ARM обявява процесорното ядро ​​Cortex-A77 с 20-35% подобрения в производителността

На годишното събитие на ARM TechDay, ARM обяви процесорното ядро ​​Cortex-A77. Съобщението за Cortex-A77 идва заедно с съобщението за Графичен процесор ARM Mali-G77, който е първият GPU, който има чисто новата GPU архитектура "Valhall". Заедно тези два продукта успяват миналогодишния Cortex-A76 CPU и Mali-G76 GPU съответно.

Базираната в Обединеното кралство ARM, закупена от базираната в Япония Softbank през 2016 г., е една от най-важните компании в технологичната индустрия. Всеки смартфон в света се захранва от набор от инструкции на ARM. Qualcomm използва полуперсонализиран лиценз „Made for Cortex“, който позволява на компанията да включи персонализирани варианти на CPU IP на ARM в своите продукти (например Kryo 485 Gold е полуперсонализиран вариант на Cortex-A76). Групата HiSilicon на Huawei беше друг високопоставен лицензополучател на CPU IP на ARM, използвайки стандартни версии на процесорните ядра на ARM, докато Samsung Systems LSI и Apple използват напълно персонализирани ядра върху набора от инструкции на ARM. Samsung и HiSilicon също така лицензират графичните процесори Mali на ARM за своите вътрешни SoC, докато Qualcomm и Apple избират да използват своите персонализирани GPU решения (например Qualcomm използва свои собствени графични процесори Adreno).

Ето защо, когато ARM направи ново съобщение, това има значителни последици за индустрията на смартфоните. Добрата новина е, че ARM е в движение от известно време, когато става въпрос за създаване на нови микроархитектури на процесора. Cortex-A72, Cortex-A73 и Cortex-A75 всички бяха уважавани дизайни, които компенсираха грешките на Cortex-A57. Въпреки това, миналогодишният Cortex-A76 направи крачка отвъд по отношение на производителността, тъй като обеща "производителност от клас лаптоп" с 35% подобрение на производителността спрямо вече способния Cortex-A75. Съответно Qualcomm обеща 45% подобрение на производителността със Snapdragon 855най-големият скок в производителността от всички Snapdragon SoC в историята.

Cortex-A76 беше много добър в областта на IPC, PPA и ефективността. Той имаше най-добрия PPA в индустрията с малки размери на матрицата. Той се възползва от отличния 7nm FinFET процес на TSMC, но IPC подобренията, които донесе, също оставиха своя отпечатък. Той успя да надмине персонализираното ядро ​​Exynos M3 на Samsung в Exynos 9810, въпреки че има по-тясна ширина на декодиране (4-широк срещу. 6-широк). Дори тазгодишното издание на ядрото Exynos M4 в Exynos 9820 не беше достатъчно, за да грабне предимството на ARM в производителността (въпреки че намали разликата), тъй като Cortex-A76 все още се радва на предимство в производителността и ефективността над Exynos M4. (Exynos беше разочарован и от по-лошия производствен процес: 8nm LPP срещу. 7nm FinFET). По-специално, енергийната ефективност на Cortex-A76 е установена като невероятна. SoC, използващи Cortex-A76, включват водещи SoC, като например HiSilicon Kirin 980 и на Qualcomm Snapdragon 855, но започнахме да го виждаме и в SoC от среден клас под формата на Qualcomm Snapdragon 675 и на Snapdragon 730/730G. Въздействието върху производителността е ефективно.

В мобилното пространство Cortex-A76 все още е по-нисък от персонализираните ядра на Apple, както се вижда на Apple A11 и Apple A12 по отношение на инструкции за такт (IPC). ARM обаче не показва признаци на забавяне на скоростта на подобрения. През август компанията разкри своята пътна карта за процесорно ядро ​​с ядро ​​„Deimos“ за 2019 г. и ядро ​​„Hercules“ за 2020 г., като и двете са базирани на Cortex-A76. Впечатляващо, компанията обеща 20-25% CAGR подобрение на производителността всяка година с всеки нов чипсет в основното семейство Austin. ARM ускорява напред.

Cortex-A77 е процесорното ядро ​​"Deimos" и ще си проправи път до края на 2019 г. и началото на 2020 г. водещи SoC. Това е еволюция на Cortex-A76 и е втората итерация на ядрото Austin семейство. Процесорът е директен микроархитектурен наследник на A76 и повечето от основните му характеристики са същите. Доставчиците ще могат да надграждат SoC IP без много усилия. По отношение на архитектурата, остава ARM v8.2 CPU ядро, което е предназначено да бъде сдвоено с Cortex-A55 „малко“ ядро ​​вместо клъстер DynamIQ Shared Unit (DSU).

Размерите на кеша на Cortex-A77 са: 64KB L1 кешове за инструкции и данни, 256 и 512KB L2 кешове и до 4MB споделен L3 кеш. Подобренията в производителността ще трябва да дойдат от микроархитектурни подобрения, тъй като честотата на ядрото не се очаква да промяна (ARM все още е насочен към 3GHz като A76, но както при A76, вероятно ще видим доставчиците да доставят проекти с по-ниска тактова честота ядра). Подобренията на процесите за следващото поколение SoC не се очаква да бъдат толкова големи, колкото бяха през 2018 г. (TSMC премина към 7nm EUV процес тази година, който вероятно ще бъде в основата на следващите чипсети Kirin и Snapdragon.)

Следователно Cortex-A77 има подобрена микроархитектура, която води до 20%-35% подобрения на производителността. A76 беше различен от своите предшественици по отношение на архитектурата и беше предназначен да служи като базова линия за следващите два дизайна в основното семейство Austin: Cortex-A77 през 2019 г. и "Hercules" през 2020.

Основните цели на ARM бяха да увеличи IPC на архитектурата, както и да продължи да се фокусира върху предоставянето на най-доброто PPA (мощност, производителност и площ) в индустрията. Размерът на площта и предимствата на енергийната ефективност на A76 все още ще останат предимства за A77.

По отношение на микроархитектурата, ARM се промени доста. В предния край ядрото има по-висока честотна лента на извличане с удвояване на способността за предсказване на марката, нова макро-OP структура на кеша, действаща като L0 кеш за инструкции, нов конвейер с целочислени ALU и преработени опашки за зареждане/съхранение и проблем способност. Има и динамични оптимизации на кода и те са обяснени подробно в публикацията в блога на ARM. Ширината на декодиране остава 4-широка.

Бек-ендът на ядрото също съдържа подобрения и препоръчвам на потребителите да прочетат на AnandTech покритие за много повече подробности. ARM добави допълнителен ALU с цяло число. Предварителните извличане на данни също са подобрени, което е добра новина, като се има предвид, че A76 вече имаше превъзходни предварителни извличания според AnandTech. Добавени са нови допълнителни машини за предварително извличане, за да се подобри точността на предварителното извличане. Всичко това е свързано с подсистемата на паметта на ядрото, което е фундаментален аспект. Подсистемата на паметта на процесора се състои от латентност на паметта и честотна лента на паметта.

ARM обещава 20-35% подобрения на производителността за Cortex-A77

Според ARM, Cortex-A77 има 20% IPC подобрение на производителността на една нишка спрямо своя предшественик в Geekbench 4, 23% в SPECint2006, 35% в SPECfp2006, 20% в SPECint2017 и 25% в SPECfp2017. Всички те са проектирани по 7nm процес и на 3GHz честота. Ако тези подобрения се осъществят, следващото поколение SoC може да осигури невероятна производителност и живот на батерията на бъдещите смартфони. По-специално подобренията на FP са значително подобрение за поколенията. Разбира се, A77 няма да е без конкуренция, тъй като Samsung ще се върне с Exynos M5 през 2020 г., а преди това A13 на Apple със сигурност ще бъде част от новите iPhone.

ARM също така заявява, че енергийната ефективност на A77 ще остане същата като на A76 SoC. Какво означава това е, че пикова производителност, процесорните ядра ще използват същото количество енергия (измерено в джаули), за да завършат задача. Силата и енергията обаче са две различни понятия. A77 ще има увеличено потребление на енергия, което е линейно с повишената производителност. Това може да доведе до проблеми с ограниченията на TDP в телефоните. За да противодействат на това, вече виждаме, че основните доставчици приемат големи + средни + малки нетрадиционни конфигурации на ядрото (2+2+4 в случая на HiSilicon и 1+3+4 в случая на Qualcomm). A77 също ще бъде със 17% по-голям от A76, което означава, че е на път да има най-доброто PPA в класа.

Бях голям фен на реализациите на A76, тъй като той просто работи толкова добре дори в SoC от среден клас като Snapdragon 675. И двата Snapdragon 855 и Kirin 980 са водещи SoC с висока производителност и нямам търпение да видя нивото на подобрения, донесени от внедряванията на A77 в следващо поколение SoC. ARM заявява, че основните му клиенти все още силно се фокусират върху най-доброто PPA и е лесно да се види, че компанията предоставя най-добрите решения в това отношение.

Кога ще видим A77 в SoC? Преди скорошните бурни събития с Huawei, бих казал, че HiSilicon Kirin 985 със сигурност ще се очаква да включва A77, както и Mali-G77 GPU за истинско следващо поколение SoC през 2019 г. Въпреки това, тъй като ARM реши да прекъсне връзките си с Huawei, се съмнявам дали това вече е възможно, освен ако възпламенимата ситуация с Huawei не бъде разрешена през следващите седмици. Следващият водещ Snapdragon SoC на Qualcomm вероятно няма да бъде доставен до потребителите до първото тримесечие на 2020 г., така че потребителите, които искат да използват най-новото процесорно ядро ​​на ARM, може да трябва да изчакат известно време.

Източник: ARM

Чрез: AnandTech