تعلن شركة ARM عن نواة وحدة المعالجة المركزية Cortex-A77 مع تحسينات في الأداء بنسبة 20-35%

في حدث TechDay السنوي لشركة ARM، أعلنت ARM عن نواة وحدة المعالجة المركزية Cortex-A77. يأتي إعلان Cortex-A77 جنبًا إلى جنب مع الإعلان عن وحدة معالجة الرسوميات ARM Mali-G77، وهي أول وحدة معالجة رسومات تحتوي على بنية وحدة معالجة الرسومات "Valhall" الجديدة تمامًا. نجح هذان المنتجان معًا في تحقيق النجاح في العام الماضي وحدة المعالجة المركزية Cortex-A76 ووحدة معالجة الرسومات Mali-G76 على التوالي.

تعد شركة ARM ومقرها المملكة المتحدة، والتي اشترتها شركة Softbank ومقرها اليابان في عام 2016، واحدة من أهم الشركات في صناعة التكنولوجيا. يتم تشغيل كل هاتف ذكي في العالم بواسطة مجموعة تعليمات ARM. تستخدم شركة Qualcomm ترخيصًا شبه مخصص "Made for Cortex" يسمح للشركة بدمج ترخيص مخصص متغيرات وحدة المعالجة المركزية IP الخاصة بـ ARM في منتجاتها (على سبيل المثال، Kryo 485 Gold هو متغير شبه مخصص لـ اللحاء-A76). مجموعة HiSilicon التابعة لشركة هواوي كان مرخص آخر رفيع المستوى لـ CPU IP الخاص بـ ARM

، باستخدام إصدارات المخزون من نوى وحدة المعالجة المركزية الخاصة بـ ARM، في حين تستخدم Samsung Systems LSI وApple نوى مخصصة بالكامل أعلى مجموعة تعليمات ARM. تقوم Samsung وHiSilicon أيضًا بترخيص وحدات معالجة الرسوميات Mali من ARM لمعالجات SoC الداخلية الخاصة بهما، بينما تختار Qualcomm وApple استخدام حلول GPU المخصصة الخاصة بهما (على سبيل المثال، تستخدم Qualcomm وحدات معالجة الرسومات Adreno الخاصة بها).

ولهذا السبب عندما تصدر ARM إعلانًا جديدًا، فإن ذلك يكون له آثار كبيرة على صناعة الهواتف الذكية. والخبر السار هو أن ARM كانت في طريقها لبعض الوقت الآن عندما يتعلق الأمر بإنشاء بنى معمارية دقيقة جديدة لوحدة المعالجة المركزية. اللحاء-A72، اللحاء-A73، و اللحاء-A75 كانت جميعها تصميمات محترمة عوضت أخطاء Cortex-A57. ومع ذلك، اتخذ Cortex-A76 العام الماضي خطوة أبعد من حيث الأداء حيث وعد "بأداء من فئة الكمبيوتر المحمول" مع تحسين الأداء بنسبة 35٪ مقارنة بـ Cortex-A75 القادر بالفعل. وفقاً لذلك، وعدت شركة Qualcomm بتحسين الأداء بنسبة 45٪ مع Snapdragon 855أكبر زيادة في الأداء لأي Snapdragon SoC في التاريخ.

كان Cortex-A76 ذو أداء عالٍ في مجالات IPC وPPA والكفاءة. كان لديه أفضل PPA في الصناعة بأحجام صغيرة لمساحة القالب. لقد استفادت بالفعل من عملية FinFET ذات 7 نانومتر الممتازة من TSMC، لكن تحسينات IPC التي جلبتها تركت بصماتها أيضًا. تمكنت من التفوق على معالج Exynos M3 المخصص من سامسونج في إكسينوس 9810، على الرغم من وجود عرض فك تشفير أضيق (4 عرضًا مقابل 4 عرضًا). 6 واسعة). حتى إصدار نواة Exynos M4 هذا العام في إكسينوس 9820 لم يكن ذلك كافيًا لانتزاع ميزة أداء ARM (على الرغم من أنه سد الفجوة)، مثل Cortex-A76 لا تزال تتمتع بميزة الأداء والكفاءة على إكسينوس M4. (لقد تم خذلان Exynos أيضًا بسبب عملية التصنيع الرديئة: 8nm LPP مقابل 8nm LPP. 7 نانومتر فينفيت). على وجه الخصوص، تم العثور على كفاءة الطاقة في Cortex-A76 بشكل لا يصدق. تشتمل شرائح SoC التي تستخدم Cortex-A76 على شرائح SoC الرئيسية مثل هايسيليكون كيرين 980 و ال كوالكوم سناب دراجون 855، لكننا بدأنا أيضًا في رؤيته في SoCs متوسطة المدى في شكل كوالكوم أنف العجل 675 و ال أنف العجل 730/730G. وكان التأثير على الأداء فعالا.

في مجال الأجهزة المحمولة، لا يزال Cortex-A76 أدنى من أنوية Apple المخصصة كما هو موضح في Apple A11 وApple A12 من حيث التعليمات لكل ساعة (IPC). ومع ذلك، لم تظهر ARM أي علامة على تباطؤ معدل التحسينات. في أغسطس، كشفت الشركة عن خارطة الطريق الأساسية لوحدة المعالجة المركزية الخاصة بها مع نواة "Deimos" لعام 2019 ونواة "Hercules" لعام 2020، وكلاهما يعتمد على Cortex-A76. ومن المثير للإعجاب أن الشركة وعدت بتحسين الأداء بمعدل نمو سنوي مركب بنسبة 20-25٪ كل عام مع كل شريحة جديدة في عائلة أوستن الأساسية. ARM يتسارع للأمام.

Cortex-A77 هو نواة وحدة المعالجة المركزية "Deimos"، وسيشق طريقه إلى أواخر عام 2019 وأوائل عام 2020 شركة نفط الجنوب الرائدة. إنه تطور لـ Cortex-A76، وهو التكرار الثاني لنواة أوستن عائلة. وحدة المعالجة المركزية هي خليفة معماري دقيق مباشر لـ A76، ومعظم ميزاتها الأساسية هي نفسها. سيتمكن البائعون من ترقية SoC IP دون بذل الكثير من الجهد. فيما يتعلق بالهندسة المعمارية، يظل نواة وحدة المعالجة المركزية ARM v8.2 والتي من المفترض أن يتم إقرانها بنواة Cortex-A55 "الصغيرة" بدلاً من مجموعة DynamIQ Shared Unit (DSU).

أحجام ذاكرة التخزين المؤقت لـ Cortex-A77 هي: 64 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت للتعليمات والبيانات، و256 و512 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2، وما يصل إلى 4 ميجا بايت من ذاكرة التخزين المؤقت المشتركة من المستوى الثالث. يجب أن تأتي تحسينات الأداء من التحسينات المعمارية الدقيقة، حيث من غير المتوقع أن يحدث تردد النواة التغيير (لا يزال ARM يستهدف 3 جيجا هرتز مثل A76، ولكن كما هو الحال مع A76، فمن المحتمل أن نرى البائعين يشحنون تصميمات ذات توقيت أقل النوى). من غير المتوقع أن تكون تحسينات العملية للجيل القادم من SoCs كبيرة كما كانت في عام 2018. (لقد انتقلت TSMC إلى عملية 7nm EUV هذا العام، والتي من المحتمل أن تكون أساس شرائح Kirin وSnapdragon التالية.)

ولذلك، يتمتع Cortex-A77 ببنية دقيقة محسنة تؤدي إلى تحسينات في الأداء بنسبة 20% - 35%. كان A76 مختلفًا عن سابقاته من حيث الهندسة المعمارية، وكان من المفترض أن يكون بمثابة طائرة خط الأساس للتصميمين التاليين في عائلة أوستن الأساسية: Cortex-A77 في عام 2019، و"Hercules" في 2020.

كانت الأهداف الأساسية لـ ARM هي زيادة IPC للهندسة المعمارية بالإضافة إلى الاستمرار في التركيز على تقديم أفضل PPA (القوة والأداء والمساحة) في الصناعة. ستظل مزايا حجم المنطقة وكفاءة استخدام الطاقة في A76 من المزايا بالنسبة إلى A77.

فيما يتعلق بالبنية الدقيقة، فقد تغيرت ARM كثيرًا. على الواجهة الأمامية، يتمتع المركز بنطاق ترددي أعلى مع مضاعفة القدرة على التنبؤ بالعلامة التجارية، وإمكانية تشغيل ماكرو جديدة تعمل بنية ذاكرة التخزين المؤقت كذاكرة تخزين مؤقت لتعليمات L0، وخط أنابيب ALU صحيح جديد، وقوائم انتظار وإصدارات التحميل/التخزين المجددة الإمكانية. هناك أيضًا تحسينات على التعليمات البرمجية الديناميكية، ويتم شرحها بالتفصيل في منشور مدونة ARM. يبقى عرض فك التشفير عند عرض 4.

تحتوي الواجهة الخلفية للنواة أيضًا على تحسينات، وأوصي المستخدمين بقراءتها أناند تك تغطية لمزيد من التفاصيل. أضاف ARM عددًا صحيحًا إضافيًا ALU. كما تم تحسين أدوات الجلب المسبق للبيانات، وهو أمر جيد بالنظر إلى أن هاتف A76 كان يحتوي بالفعل على أدوات جلب مسبق رائعة وفقًا لـ أناند تك. تمت إضافة محركات جلب مسبق إضافية جديدة لتحسين دقة الجلب المسبق. كل هذا مرتبط بنظام الذاكرة الفرعي للنواة، وهو جانب أساسي. يتكون النظام الفرعي للذاكرة لوحدة المعالجة المركزية من زمن وصول الذاكرة وعرض النطاق الترددي للذاكرة.

تعد شركة ARM بتحسينات في الأداء بنسبة 20-35٪ لـ Cortex-A77

وفقًا لـ ARM، يتمتع Cortex-A77 بتحسن في أداء الخيط الفردي بنسبة 20٪ مقارنة بمعالجه. السابق في Geekbench 4، و23% في SPECint2006، و35% في SPECfp2006، و20% في SPECint2017، و25% في SPECfp2017. يتم عرض كل ذلك بتقنية 7 نانومتر وبتردد 3 جيجا هرتز. إذا تم تنفيذ هذه التحسينات، فيمكن للجيل التالي من شرائح SoC توفير بعض الأداء المذهل وتجارب عمر البطارية على الهواتف الذكية المستقبلية. تعتبر تحسينات تنظيم الأسرة، على وجه الخصوص، بمثابة تحسن كبير على مستوى الأجيال. وبطبيعة الحال، لن يخلو A77 من المنافسة، حيث ستعود سامسونج مع Exynos M5 في عام 2020، وقبل ذلك، من المؤكد أن Apple A13 سيكون جزءًا من أجهزة iPhone الجديدة.

تنص ARM أيضًا على أن كفاءة الطاقة في A77 ستظل كما هي في A76 SoCs. ماذا يعني هذا هو أن ذروة الأداء، ستستخدم نوى وحدة المعالجة المركزية نفس كمية الطاقة (المقاسة بالجول) لإكمال مهمة. ومع ذلك، فإن القوة والطاقة مفهومان مختلفان. سيكون لدى A77 زيادة في استخدام الطاقة بشكل خطي مع زيادة الأداء. قد يؤدي هذا إلى مشاكل في حدود TDP في الهواتف. ولمواجهة ذلك، نرى بالفعل البائعين الرئيسيين يعتمدون تكوينات أساسية غير تقليدية كبيرة + متوسطة + صغيرة (2+2+4 في حالة HiSilicon، و1+3+4 في حالة Qualcomm). سيكون A77 أيضًا أكبر بنسبة 17٪ من A76، مما يعني أنه في طريقه إلى الحصول على أفضل PPA في فئته.

لقد كنت من أشد المعجبين بتطبيقات A76، لأنه يعمل بشكل جيد حتى في شرائح SoC متوسطة المدى مثل Snapdragon 675. يعد كل من Snapdragon 855 وKirin 980 من الشركات الرائدة ذات الأداء العالي، ولا أستطيع الانتظار لرؤية مستوى التحسينات التي جلبتها تطبيقات A77 في الجيل القادم من SoCs. تشير ARM إلى أن عملائها الرئيسيين ما زالوا يركزون بشكل كبير على الحصول على أفضل PPA، ومن السهل أن نرى أن الشركة تقدم أفضل الحلول في هذا المجال. اعتبار.

متى سنرى A77 في شركة نفط الجنوب؟ قبل الأحداث المضطربة الأخيرة مع Huawei، كنت سأقول أنه من المتوقع بالتأكيد أن يتميز HiSilicon Kirin 985 بمعالج A77 بالإضافة إلى وحدة معالجة الرسومات Mali-G77 للجيل التالي الحقيقي من SoC في عام 2019. ومع ذلك، مع قرار ARM بقطع العلاقات مع Huawei، أشك في أن هذا ممكن بعد الآن، ما لم يتم حل الوضع القابل للاشتعال مع Huawei في الأسابيع المقبلة. من المحتمل ألا يتم شحن Snapdragon SoC الرائد التالي من Qualcomm إلى المستهلكين حتى الربع الأول من عام 2020، لذلك قد يضطر المستهلكون الذين يتطلعون إلى استخدام أحدث نواة وحدة المعالجة المركزية من ARM إلى الانتظار بعض الوقت.

مصدر: ذراع

عبر: أناند تك