ARM anuncia el núcleo de CPU Cortex-A77 con mejoras de rendimiento del 20-35%

En el evento anual TechDay de ARM, ARM anunció el núcleo de CPU Cortex-A77. El anuncio de Cortex-A77 llega junto con el anuncio del GPU ARM Mali-G77, que es la primera GPU que tiene la nueva arquitectura de GPU "Valhall". Juntos, estos dos productos triunfan el año pasado. CPU Cortex-A76 y GPU Mali-G76 respectivamente.

ARM, con sede en el Reino Unido, comprada por Softbank con sede en Japón en 2016, es una de las empresas más importantes de la industria tecnológica. Todos los teléfonos inteligentes del mundo funcionan con el conjunto de instrucciones de ARM. Qualcomm utiliza una licencia semipersonalizada "Made for Cortex" que permite a la empresa incorporar variantes de la CPU IP de ARM en sus productos (por ejemplo, el Kryo 485 Gold es una variante semipersonalizada del Corteza-A76). El grupo HiSilicon de Huawei era otro licenciatario de alto perfil de la IP de CPU de ARM

, utilizando versiones estándar de los núcleos de CPU de ARM, mientras que Samsung Systems LSI y Apple utilizan núcleos totalmente personalizados además del conjunto de instrucciones de ARM. Samsung y HiSilicon también obtienen licencias de las GPU Mali de ARM para sus SoC internos, mientras que Qualcomm y Apple optan por sus soluciones de GPU personalizadas (por ejemplo, Qualcomm usa sus propias GPU Adreno).

Es por eso que cuando ARM hace un nuevo anuncio, tiene implicaciones importantes en la industria de los teléfonos inteligentes. La buena noticia es que ARM ha estado en racha desde hace un tiempo cuando se trata de crear nuevas microarquitecturas de CPU. Cortex-A72, Cortex-A73 y Corteza-A75 Todos fueron diseños respetables que compensaron los errores del Cortex-A57. Sin embargo, el Cortex-A76 del año pasado dio un paso más en términos de rendimiento, ya que prometía "rendimiento de clase portátil" con una mejora de rendimiento del 35% sobre el ya capaz Cortex-A75. Respectivamente, Qualcomm prometió una mejora de rendimiento del 45% con el Snapdragon 855el mayor aumento de rendimiento de cualquier SoC Snapdragon en la historia.

El Cortex-A76 tuvo un alto rendimiento en los campos de IPC, PPA y eficiencia. Tenía el mejor PPA de la industria con tamaños de área de matriz pequeños. Se benefició del excelente proceso FinFET de 7 nm de TSMC, pero las mejoras de IPC que aportó también dejaron su huella. Logró superar al núcleo personalizado Exynos M3 de Samsung en el Exynos 9810, a pesar de tener un ancho de decodificación más estrecho (4 anchos vs. 6 de ancho). Incluso el lanzamiento de este año del núcleo Exynos M4 en el Exynos 9820 no fue suficiente para arrebatarle la ventaja de rendimiento a ARM (aunque sí cerró la brecha), ya que el Cortex-A76 todavía disfruta de una ventaja de rendimiento y eficiencia sobre el Exynos M4. (El Exynos también se vio decepcionado por un proceso de fabricación inferior: LPP de 8 nm vs. FinFET de 7 nm). En particular, se ha descubierto que la eficiencia energética del Cortex-A76 es increíble. Los SoC que utilizan Cortex-A76 incluyen SoC emblemáticos como el HiSilicon Kirin 980 y el Qualcomm Snapdragon 855, pero también hemos empezado a verlo en SoC de gama media en forma de Qualcomm Snapdragon 675 y el Snapdragon 730/730G. El impacto en el rendimiento ha sido efectivo.

En el espacio móvil, el Cortex-A76 sigue siendo inferior a los núcleos personalizados de Apple como se ve en el Apple A11 y el Apple A12 en términos de instrucciones por reloj (IPC). ARM, sin embargo, no ha mostrado signos de desacelerar su ritmo de mejoras. En agosto, la compañía dio a conocer su hoja de ruta de núcleos de CPU con un núcleo "Deimos" para 2019 y un núcleo "Hércules" para 2020, ambos basados ​​en Cortex-A76. Sorprendentemente, la compañía prometió una mejora CAGR en el rendimiento del 20-25% cada año con cada nuevo chipset de la familia principal de Austin. ARM está avanzando rápidamente.

El Cortex-A77 es el núcleo de la CPU "Deimos" y llegará a finales de 2019 y principios de 2020. SoC emblemáticos. Es una evolución del Cortex-A76 y es la segunda iteración del núcleo Austin. familia. La CPU es un sucesor microarquitectónico directo del A76 y la mayoría de sus características principales son las mismas. Los proveedores podrán actualizar la IP del SoC sin mucho esfuerzo. En términos de arquitectura, sigue siendo un núcleo de CPU ARM v8.2 que debe combinarse con un núcleo "pequeño" Cortex-A55 en lugar de un clúster de unidad compartida (DSU) DynamIQ.

Los tamaños de caché del Cortex-A77 son: cachés de datos e instrucciones L1 de 64 KB, cachés L2 de 256 y 512 KB y caché L3 compartido de hasta 4 MB. Las mejoras de rendimiento tendrán que provenir de mejoras en la microarquitectura, ya que no se espera que la frecuencia del núcleo aumente. cambio (ARM todavía apunta a 3 GHz como el A76, pero al igual que con el A76, es probable que veamos que los proveedores envíen diseños con frecuencias más bajas núcleos). No se espera que las mejoras de proceso para la próxima generación de SoC sean tan importantes como lo fueron en 2018. (TSMC pasó a un proceso EUV de 7 nm este año, que probablemente será la base de los próximos conjuntos de chips Kirin y Snapdragon).

Por lo tanto, el Cortex-A77 tiene una microarquitectura mejorada que resulta en mejoras de rendimiento del 20% al 35%. El A76 se diferenciaba de sus predecesores en términos de arquitectura y estaba destinado a servir como línea de base para los próximos dos diseños de la familia principal de Austin: el Cortex-A77 en 2019 y "Hércules" en 2020.

Los objetivos principales de ARM eran aumentar el IPC de la arquitectura y continuar enfocándose en brindar el mejor PPA (potencia, rendimiento y área) de la industria. El tamaño del área y las ventajas de eficiencia energética de la A76 seguirán siendo ventajas para la A77.

En términos de microarquitectura, ARM ha cambiado bastante. En el front-end, el núcleo tiene un mayor ancho de banda de búsqueda con una capacidad de predicción de marca duplicada, una nueva macro-OP estructura de caché que actúa como caché de instrucciones L0, una nueva canalización ALU de enteros y colas y problemas de carga/almacenamiento renovados. capacidad. También hay optimizaciones de código dinámico, y se explican en detalle en la publicación del blog de ARM. El ancho de decodificación permanece en 4 anchos.

El back-end del núcleo también contiene mejoras, y recomiendo a los usuarios leer AnandTech cobertura para muchos más detalles. ARM ha agregado una ALU entera adicional. También se han mejorado los captadores previos de datos, lo cual es una buena noticia teniendo en cuenta que el A76 ya tenía excelentes captadores previos según anandtech. Se han agregado nuevos motores de captación previa adicionales para mejorar la precisión de la captación previa. Todo esto está relacionado con el subsistema de memoria del núcleo, que es un aspecto fundamental. El subsistema de memoria de una CPU se compone de latencia de memoria y ancho de banda de memoria.

ARM promete mejoras de rendimiento del 20-35% para el Cortex-A77

Según ARM, el Cortex-A77 tiene una mejora del rendimiento de un solo subproceso IPC del 20% con respecto a su predecesor en Geekbench 4, 23% en SPECint2006, 35% en SPECfp2006, 20% en SPECint2017 y 25% en SPECfp2017. Todos estos se proyectan en un proceso de 7 nm y a una frecuencia de 3 GHz. Si estas mejoras se llevan a cabo, los SoC de próxima generación podrían impulsar experiencias sorprendentes de rendimiento y duración de la batería en futuros teléfonos inteligentes. Las mejoras en FP, en particular, suponen un importante avance generacional. Por supuesto, el A77 no estará exento de competencia, ya que Samsung volverá con el Exynos M5 en 2020, y antes de eso, es seguro que el A13 de Apple será parte de los nuevos iPhones.

ARM también afirma que la eficiencia energética del A77 seguirá siendo la misma que la de los SoC A76. Lo que esto significa es ese rendimiento máximo, los núcleos de la CPU utilizarán la misma cantidad de energía (medida en julios) para completar un tarea. Sin embargo, potencia y energía son dos conceptos diferentes. El A77 tendrá un mayor uso de energía que es lineal con el mayor rendimiento. Esto puede provocar problemas con los límites de TDP en los teléfonos. Para contrarrestar esto, ya estamos viendo que los principales proveedores adoptan configuraciones de núcleos grandes + medianos + pequeños no convencionales (2+2+4 en el caso de HiSilicon y 1+3+4 en el caso de Qualcomm). El A77 también será un 17% más grande que el A76, lo que significa que está en camino de seguir teniendo el mejor PPA de su clase.

He sido un gran admirador de las implementaciones del A76, ya que funciona muy bien incluso en SoC de gama media como el Snapdragon 675. El Snapdragon 855 y el Kirin 980 son SoC emblemáticos de alto rendimiento y no puedo esperar a ver el nivel de mejoras aportadas por las implementaciones del A77 en el SoC de próxima generación. ARM afirma que sus principales clientes todavía se están centrando en gran medida en tener el mejor PPA, y es fácil ver que la empresa ofrece las mejores soluciones en este respecto.

¿Cuándo veremos el A77 en un SoC? Antes de los recientes y tumultuosos eventos con Huawei, habría dicho que seguramente se esperaría que el HiSilicon Kirin 985 presentara el A77 y la GPU Mali-G77 para un verdadero SoC de próxima generación en 2019. Sin embargo, dado que ARM decidió cortar los lazos con Huawei, dudo que esto ya sea posible, a menos que la situación combustible con Huawei se resuelva en las próximas semanas. El próximo SoC Snapdragon insignia de Qualcomm probablemente no se enviará a los consumidores hasta el primer trimestre de 2020, por lo que los consumidores que deseen utilizar el núcleo de CPU más nuevo de ARM pueden tener que esperar un tiempo.

Fuente: BRAZO

A través de: anandtech