ARM annonce le cœur de processeur Cortex-A77 avec des améliorations de performances de 20 à 35 %

Lors de l'événement annuel TechDay d'ARM, ARM a annoncé le cœur du processeur Cortex-A77. L'annonce du Cortex-A77 accompagne l'annonce du GPU ARM Mali-G77, qui est le premier GPU doté de la toute nouvelle architecture GPU "Valhall". Ensemble, ces deux produits réussissent l'année dernière Processeur Cortex-A76 et GPU Mali-G76 respectivement.

La société britannique ARM, rachetée par la société japonaise Softbank en 2016, est l'une des entreprises les plus importantes du secteur technologique. Chaque smartphone dans le monde est alimenté par le jeu d'instructions d'ARM. Qualcomm utilise une licence semi-personnalisée « Made for Cortex » qui permet à l'entreprise d'incorporer des variantes de l'IP du processeur d'ARM dans ses produits (par exemple, le Kryo 485 Gold est une variante semi-personnalisée du Cortex-A76). Le groupe HiSilicon de Huawei était un autre titulaire de licence de haut niveau de l'IP du processeur ARM

, en utilisant des versions d'origine des cœurs de processeur d'ARM, tandis que Samsung Systems LSI et Apple utilisent des cœurs entièrement personnalisés en plus du jeu d'instructions d'ARM. Samsung et HiSilicon autorisent également les GPU Mali d'ARM pour leurs SoC internes, tandis que Qualcomm et Apple choisissent d'opter pour leurs solutions GPU personnalisées (par exemple, Qualcomm utilise ses propres GPU Adreno).

C'est pourquoi, lorsqu'ARM fait une nouvelle annonce, cela a des implications significatives sur l'industrie des smartphones. La bonne nouvelle est qu'ARM est sur une bonne lancée depuis un certain temps déjà lorsqu'il s'agit de créer de nouvelles microarchitectures de processeur. Le Cortex-A72, le Cortex-A73 et Cortex-A75 étaient tous des modèles respectables qui compensaient les erreurs du Cortex-A57. Cependant, le Cortex-A76 de l'année dernière a franchi une étape supplémentaire en termes de performances en promettant des « performances de classe ordinateur portable » avec une amélioration des performances de 35 % par rapport au Cortex-A75 déjà performant. Par conséquent, Qualcomm a promis une amélioration des performances de 45% avec le Snapdragon 855la plus grande amélioration de performances de tous les SoC Snapdragon de l’histoire.

Le Cortex-A76 était très performant dans les domaines de l'IPC, du PPA et de l'efficacité. Il possédait le meilleur PPA de l’industrie avec de petites surfaces de matrice. Il a bénéficié de l'excellent processus FinFET 7 nm de TSMC, mais les améliorations IPC qu'il a apportées ont également fait leur marque. Il a réussi à surpasser le noyau personnalisé Exynos M3 de Samsung dans le Exynos 9810, malgré une largeur de décodage plus étroite (4-wide vs. 6 de large). Même la sortie cette année du noyau Exynos M4 dans le Exynos 9820 n'était pas suffisant pour arracher l'avantage en termes de performances d'ARM (même s'il a réduit l'écart), comme le Cortex-A76 bénéficie toujours d’un avantage en termes de performances et d’efficacité sur l’Exynos M4. (L'Exynos a également été déçu par un processus de fabrication inférieur: 8 nm LPP vs. FinFET 7 nm). En particulier, l’efficacité énergétique du Cortex-A76 s’est avérée incroyable. Les SoC utilisant le Cortex-A76 incluent des SoC phares tels que le HiSilicon Kirin 980 et le Qualcomm Snapdragon 855, mais nous avons également commencé à le voir dans les SoC de milieu de gamme sous la forme du Qualcomm Snapdragon 675 et le Muflier 730/730G. L’impact sur les performances a été efficace.

Dans l'espace mobile, le Cortex-A76 est toujours inférieur aux cœurs personnalisés d'Apple, comme on le voit sur l'Apple A11 et l'Apple A12 en termes d'instructions par horloge (IPC). ARM, cependant, n'a montré aucun signe de ralentissement de son rythme d'amélioration. En août, la société a dévoilé sa feuille de route pour les cœurs de processeur avec un cœur « Deimos » pour 2019 et un cœur « Hercules » pour 2020, tous deux basés sur le Cortex-A76. De manière impressionnante, la société a promis une amélioration des performances de 20 à 25 % par an avec chaque nouveau chipset de la famille de base Austin. ARM avance à toute vitesse.

Le Cortex-A77 est le cœur du processeur "Deimos", et il sera disponible fin 2019 et début 2020. SoC phares. C'est une évolution du Cortex-A76 et c'est la deuxième itération du noyau Austin famille. Le processeur est un successeur microarchitectural direct de l’A76 et la plupart de ses fonctionnalités principales sont les mêmes. Les fournisseurs pourront mettre à niveau l’IP du SoC sans trop d’efforts. En termes d'architecture, il reste un cœur de processeur ARM v8.2 destiné à être associé à un "petit" cœur Cortex-A55 au lieu d'un cluster DynamIQ Shared Unit (DSU).

Les tailles de cache du Cortex-A77 sont: 64 Ko de caches d'instructions et de données L1, 256 et 512 Ko de caches L2 et jusqu'à 4 Mo de cache L3 partagé. Les améliorations de performances devront provenir d'améliorations microarchitecturales, car la fréquence du cœur ne devrait pas changer. changement (ARM cible toujours 3 GHz comme l'A76, mais comme pour l'A76, il est probable que nous verrons des fournisseurs expédier des conceptions ayant une fréquence d'horloge inférieure. noyaux). Les améliorations des processus pour la prochaine génération de SoC ne devraient pas être aussi importantes qu'elles l'étaient en 2018. (TSMC est passé cette année à un processus EUV de 7 nm, qui constituera probablement la base des prochains chipsets Kirin et Snapdragon.)

Le Cortex-A77 dispose donc d'une microarchitecture améliorée qui entraîne des améliorations de performances de 20 à 35 %. L'A76 était différent de ses prédécesseurs en termes d'architecture et était destiné à servir de base de référence pour les deux prochains modèles de la famille de base Austin: le Cortex-A77 en 2019 et le "Hercules" en 2020.

Les principaux objectifs d'ARM étaient d'augmenter l'IPC de l'architecture et de continuer à se concentrer sur la fourniture du meilleur PPA (puissance, performances et surface) du secteur. Les avantages de l’A76 en termes de superficie et d’efficacité énergétique resteront des avantages pour l’A77.

En termes de microarchitecture, ARM a beaucoup changé. Sur le front-end, le cœur a une bande passante de récupération plus élevée avec un doublement de la capacité de prédicteur de marque, un nouveau macro-OP structure de cache agissant comme un cache d'instructions L0, un nouveau pipeline ALU entier et des files d'attente et des problèmes de chargement/stockage remaniés aptitude. Il existe également des optimisations de code dynamiques, et elles sont expliquées en détail dans le billet de blog d'ARM. La largeur de décodage reste à 4-wide.

Le back-end du noyau contient également des améliorations, et je recommande aux utilisateurs de lire AnandTech's couverture pour beaucoup plus de détails. ARM a ajouté un ALU entier supplémentaire. Les pré-récupérateurs de données ont également été améliorés, ce qui est une bonne nouvelle étant donné que l'A76 disposait déjà de superbes pré-récupérateurs selon AnandTech. De nouveaux moteurs de prélecture supplémentaires ont été ajoutés pour améliorer la précision de la prélecture. Tout cela est lié au sous-système mémoire du noyau, qui constitue un aspect fondamental. Le sous-système de mémoire d'un processeur comprend la latence de la mémoire et la bande passante de la mémoire.

ARM promet des améliorations de performances de 20 à 35 % pour le Cortex-A77

Selon ARM, le Cortex-A77 présente une amélioration des performances IPC monothread de 20 % par rapport à son prédécesseur dans Geekbench 4, 23 % dans SPECint2006, 35 % dans SPECfp2006, 20 % dans SPECint2017 et 25 % dans SPECfp2017. Tous ces éléments sont projetés selon un processus de 7 nm et à une fréquence de 3 GHz. Si ces améliorations se concrétisent, les SoC de nouvelle génération pourraient offrir des performances et une autonomie de batterie étonnantes sur les futurs smartphones. Les améliorations de la PF, en particulier, constituent une amélioration générationnelle significative. Bien entendu, l'A77 ne sera pas sans concurrence, puisque Samsung sera de retour avec l'Exynos M5 en 2020, et avant cela, l'A13 d'Apple est assuré de faire partie des nouveaux iPhone.

ARM indique également que l'efficacité énergétique de l'A77 restera la même que celle des SoC A76. Qu'est-ce que cela signifie est-ce que c'est une performance maximale, les cœurs de processeur utiliseront la même quantité d'énergie (mesurée en joules) pour terminer un tâche. Cependant, puissance et énergie sont deux concepts différents. L’A77 aura une consommation d’énergie accrue qui sera linéaire avec l’augmentation des performances. Cela peut entraîner des problèmes avec les limites TDP des téléphones. Pour contrer cela, nous voyons déjà les principaux fournisseurs adopter des configurations de base grandes, moyennes et petites (2+2+4 dans le cas de HiSilicon et 1+3+4 dans le cas de Qualcomm). L'A77 sera également 17 % plus grand que l'A76, ce qui signifie qu'il est en passe de toujours disposer du meilleur PPA de sa catégorie.

J'ai été un grand fan des implémentations de l'A76, car il fonctionne très bien même dans les SoC de milieu de gamme tels que le Snapdragon 675. Le Snapdragon 855 et le Kirin 980 sont tous deux des SoC phares très performants, et j'ai hâte de voir le niveau d'améliorations apportées par les implémentations de l'A77 dans le SoC de nouvelle génération. ARM déclare que ses principaux clients se concentrent toujours fortement sur le meilleur PPA, et il est facile de voir que l'entreprise propose les meilleures solutions dans ce domaine. égard.

Quand verrons-nous l’A77 dans un SoC? Avant les récents événements tumultueux avec Huawei, j'aurais dit que le HiSilicon Kirin 985 devrait sûrement comporter l'A77 ainsi que le GPU Mali-G77 pour un véritable SoC de nouvelle génération en 2019. Cependant, étant donné qu'ARM a décidé de rompre ses liens avec Huawei, je doute que cela soit encore possible, à moins que la situation explosive avec Huawei ne soit résolue dans les semaines à venir. Le prochain SoC Snapdragon phare de Qualcomm ne sera probablement pas livré aux consommateurs avant le premier trimestre 2020, donc les consommateurs souhaitant utiliser le dernier cœur de processeur d'ARM devront peut-être attendre un peu.

Source: BRAS

Via: AnandTech