ARM a annoncé le programme Cortex-X Custom (CXC). Le premier cœur hautes performances du programme personnalisé est l'ARM Cortex-X1. Lisez la suite pour en savoir plus !
Chaque année en mai, la société britannique ARM, propriété de la société japonaise Softbank, annonce sa nouvelle IP mobile (propriété intellectuelle) destinée à être utilisée sur les appareils mobiles. Cette IP se compose de nouveaux cœurs CPU ainsi que de nouveaux GPU. Le jeu d’instructions d’ARM est utilisé dans tous les smartphones du monde – c’est une entreprise d’une importance cruciale. En termes d'architectures de cœur de processeur, à partir de 2021, tous les principaux fournisseurs de puces mobiles utiliseront l'IP de processeur d'origine d'ARM (comme Samsung System LSI a laissé tomber sur ses cœurs personnalisés Exynos M). C'est pourquoi il est doublement important qu'ARM fasse les choses correctement. Pour cette année, ARM a annoncé l'architecture CPU ARM Cortex-A78 et le GPU Mali-G78, les successeurs du Cortex-A77
ARM sait que ses clients exigent davantage de solutions et de produits en fonction de différents besoins dans différents segments de produits. Le Cortex-A76, par exemple, est utilisé dans les SoC phares ainsi que dans certains SoC de milieu de gamme inférieur. Sa performance maximale n'était pas aussi élevé que les concurrents d'Apple car ARM devait se concentrer sur le PPA (performances, puissance et surface) d'abord. L'efficacité énergétique et l'efficacité énergétique étaient des priorités plus importantes pour l'entreprise que la performance absolue.
Avec le Cortex-X1, cela change.
ARM a annoncé le programme Cortex-X Custom (CXC). Ce programme implique une collaboration étroite avec les équipes d'ingénierie d'ARM et les partenaires du programme ARM, qui peuvent façonner un produit CPU final pour répondre aux demandes spécifiques du marché. ARM note que cela permet aux partenaires du programme de définir leurs propres points de performance en dehors de « l'enveloppe Cortex-A habituelle du PPA ». Le processeur personnalisé final, conçu et construit par ARM, sera livré sous la marque ARM Cortex-X. Le premier processeur du programme CXC est le processeur ARM Cortex-X1.
ARM est très fier du Cortex-X1, affirmant qu'il s'agit du processeur Cortex le plus puissant à ce jour. Il apporte une amélioration des performances maximales de 30 % par rapport au Cortex-A77 actuel. Il est censé apporter des « performances ultimes » aux solutions personnalisées de nouvelle génération. Le processeur est venu en réponse aux partenaires qui souhaitaient maximiser les performances en fonction de leurs propres cas d'utilisation.
Le Cortex-X1, comme prévu, est également plus rapide que le Cortex-A78 récemment annoncé, qui s'insère en dessous. La formulation est importante ici. ARM dit qu'il fournit améliorations des performances par rapport au Cortex-A78 avec jusqu'à 22 % d'améliorations des performances en nombre entier monothread. Les « améliorations » font référence au fait que les améliorations sont liées à de courtes périodes de hautes performances, qui sont les meilleures pour la réactivité et la réactivité, selon ARM. Cela devrait permettre d'obtenir les performances les plus élevées jamais vues pour les smartphones et les appareils à grand écran, mais sur Compte tenu des chiffres, le Cortex-X1 ne sera toujours pas en mesure d'égaler le prochain Apple A14, avec lequel il sera rivaliser. Il pourrait cependant être en mesure d’égaler l’Apple A13 de 2019.
Le Cortex-X1 offre des performances d'apprentissage automatique (ML) 2 fois supérieures à celles de l'A77. Il s’agit d’une amélioration notable qui s’inscrit dans le cadre des efforts plus larges d’ARM en faveur de performances de calcul plus locales.
Le cluster DynamIQ composé de 4 cœurs Cortex-A78 et 4x Cortex-A55 offre des améliorations de performances soutenues de 20 % par rapport au cluster 4x Cortex-A77 et 4x Cortex-A55. Pour plus d’informations sur la réclamation de 20 %, consultez notre article. (Oui, ARM n’a malheureusement pas annoncé de successeur au Cortex-A55. Cela pourrait arriver l'année prochaine.) Le Cortex-X1, en revanche, permet une plus grande évolutivité tout en améliorant les performances maximales. Les partenaires ajoutent 1x Cortex-X1 dans le cadre du cluster DynamIQ aux côtés de 3x Cortex-A8 et 4x Cortex-A55 obtiendra une amélioration de 30 % des performances de pointe par rapport à la génération précédente, ce qui vaut la peine notant. L'A78 est spécialement conçu pour l'efficacité, donc lorsqu'il est combiné avec le Cortex-X1, le combo offrira les meilleures performances soutenues et maximales. Les téléphones Android phares deviendront beaucoup plus rapides.
ARM affirme que le marché clé pour les solutions avec le Cortex-X1 est celui des smartphones et des nouveaux facteurs de forme (téléphones pliables et grands appareils multi-écrans). Le X1 offre une expérience utilisateur plus rapide avec des temps de chargement des applications plus rapides et une réactivité améliorée de défilement des pages Web. Les expériences basées sur l'IA et le ML s'amélioreront avec l'amélioration des performances du ML. Comme on pouvait s’y attendre, le X1 améliorera également les cas d’utilisation tels que la productivité, la communication, la sécurité, l’immersion numérique multiple, les jeux avancés basés sur une caméra et les expériences XR.
ARM Cortex-X1 - Architecture du processeur
C'est dans l'architecture du Cortex-X1 que les choses deviennent intéressantes. Il dispose de nombreuses améliorations microarchitecturales qui offrent une amélioration maximale des performances. Le Cortex-A76, annoncé en 2018, a amélioré la largeur de décodage des instructions à 4 largeurs, contre 3 largeurs du Cortex-A75, qui, à son tour, avait augmenté par rapport à la largeur 2 du Cortex-A73. Cependant, le Cortex-A77 a choisi de maintenir la largeur de décodage constante à 4 largeurs. Les puces de la série A d'Apple sont grandes et larges, car la largeur de décodage de toutes les puces de la série A depuis l'A11 est de 7, ce qui est plus large que même les architectures de processeur de bureau. ARM a fait un pas de plus vers Apple avec le Cortex-X1, puisque la bande passante de décodage a été augmentée de 25 % à 5 instructions décodées par cycle.
De plus, ARM indique que le débit du cache MOP a été augmenté de 33 % pour atteindre 8 MOP par cycle. Le moteur Neon du Cortex-X1 dispose de deux tuyaux supplémentaires qui doublent sa capacité de calcul par rapport à l'A78. En termes de tailles de cache, le X1 prend en charge 64 Ko de cache L1 et jusqu'à 1 Mo de cache L2, tandis que le cluster DynamIQ a été mis à niveau pour prendre désormais en charge 8 Mo de cache L3 pour des performances ultimes. Le L3 plus grand peut également être utilisé par l'A78 lorsqu'il est utilisé en combinaison avec le Cortex-X1.
Le Cortex-X1 est le premier exemple de processeur Cortex produit dans le cadre du programme CXC. Le besoin même du programme CXC est de pousser les performances à une limite en dehors du PPA Cortex-A. En effet, toute cette performance accrue a un coût. Le Cortex-X1 fait 1,5 fois la taille du Cortex-A78. Cela signifie qu’il a un PPA pire ainsi qu’une moins bonne efficacité énergétique. Il est donc peu probable qu'on le trouve dans un téléphone de milieu de gamme ou économique, car il sera probablement limité aux téléphones phares haut de gamme. Permettre aux partenaires de disposer d'un processeur spécifique aux besoins de leur marché fera la différence entre la feuille de route du Processeurs Cortex-A. Il convient de noter ici que les partenaires du programme ne pourront personnaliser directement aucun processeur sous le CXC. programme. Au lieu de cela, le programme CXC est essentiellement le successeur de la licence « Built for Cortex », dans laquelle ARM apporte des modifications à la demande des partenaires et conçoit l'adresse IP du processeur à vendre au partenaire. De cette façon, ARM affirme qu'il répondra aux besoins d'un écosystème en constante expansion.
La vitesse d'horloge cible du Cortex-X1 est de 3 GHz. ARM vise 3 GHz depuis l'A76, et la vitesse d'horloge n'a notamment pas réussi à se matérialiser. Cependant, avec l'avènement prochain des SoC 5 nm, ARM espère que les fournisseurs proposeront enfin la grande conception de base d'ARM. à 3 GHz. ARM note que toutes les estimations de performances étaient basées sur SPECint2006, qui est une norme industrielle référence.
Perspectives
L'annonce du Cortex-X1 est passionnante pour les futurs acheteurs de téléphones Android phares en 2021. Pour la première fois depuis 2013 et l'Apple A7, ARM pourra se rapprocher des puces de la série A d'Apple en termes de performances de pointe. Même si le Cortex-X1 ne correspond pas à l'A14, il sera plus proche qu'il ne l'était au cours des sept dernières années.
Le prochain Qualcomm Snapdragon 875 intégrera probablement à la fois le Cortex-X1 ainsi que le Cortex-A78 dans le cadre de ses « Prime Core » et « Performance Cores ». SalutSilicon n'est pas en position d'adopter la dernière IP d'ARM, car TSMC n'a pas le droit de lui fournir des puces, de sorte que les téléphones Huawei ne comporteront pas les nouveaux cœurs de processeur cette année, et probablement même pas au début de l'année prochaine. Notamment, Samsung est en position de force pour adopter le Cortex-X1 + Cortex-A78 dans le cadre du prochain SoC phare Exynos, qui succédera au Exynos 990. Samsung a publié une déclaration dans laquelle il se dit "très excité" de voir la nouvelle direction que prend ARM avec le programme Cortex-X Custom. Le Cortex-X1 annule essentiellement l’échec du projet de cœurs personnalisés de Samsung. Il faut espérer que l’année prochaine, les téléphones Galaxy S21/S30 alimentés par Exynos seront enfin exempts de déficits majeurs ou mineurs de performances du processeur par rapport à la concurrence alimentée par Snapdragon. Enfin, il n'est pas certain que MediaTek adoptera le Cortex-X1. Le Dimensité 1000Le successeur de pourrait adopter uniquement l'A78, ou opter pour le combo X1 plus A78 afin de concurrencer de front Qualcomm. Il faudra attendre de voir comment les choses évolueront l’année prochaine.
L’avenir des performances du processeur sous Android s’annonce prometteur, même en tant que producteur majeur de puces CPU est sur le point de fermer.
Sources: BRAS (1, 2), AnandTech