Η ARM ανακοίνωσε το πρόγραμμα Cortex-X Custom (CXC). Ο πρώτος πυρήνας υψηλής απόδοσης στο πλαίσιο του προσαρμοσμένου προγράμματος είναι ο ARM Cortex-X1. Διαβάστε παρακάτω για να μάθετε περισσότερα!
Κάθε χρόνο, τον Μάιο, η ARM με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο, η οποία ανήκει στην Softbank με έδρα την Ιαπωνία, ανακοινώνει τη νέα της IP IP (πνευματική ιδιοκτησία) για χρήση σε κινητές συσκευές. Αυτή η IP αποτελείται από νέους πυρήνες CPU καθώς και νέες GPU. Το σετ οδηγιών της ARM χρησιμοποιείται σε κάθε smartphone στον κόσμο - είναι μια πολύ σημαντική εταιρεία. Όσον αφορά τις αρχιτεκτονικές του πυρήνα της CPU, από το 2021, κάθε σημαντικός προμηθευτής chip για κινητά θα χρησιμοποιεί το stock IP CPU της ARM (ως Samsung System LSI έχει παραιτηθεί στους προσαρμοσμένους πυρήνες Exynos M). Γι' αυτό, είναι διπλά σημαντικό το ARM να κάνει τα πράγματα σωστά. Τώρα για φέτος, η ARM ανακοίνωσε την αρχιτεκτονική CPU ARM Cortex-A78 και την GPU Mali-G78, τους διαδόχους του Cortex-A77 CPU, και το Mali-G77 GPU αντίστοιχα. Ενώ αυτές οι ανακοινώσεις ήταν αναμενόμενες, αυτό που δεν αναμενόταν ήταν η ARM να ανακοινώσει έναν άλλο πυρήνα CPU με τη μορφή του Cortex-X. Για χρόνια, οι αναθεωρητές τεχνολογίας και οι χρήστες θρηνούν το γεγονός ότι οι αρχιτεκτονικές CPU της Apple είναι πολλά χρόνια μπροστά από τη σειρά Cortex-A της ARM. Με το πρόγραμμα CPU Cortex-X και το Cortex-X1, αυτό μπορεί τελικά να αλλάξει το 2021.
Η ARM γνωρίζει ότι οι πελάτες της απαιτούν περισσότερες λύσεις και προϊόντα που βασίζονται σε διαφορετικές ανάγκες σε διαφορετικά τμήματα προϊόντων. ο Cortex-A76, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται σε ναυαρχίδες SoC καθώς και σε μερικά SoC χαμηλότερης μεσαίας κατηγορίας. Η μέγιστη απόδοση του δεν ήταν τόσο υψηλό όσο οι ανταγωνιστές της Apple επειδή η ARM έπρεπε να επικεντρωθεί στον PPA (απόδοση, ισχύς και περιοχή) πρώτα. Η ενεργειακή απόδοση και η ενεργειακή απόδοση ήταν υψηλότερες προτεραιότητες για την εταιρεία αντί της απόλυτης απόδοσης.
Με το Cortex-X1, αυτό αλλάζει.
Η ARM ανακοίνωσε το πρόγραμμα Cortex-X Custom (CXC). Αυτό το πρόγραμμα συνεπάγεται στενή συνεργασία με τις ομάδες μηχανικών ARM και τους συνεργάτες προγράμματος της ARM, οι οποίοι μπορούν να διαμορφώσουν ένα τελικό προϊόν CPU για να ανταποκριθούν στις συγκεκριμένες απαιτήσεις της αγοράς. Η ARM σημειώνει ότι αυτό επιτρέπει στους συνεργάτες του προγράμματος να ορίζουν τα δικά τους σημεία απόδοσης εκτός του "συνηθισμένου φακέλου Cortex-A του PPA". Η τελευταία προσαρμοσμένη CPU, που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από την ARM, θα παραδοθεί με την επωνυμία ARM Cortex-X. Η πρώτη CPU ως μέρος του προγράμματος CXC είναι η CPU ARM Cortex-X1.
Η ARM είναι πολύ περήφανη για τον Cortex-X1, λέγοντας ότι είναι η πιο ισχυρή CPU Cortex μέχρι σήμερα. Φέρνει 30% μέγιστη βελτίωση απόδοσης σε σχέση με το τρέχον Cortex-A77. Λέγεται ότι προσφέρει "απόλυτη απόδοση" για προσαρμοσμένες λύσεις επόμενης γενιάς. Η CPU ήρθε ως απάντηση σε συνεργάτες που ήθελαν να μεγιστοποιήσουν την απόδοση σύμφωνα με τις δικές τους περιπτώσεις χρήσης.
Το Cortex-X1, όπως ήταν αναμενόμενο, είναι επίσης ταχύτερο από το πρόσφατα ανακοινωμένο Cortex-A78, το οποίο τοποθετείται κάτω από αυτό. Η διατύπωση είναι σημαντική εδώ. Η ARM λέει ότι παρέχει αυξήσεις απόδοσης σε σύγκριση με το Cortex-A78 με έως και 22% βελτιώσεις απόδοσης ακέραιου αριθμού ενός νήματος. Οι "ανυψώσεις" αναφέρονται στο γεγονός ότι οι βελτιώσεις σχετίζονται με σύντομες εκρήξεις υψηλής απόδοσης, οι οποίες είναι οι καλύτερες για αντιδραστικότητα και ανταπόκριση, σύμφωνα με την ARM. Αυτό υποτίθεται ότι θα επιτρέψει την υψηλότερη απόδοση ποτέ για smartphone και συσκευές μεγάλης οθόνης, αλλά ενεργοποιημένη από τους αριθμούς, το Cortex-X1 εξακολουθεί να μην μπορεί να ταιριάξει με το επερχόμενο Apple A14, με το οποίο θα ανταγωνίζομαι. Ωστόσο, μπορεί να είναι σε θέση να σκοράρει στο ίδιο επίπεδο με το Apple A13 του 2019.
Το Cortex-X1 προσφέρει 2x βελτιώσεις απόδοσης μηχανικής εκμάθησης (ML) σε σχέση με το A77. Αυτή είναι μια αξιοσημείωτη βελτίωση και έρχεται ως μέρος της ευρύτερης ώθησης της ARM για περισσότερη τοπική υπολογιστική απόδοση.
Το σύμπλεγμα DynamIQ με πυρήνες 4x Cortex-A78 και 4x Cortex-A55 παρέχει 20% συνεχείς βελτιώσεις απόδοσης σε σχέση με το σύμπλεγμα 4x Cortex-A77 και 4x Cortex-A55. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την αξίωση 20%, ανατρέξτε στο άρθρο μας. (Ναι, η ARM δεν ανακοίνωσε διάδοχο του Cortex-A55, δυστυχώς. Μπορεί να έρθει τον επόμενο χρόνο.) Το Cortex-X1, από την άλλη πλευρά, επιτρέπει μεγαλύτερη επεκτασιμότητα ενώ ενισχύει την κορυφαία απόδοση. Συνεργάτες που προσθέτουν 1x Cortex-X1 ως μέρος του συμπλέγματος DynamIQ μαζί με 3x Cortex-A8 και 4x Cortex-A55 θα έχει 30% βελτίωση στην κορυφαία απόδοση σε σχέση με την προηγούμενη γενιά, κάτι που αξίζει σημειώνοντας. Το A78 είναι ειδικά κατασκευασμένο για αποτελεσματικότητα, οπότε όταν συνδυάζεται με το Cortex-X1, ο συνδυασμός θα προσφέρει την καλύτερη σταθερή και κορυφαία απόδοση. Τα κορυφαία τηλέφωνα Android θα γίνουν πολύ πιο γρήγορα.
Η ARM λέει ότι η βασική αγορά λύσεων με το Cortex-X1 είναι τα smartphone και οι νέοι παράγοντες μορφής (αναδιπλούμενα τηλέφωνα και μεγάλες συσκευές με πολλές οθόνες). Το X1 παρέχει ταχύτερο UX με ταχύτερους χρόνους φόρτωσης εφαρμογών και βελτιωμένη απόκριση στην κύλιση ιστοσελίδων. Οι εμπειρίες που βασίζονται σε τεχνητή νοημοσύνη και ML θα γίνουν καλύτερες με τη βελτίωση της απόδοσης ML. Το X1, όπως ήταν αναμενόμενο, θα βελτιώσει επίσης περιπτώσεις χρήσης όπως παραγωγικότητα, επικοινωνία, ασφάλεια, πολλαπλή ψηφιακή εμβάπτιση, βασισμένη σε κάμερα, προηγμένα παιχνίδια και εμπειρίες XR.
ARM Cortex-X1 - Αρχιτεκτονική CPU
Η αρχιτεκτονική του Cortex-X1 είναι όπου τα πράγματα γίνονται ενδιαφέροντα. Διαθέτει πολυάριθμες μικροαρχιτεκτονικές αναβαθμίσεις που παρέχουν την κορυφαία ώθηση της απόδοσης. Το Cortex-A76, το οποίο ανακοινώθηκε το 2018, αναβάθμισε το πλάτος αποκωδικοποίησης εντολών σε πλάτος 4 από το πλάτος 3 του Cortex-A75, το οποίο, με τη σειρά του, είχε αυξηθεί από το πλάτος 2 πλάτους του Cortex-A73. Ωστόσο, το Cortex-A77 επέλεξε να διατηρήσει το πλάτος αποκωδικοποίησης σταθερό στο πλάτος 4. Τα τσιπ της σειράς A της Apple είναι μεγάλα και φαρδιά, καθώς το πλάτος αποκωδικοποίησης όλων των τσιπ της σειράς Α από το A11 είναι 7-πλάτος, το οποίο είναι ευρύτερο ακόμη και από τις αρχιτεκτονικές CPU επιτραπέζιων υπολογιστών. Η ARM έχει κάνει ένα βήμα πιο κοντά στην Apple με το Cortex-X1, καθώς το εύρος ζώνης αποκωδικοποίησης έχει αυξηθεί κατά 25% σε 5 εντολές που αποκωδικοποιούνται ανά κύκλο.
Επιπλέον, η ARM λέει ότι η απόδοση της κρυφής μνήμης MOP έχει αυξηθεί κατά 33% σε 8 MOP ανά κύκλο. Ο κινητήρας Neon του Cortex-X1 αποκτά δύο επιπλέον σωλήνες που διπλασιάζουν την υπολογιστική του χωρητικότητα σε σχέση με το A78. Όσον αφορά τα μεγέθη της κρυφής μνήμης, το X1 υποστηρίζει 64kB L1 και έως 1MB L2 cache, ενώ το σύμπλεγμα DynamIQ έχει αναβαθμιστεί ώστε να υποστηρίζει πλέον 8MB L3 για απόλυτη απόδοση. Το μεγαλύτερο L3 μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί από το A78 όταν χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με το Cortex-X1.
Το Cortex-X1 είναι το πρώτο παράδειγμα Cortex-CPU που παράγεται στο πλαίσιο του προγράμματος CXC. Η ίδια η ανάγκη του προγράμματος CXC είναι να προωθήσει την απόδοση σε ένα φάκελο έξω από το Cortex-A PPA. Αυτό συμβαίνει επειδή όλη αυτή η αυξημένη απόδοση έχει κόστος. Το Cortex-X1 είναι 1,5 φορές το μέγεθος του Cortex-A78. Αυτό σημαίνει ότι έχει χειρότερο PPA καθώς και χειρότερη ενεργειακή απόδοση. Επομένως, είναι απίθανο να βρεθεί σε κανένα τηλέφωνο μεσαίας κατηγορίας ή οικονομικό, καθώς πιθανότατα θα περιορίζεται σε κορυφαία τηλέφωνα ναυαρχίδας. Επιτρέποντας στους εταίρους να έχουν μια CPU που είναι συγκεκριμένη για τις ανάγκες της αγοράς τους θα διαφοροποιήσει μεταξύ του οδικού χάρτη του CPU Cortex-A. Θα πρέπει να σημειωθεί εδώ ότι οι συνεργάτες προγράμματος δεν θα μπορούν να προσαρμόσουν απευθείας οποιαδήποτε CPU στο πλαίσιο του CXC πρόγραμμα. Αντίθετα, το πρόγραμμα CXC είναι ουσιαστικά ο διάδοχος της άδειας "Built for Cortex", όπου η ARM κάνει τροποποιήσεις κατόπιν αιτήματος των συνεργατών και σχεδιάζει την IP της CPU που θα πωληθεί στον συνεργάτη. Με αυτόν τον τρόπο, η ARM λέει ότι θα καλύψει τις ανάγκες του διαρκώς διευρυνόμενου οικοσυστήματος.
Η στοχευόμενη ταχύτητα ρολογιού του Cortex-X1 είναι 3 GHz. Η ARM στοχεύει τα 3 GHz από το A76 και η ταχύτητα του ρολογιού δεν έχει υλοποιηθεί. Ωστόσο, με την επερχόμενη εμφάνιση των SoC 5nm, η ARM ελπίζει ότι οι πωλητές θα στείλουν επιτέλους τον μεγάλο πυρήνα της ARM στα 3 GHz. Η ARM σημειώνει ότι όλες οι εκτιμήσεις απόδοσης βασίστηκαν στο SPECint2006, το οποίο είναι ένα βιομηχανικό πρότυπο σημείο αναφοράς.
Αποψη
Η ανακοίνωση του Cortex-X1 είναι συναρπαστική για τους επίδοξους αγοραστές ναυαρχίδων τηλεφώνων Android το 2021. Για πρώτη φορά από το 2013 και το Apple A7, η ARM θα είναι σε θέση να πλησιάσει τα τσιπ της σειράς A της Apple όσον αφορά την κορυφαία απόδοση. Ακόμα κι αν το Cortex-X1 δεν ταιριάζει με το A14, θα είναι πιο κοντά από ό, τι ήταν τα τελευταία επτά χρόνια.
Ο επερχόμενος Qualcomm Snapdragon 875 πιθανότατα θα ενσωματώνει τόσο τον Cortex-X1 όσο και τον Cortex-A78 ως μέρος των "Prime Core" και "Performance Cores" του. HiSilicon δεν βρίσκεται σε θέση να υιοθετήσει τη νεότερη IP της ARM, καθώς η TSMC έχει αποκλειστεί από το να της παρέχει τσιπ, έτσι τα τηλέφωνα Huawei δεν θα διαθέτουν τους νέους πυρήνες CPU φέτος, και πιθανότατα ούτε καν στις αρχές του επόμενου έτους. Συγκεκριμένα, η Samsung βρίσκεται σε ισχυρή θέση να υιοθετήσει το Cortex-X1 + Cortex-A78 ως μέρος του επόμενου ναυαρχίδας Exynos SoC, το οποίο θα διαδεχθεί το Exynos 990. Η Samsung δημοσίευσε μια δήλωση στην οποία είπε ότι είναι «πολύ ενθουσιασμένη» που βλέπει τη νέα κατεύθυνση που ακολουθεί η ARM με το πρόγραμμα Cortex-X Custom. Το Cortex-X1 ουσιαστικά αναιρεί το αποτυχημένο εγχείρημα προσαρμοσμένων πυρήνων της Samsung. Ας ελπίσουμε ότι το επόμενο έτος, τα τηλέφωνα Galaxy S21/S30 που τροφοδοτούνται με Exynos θα είναι επιτέλους απαλλαγμένα από μεγάλα ή μικρά ελλείμματα απόδοσης CPU έναντι του ανταγωνισμού που τροφοδοτείται με Snapdragon. Τέλος, είναι αβέβαιο εάν η MediaTek θα υιοθετήσει το Cortex-X1. ο Διάσταση 1000Ο διάδοχος μπορεί να υιοθετήσει μόνο το A78 ή θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει το συνδυασμό X1 plus A78 για να ανταγωνιστεί μετωπικά την Qualcomm. Θα πρέπει να περιμένουμε να δούμε πώς θα πάνε τα πράγματα του χρόνου.
Το μέλλον για την απόδοση της CPU στο Android φαίνεται λαμπρό ακόμη και ως ένας σημαντικός παραγωγός τσιπ CPU βρίσκεται στο χείλος του κλεισίματος.
Πηγές: ARM (1, 2), AnandTech