ARM julkistaa Cortex-A77 CPU-ytimen 20-35 % suorituskyvyn parannuksella

ARM: n vuosittaisessa TechDay-tapahtumassa ARM on julkistanut Cortex-A77 CPU-ytimen. Cortex-A77:n ilmoitus tulee ilmoituksen rinnalla ARM Mali-G77 GPU, joka on ensimmäinen GPU, jossa on upouusi "Valhall" GPU-arkkitehtuuri. Yhdessä nämä kaksi tuotetta menestyvät viime vuonna Cortex-A76 CPU ja Mali-G76 GPU vastaavasti.

Iso-Britanniassa toimiva ARM, jonka Japanilainen Softbank osti vuonna 2016, on yksi teknologiateollisuuden tärkeimmistä yrityksistä. Jokainen älypuhelin maailmassa saa virtansa ARM: n ohjesarjasta. Qualcomm käyttää osittain räätälöityä "Made for Cortex" -lisenssiä, jonka avulla yritys voi sisällyttää mukautettuja muunnelmia ARM: n prosessorin IP-osoitteesta sen tuotteissa (esimerkiksi Kryo 485 Gold on puoliksi mukautettu muunnos Cortex-A76). Huawein HiSilicon-ryhmä oli toinen korkean profiilin ARM: n CPU IP: n lisenssinhaltija, joissa käytetään ARM: n CPU-ytimien varastoversioita, kun taas Samsung Systems LSI ja Apple käyttävät täysin mukautettuja ytimiä ARM: n ohjesarjan lisäksi. Samsung ja HiSilicon lisensoivat myös ARM: n Mali-grafiikkasuorittimia sisäisiin SoC-järjestelmiinsä, kun taas Qualcomm ja Apple valitsevat mukautetun GPU-ratkaisunsa (esimerkiksi Qualcomm käyttää omia Adreno-grafiikkasuorittimiaan).

Tästä syystä kun ARM tekee uuden ilmoituksen, sillä on merkittäviä vaikutuksia älypuhelinteollisuuteen. Hyvä uutinen on, että ARM on ollut mukana jo jonkin aikaa uusien suorittimen mikroarkkitehtuurien tekemisessä. Cortex-A72, Cortex-A73 ja Cortex-A75 olivat kaikki kunnioitettavia malleja, jotka kompensoivat Cortex-A57:n virheet. Viime vuoden Cortex-A76 otti kuitenkin askeleen pidemmälle suorituskyvyn suhteen, koska se lupasi "kannettavien tietokoneiden luokan suorituskyvyn" 35 prosentin suorituskyvyn parannuksella verrattuna jo kykenevään Cortex-A75:een. Asianmukaisesti, Qualcomm lupasi 45 prosentin suorituskyvyn parannuksen Snapdragon 855:n kanssahistorian suurin Snapdragon SoC: n suorituskyky.

Cortex-A76 oli huippusuorittaja IPC: n, PPA: n ja tehokkuuden aloilla. Sillä oli alan paras PPA pienillä muottipinta-aloilla. Se hyötyi TSMC: n erinomaisesta 7nm FinFET-prosessista, mutta myös sen tuomat IPC-parannukset tekivät jälkensä. Se onnistui ylittämään Samsungin mukautetun Exynos M3 -ytimen Exynos 9810, vaikka sillä on kapeampi dekoodausleveys (4 leveä vs. 6 leveä). Jopa tämän vuoden Exynos M4 -ytimen julkaisu Exynos 9820 ei riittänyt nappaamaan ARM: n suorituskykyetua (vaikka se pienensi eroa), sillä Cortex-A76 nauttii edelleen suorituskyvystä ja tehokkuudesta Exynos M4:n yli. (Exynosin pettyi myös huonompi valmistusprosessi: 8nm LPP vs. 7nm FinFET). Erityisesti Cortex-A76:n energiatehokkuus on todettu uskomattomaksi. Cortex-A76:ta käyttävät SoC: t sisältävät lippulaiva SoC: t, kuten HiSilicon Kirin 980 ja Qualcomm Snapdragon 855, mutta olemme alkaneet nähdä sen myös keskitason SoC: issa muodossa Qualcomm Snapdragon 675 ja Snapdragon 730/730G. Vaikutus suorituskykyyn on ollut tehokas.

Mobiilitilassa Cortex-A76 on edelleen huonompi kuin Applen mukautetut ytimet, kuten Apple A11:ssä ja Apple A12:ssa näkyy ohjeiden per kello (IPC) suhteen. ARM ei kuitenkaan ole osoittanut merkkejä parannusvauhtinsa hidastamisesta. Elokuussa yritys julkisti CPU-ytimen etenemissuunnitelmansa, jossa on "Deimos"-ydin vuodelle 2019 ja "Hercules"-ydin vuodelle 2020, molemmat perustuvat Cortex-A76:een. Vaikuttavaa on, että yritys lupasi 20-25 % CAGR-parannuksen suorituskyvyssä joka vuosi jokaisella uudella Austin-ydinperheen piirisarjalla. ARM kiihtyy eteenpäin.

Cortex-A77 on "Deimosin" CPU-ydin, ja se on tulossa vuoden 2019 lopulle ja 2020 alkupuolelle lippulaiva SoC: t. Se on Cortex-A76:n evoluutio, ja se on Austin-ytimen toinen iteraatio. perhe. Prosessori on A76:n suora mikroarkkitehtoninen seuraaja, ja suurin osa sen ydinominaisuuksista on samat. Toimittajat voivat päivittää SoC IP: n ilman paljon vaivaa. Arkkitehtuuriltaan se on edelleen ARM v8.2 -suoritinydin, joka on tarkoitettu yhdistettäväksi Cortex-A55 "pienen" ytimen kanssa DynamIQ Shared Unit (DSU) -klusterin sijaan.

Cortex-A77:n välimuistikoot ovat: 64 kilotavua L1-käsky- ja datavälimuistia, 256 ja 512 kilotavua L2-välimuistia ja jopa 4 megatavua jaettua L3-välimuistia. Suorituskykyparannusten on tultava mikroarkkitehtonisista parannuksista, koska ytimen taajuuden ei odoteta muutos (ARM tähtää edelleen 3 GHz: iin kuten A76, mutta kuten A76:ssa, on todennäköistä, että myyjät toimittavat malleja, joissa on pienempi kello ytimet). Seuraavan sukupolven SoC: iden prosessiparannusten ei odoteta olevan yhtä suuria kuin vuonna 2018. (TSMC on siirtynyt 7 nm EUV-prosessiin tänä vuonna, mikä on todennäköisesti seuraavien Kirin- ja Snapdragon-piirisarjojen perusta.)

Cortex-A77:ssä on siksi parannettu mikroarkkitehtuuri, joka parantaa suorituskykyä 20–35 %. A76 oli arkkitehtuuriltaan erilainen kuin edeltäjänsä, ja sen oli tarkoitus toimia Austinin ydinperheen kahden seuraavan mallin lähtökohtana: Cortex-A77 vuonna 2019 ja "Hercules" vuonna 2019. 2020.

ARM: n ensisijaiset tavoitteet olivat nostaa arkkitehtuurin IPC: tä sekä jatkaa keskittymistä alan parhaan PPA: n (teho, suorituskyky ja alue) toimittamiseen. A76:n alueen koko ja energiatehokkuusedut pysyvät edelleen A77:n eduina.

Mikroarkkitehtuurissa ARM on muuttunut melko paljon. Etupäässä ytimellä on suurempi hakukaistanleveys ja kaksinkertaistettu tuotemerkin ennustamiskyky, uusi makro-OP välimuistirakenne, joka toimii L0-käskyvälimuistina, uusi kokonaisluku ALU-liukuhihna ja uudistetut lataus/tallennusjonot ja ongelma kyky. Mukana on myös dynaamisia koodioptimointeja, jotka on selitetty yksityiskohtaisesti ARM: n blogikirjoituksessa. Dekoodausleveys pysyy 4-leveydessä.

Ytimen taustaosa sisältää myös parannuksia, ja suosittelen käyttäjiä lukemaan AnandTechin kattavuus paljon enemmän yksityiskohtia varten. ARM on lisännyt ylimääräisen kokonaisluvun ALU: n. Tietojen esihakuja on myös parannettu, mikä on hyvä uutinen, kun otetaan huomioon, että A76:ssa oli jo erinomaiset esihakijat AnandTech. Uusia esihakumoottoreita on lisätty esihaun tarkkuuden parantamiseksi. Kaikki tämä liittyy ytimen muistialijärjestelmään, mikä on perustavanlaatuinen näkökohta. CPU: n muistialijärjestelmä koostuu muistin latenssista ja muistin kaistanleveydestä.

ARM lupaa 20-35 % suorituskyvyn parannuksia Cortex-A77:lle

ARM: n mukaan Cortex-A77:n yksisäikeinen IPC-suorituskyky on 20 % parempi kuin sen. edeltäjä Geekbench 4:ssä, 23 % SPECint2006:ssa, 35 % SPECfp2006:ssa, 20 % SPECint2017:ssä ja 25 %:ssa SPECfp2017. Kaikki nämä projisoidaan 7 nm: n prosessilla ja 3 GHz: n taajuudella. Jos nämä parannukset toteutuvat, seuraavan sukupolven SoC: t voivat tarjota uskomattomia suorituskykyä ja akun kestoa tulevissa älypuhelimissa. Erityisesti puiteohjelman parannukset ovat merkittävä sukupolvien parannus. A77 ei tietenkään jää ilman kilpailua, sillä Samsung tulee takaisin Exynos M5:n kanssa vuonna 2020, ja ennen sitä Applen A13 on varma osa uusista iPhoneista.

ARM toteaa myös, että A77:n energiatehokkuus pysyy samana kuin A76:n SoC: iden. Mitä tämä tarkoittaa on huippusuorituskyky, suorittimen ytimet käyttävät saman määrän energiaa (jouleina mitattuna) tehtävä. Teho ja energia ovat kuitenkin kaksi eri käsitettä. A77:n virrankulutus on kasvanut, mikä on lineaarista lisääntyneen suorituskyvyn kanssa. Tämä voi johtaa ongelmiin puhelimien TDP-rajoissa. Tämän torjumiseksi näemme jo nyt, että suuret toimittajat omaksuvat suuret + keskikokoiset + pienet epätavanomaiset ydinkokoonpanot (2+2+4 HiSiliconin tapauksessa ja 1+3+4 Qualcommin tapauksessa). A77 on myös 17 % suurempi kuin A76, mikä tarkoittaa, että sillä on edelleen luokkansa paras PPA.

Olen ollut suuri A76:n toteutusten fani, koska se vain toimii niin hyvin jopa keskitason SoC: issa, kuten Snapdragon 675:ssä. Snapdragon 855 ja Kirin 980 ovat molemmat erittäin suorituskykyisiä lippulaiva SoC: ita, ja en malta odottaa nähdäkseni A77:n toteutusten tuomat parannukset seuraavan sukupolven SoC: t. ARM toteaa, että sen suuret asiakkaat keskittyvät edelleen vahvasti parhaan PPA: n saamiseen, ja on helppo nähdä, että yritys tarjoaa parhaat ratkaisut tässä. huomioon.

Milloin näemme A77:n SoC: ssa? Ennen viimeaikaisia ​​myrskyisiä tapahtumia Huawein kanssa olisin sanonut, että HiSilicon Kirin 985:ssä pitäisi varmasti olla A77 sekä Mali-G77 GPU todellista seuraavan sukupolven SoC: tä varten vuonna 2019. Kuitenkin, kun ARM päättää katkaista suhteet Huaweihin, epäilen, onko tämä enää mahdollista, ellei Huawein palavaa tilannetta ratkaista lähiviikkojen aikana. Qualcommin seuraava lippulaiva Snapdragon SoC todennäköisesti toimitetaan kuluttajille vasta vuoden 2020 ensimmäisellä neljänneksellä, joten kuluttajat, jotka haluavat käyttää ARM: n uusinta CPU-ydintä, saattavat joutua odottamaan jonkin aikaa.

Lähde: ARM

Kautta: AnandTech