ARM обяви програмата Cortex-X Custom (CXC). Първото високопроизводително ядро по персонализираната програма е ARM Cortex-X1. Прочетете, за да научите повече!
Всяка година през май базираната в Обединеното кралство ARM, собственост на базираната в Япония Softbank, обявява своя нов Mobile IP (интелектуална собственост) за използване в мобилни устройства. Този IP се състои от нови процесорни ядра, както и нови графични процесори. Наборът от инструкции на ARM се използва във всеки смартфон в света - това е изключително важна компания. По отношение на архитектурите на ядрото на процесора, от 2021 г. всеки голям доставчик на мобилни чипове ще използва основния IP на процесора на ARM (като Samsung System LSI се е отказал на неговите персонализирани ядра Exynos M). Ето защо е двойно по-важно ARM да оправи нещата. Сега за тази година ARM обяви ARM Cortex-A78 CPU архитектурата и Mali-G78 GPU, наследниците на Cortex-A77 CPU и Мали-G77 GPU съответно. Въпреки че тези съобщения се очакваха, това, което не се очакваше, беше ARM да обяви друго CPU ядро под формата на Cortex-X. Години наред технически рецензенти и потребители се оплакваха от факта, че процесорните архитектури на Apple са с няколко години пред серията Cortex-A на ARM. С програмата Cortex-X CPU и Cortex-X1 това най-накрая може да се промени през 2021 г.
ARM знае, че клиентите му изискват повече решения и продукти, базирани на различни нужди в различни продуктови сегменти. The Cortex-A76, например, се използва във водещи SoC, както и в някои SoC от по-нисък среден клас. Максималната му производителност не беше толкова висок, колкото конкурентите на Apple, защото ARM трябваше да се съсредоточи върху PPA (производителност, мощност и площ) първи. Енергийната ефективност и енергийната ефективност бяха по-високи приоритети за компанията вместо абсолютната производителност.
С Cortex-X1 това се променя.
ARM обяви програмата Cortex-X Custom (CXC). Тази програма включва тясно сътрудничество с инженерните екипи на ARM и програмните партньори на ARM, които могат да оформят краен CPU продукт, за да отговори на специфичните изисквания на пазара. ARM отбелязва, че това позволява на програмните партньори да определят свои собствени точки на ефективност извън „обичайния Cortex-A плик на PPA“. Окончателният персонализиран CPU, проектиран и изработен от ARM, ще бъде доставен под марката ARM Cortex-X. Първият CPU като част от програмата CXC е ARM Cortex-X1 CPU.
ARM много се гордее с Cortex-X1, като казва, че това е най-мощният Cortex CPU досега. Той носи 30% подобрение на върховата производителност спрямо текущия Cortex-A77. Твърди се, че носи "най-добра производителност" за персонализирани решения от следващо поколение. Процесорът дойде в отговор на партньори, които искаха да увеличат максимално производителността в съответствие със собствените си случаи на употреба.
Cortex-X1, както се очакваше, също е по-бърз от наскоро обявения Cortex-A78, който се намира под него. Тук формулировката е важна. ARM казва, че предоставя повишаване на производителността в сравнение с Cortex-A78 с до 22% подобрения в производителността на еднонишковите цели числа. „Подобренията“ се отнасят до факта, че подобренията са свързани с кратки изблици на висока производителност, които са най-добри за реактивност и отзивчивост, според ARM. Предполага се, че това ще позволи най-високата производителност досега за смартфони и устройства с голям екран, но нататък предвид числата, Cortex-X1 все още няма да може да се сравни с предстоящия Apple A14, с който ще състезавам се. Въпреки това може да успее да се изравни с Apple A13 от 2019 г.
Cortex-X1 предлага 2x подобрения в производителността на машинното обучение (ML) спрямо A77. Това е забележително подобрение и идва като част от по-широкия стремеж на ARM за повече локална изчислителна производителност.
Клъстерът DynamIQ от 4x Cortex-A78 и 4x Cortex-A55 ядра осигурява 20% устойчиви подобрения на производителността спрямо 4x Cortex-A77 и 4x Cortex-A55 клъстера. За повече информация относно искането за 20% вижте нашата статия. (Да, ARM не обяви наследник на Cortex-A55, за съжаление. Може да дойде следващата година.) Cortex-X1, от друга страна, позволява по-голяма скалируемост, като същевременно повишава върховата производителност. Партньори, добавящи 1x Cortex-X1 като част от клъстера DynamIQ заедно с 3x Cortex-A8 и 4x Cortex-A55 ще получи 30% подобрение на пиковата производителност спрямо предишното поколение, което си заслужава отбелязвайки. A78 е специално направен за ефективност, така че когато се комбинира с Cortex-X1, комбото ще осигури най-добрата устойчива и върхова производителност. Водещите телефони с Android ще станат много по-бързи.
ARM казва, че ключовият пазар за решения с Cortex-X1 са смартфони и нови форм фактори (сгъваеми телефони и големи устройства с много екрани). X1 осигурява по-бърз UX с по-бързо време за зареждане на приложения и подобрена реакция при превъртане на уеб страници. Изживяванията, базирани на AI и ML, ще станат по-добри с подобряването на производителността на ML. Предсказуемо X1 ще подобри и случаите на използване като производителност, комуникация, сигурност, многократно цифрово потапяне, базирано на камера, усъвършенствани игри и XR изживявания.
ARM Cortex-X1 - CPU архитектура
Архитектурата на Cortex-X1 е мястото, където нещата стават интересни. Той има многобройни микроархитектурни надстройки, които осигуряват това върхово повишаване на производителността. Cortex-A76, който беше обявен през 2018 г., надстрои ширината на декодиране на инструкциите до 4-широка от 3-широката на Cortex-A75, която на свой ред беше увеличена от 2-широката ширина на Cortex-A73. Въпреки това, Cortex-A77 избра да запази ширината на декодиране постоянна на 4-широка. Чиповете от A-серията на Apple са големи и широки, тъй като ширината на декодиране на всички чипове от A-серия след A11 е 7-широка, което е по-широко дори от архитектурите на CPU за настолни компютри. ARM направи крачка по-близо до Apple с Cortex-X1, тъй като честотната лента на декодиране е увеличена с 25% до 5 инструкции, декодирани на цикъл.
Освен това ARM казва, че пропускателната способност на MOP кеша е увеличена с 33% до 8 MOP на цикъл. Неоновият двигател на Cortex-X1 получава две допълнителни тръби, които удвояват неговия изчислителен капацитет спрямо A78. По отношение на размерите на кеша, X1 поддържа 64kB L1 и до 1MB L2 кеш, докато клъстерът DynamIQ е надстроен, за да поддържа 8MB L3 за максимална производителност. По-големият L3 може да се използва и от A78, когато се използва в комбинация с Cortex-X1.
Cortex-X1 е първият пример за Cortex-CPU, произведен по програмата CXC. Самата необходимост от програмата CXC е да издигне производителността до обвивка извън Cortex-A PPA. Това е така, защото цялата тази повишена производителност си има цена. Cortex-X1 е 1,5 пъти по-голям от Cortex-A78. Това означава, че има по-лош PPA, както и по-лоша енергийна ефективност. Поради това е малко вероятно да се намери в който и да е телефон от среден или бюджетен клас, тъй като вероятно ще бъде ограничен до водещите телефони от висок клас. Разрешаването на партньорите да имат процесор, който е специфичен за техните пазарни нужди, ще направи разлика между пътната карта на Cortex-A процесори. Тук трябва да се отбележи, че партньорите по програмата няма да могат директно да персонализират нито един CPU под CXC програма. Вместо това програмата CXC по същество е наследник на лиценза „Създаден за Cortex“, където ARM прави модификации по искане на партньори и проектира IP адреса на процесора, който да бъде продаден на партньора. По този начин ARM казва, че ще отговори на нуждите на непрекъснато разширяващата се екосистема.
Целевата тактова честота на Cortex-X1 е 3GHz. ARM се е насочил към 3GHz от A76, а тактовата честота не успя да се материализира. С предстоящото навлизане на 5nm SoC обаче, ARM се надява, че доставчиците най-накрая ще доставят големия основен дизайн на ARM на 3GHz. ARM отбелязва, че всички оценки на производителността са базирани на SPECint2006, който е индустриален стандарт бенчмарк.
Outlook
Съобщението на Cortex-X1 е вълнуващо за амбициозните купувачи на водещи телефони с Android през 2021 г. За първи път от 2013 г. и Apple A7, ARM ще може да се доближи до A-серията чипове на Apple по отношение на върхова производителност. Дори ако Cortex-X1 не съвпада с A14, той ще бъде по-близо, отколкото беше през последните седем години.
Предстоящият Qualcomm Snapdragon 875 вероятно ще включва както Cortex-X1, така и Cortex-A78 като част от своите „Prime Core“ и „Performance Cores“. HiSilicon е в никаква позиция да приеме най-новия IP на ARM, тъй като на TSMC е забранено да му доставя чипове, така че телефоните на Huawei няма да разполагат с новите CPU ядра тази година и вероятно дори в началото на следващата година. За отбелязване е, че Samsung е в силна позиция да приеме Cortex-X1 + Cortex-A78 като част от следващия флагмански Exynos SoC, който ще наследи Exynos 990. Samsung пусна изявление, в което каза, че е „много развълнуван“ да види новата посока, която ARM поема с програмата Cortex-X Custom. Cortex-X1 по същество отрича неуспешното начинание на Samsung с персонализирани ядра. Можем да се надяваме, че през следващата година телефоните Galaxy S21/S30, захранвани от Exynos, най-накрая ще бъдат освободени от големи или малки дефицити в производителността на процесора спрямо конкуренцията, захранвана от Snapdragon. И накрая, не е сигурно дали MediaTek ще приеме Cortex-X1. The Размер 1000Наследникът на може да приеме само A78 или може да се насочи към комбинацията X1 плюс A78, за да се конкурира директно с Qualcomm. Ще трябва да изчакаме, за да видим как ще се развият нещата през следващата година.
Бъдещето за производителността на процесора в Android изглежда светло дори като един голям производител на процесорни чипове стои на ръба на затварянето.
Източници: ARM (1, 2), AnandTech