن شركاء البرنامج لن يكونوا قادرين على تخصيص أي وحدة معالجة مركزية بشكل مباشر ضمن CXC برنامج. بدلاً من ذلك، يعد برنامج CXC في الأساس خليفة لترخيص "Built for Cortex"، حيث تقوم ARM بإجراء تعديلات بناءً على طلب الشركاء، وتصميم عنوان IP لوحدة المعالجة المركزية ليتم بيعه للشريك. وبهذه الطريقة، تقول ARM إنها ستلبي احتياجات النظام البيئي المتوسع باستمرار.
سرعة الساعة المستهدفة لـ Cortex-X1 هي 3 جيجا هرتز. كانت ARM تستهدف 3 جيجا هرتز منذ A76، وفشلت سرعة الساعة بشكل ملحوظ في تحقيقها. مع ظهور 5nm SoCs القادم، تأمل ARM أن يقوم البائعون أخيرًا بشحن التصميم الأساسي الكبير لـ ARM بسرعة 3 جيجا هرتز. تلاحظ ARM أن كافة تقديرات الأداء كانت مستندة إلى SPECint2006، وهو أحد معايير الصناعة المعيار.
الآفاق
يعد إعلان Cortex-X1 مثيرًا للمشترين الطامحين لهواتف Android الرائدة في عام 2021. لأول مرة منذ عام 2013 وApple A7، ستتمكن ARM من الاقتراب من شرائح Apple A-series من حيث ذروة الأداء. حتى لو لم يتطابق Cortex-X1 مع A14، فسيكون أقرب مما كان عليه في السنوات السبع الماضية.
من المحتمل أن يشتمل معالج Qualcomm Snapdragon 875 القادم على كل من Cortex-X1 بالإضافة إلى Cortex-A78 كجزء من "Prime Core" و"Performance Cores". هايسيليكون ليس في أي موقف لتبني أحدث IP الخاص بـ ARM حيث تم منع TSMC من توريد شرائحها، لذلك لن تحتوي هواتف Huawei على نوى وحدة المعالجة المركزية الجديدة هذا العام، وربما ليس حتى في أوائل العام المقبل. والجدير بالذكر أن سامسونج في وضع قوي يسمح لها باعتماد Cortex-X1 + Cortex-A78 كجزء من معالج Exynos SoC الرائد التالي، والذي سيخلف معالج Cortex-X1 + Cortex-A78. إكسينوس 990. أصدرت شركة Samsung بيانًا قالت فيه إنها "متحمسة للغاية" لرؤية الاتجاه الجديد الذي تتخذه ARM مع برنامج Cortex-X Custom. ينفي Cortex-X1 بشكل أساسي مشروع النوى المخصصة الفاشل من سامسونج. ومن المأمول أن تكون هواتف Galaxy S21/S30 التي تعمل بنظام Exynos في العام المقبل خالية من العيوب الرئيسية أو الثانوية في أداء وحدة المعالجة المركزية مقارنة بالمنافسة التي تعمل بنظام Snapdragon. أخيرًا، من غير المؤكد ما إذا كانت MediaTek ستتبنى Cortex-X1. ال البعد 1000قد يتبنى خليفة A78 فقط، أو يمكنه استخدام مجموعة X1 plus A78 من أجل التنافس المباشر مع Qualcomm. سيتعين علينا أن ننتظر لنرى كيف ستسير الأمور في العام المقبل.
يبدو مستقبل أداء وحدة المعالجة المركزية في Android مشرقًا حتى كأحد كبار منتجي شرائح وحدة المعالجة المركزية يقف على حافة الإغلاق.
المصادر: ARM (1, 2), أناند تك