ARM najavljuje Cortex-A77 CPU jezgru s 20-35% poboljšanja performansi

Na ARM-ovom godišnjem događaju TechDay, ARM je najavio Cortex-A77 CPU jezgru. Najava Cortex-A77 dolazi uz najavu o ARM Mali-G77 GPU, koji je prvi GPU koji ima potpuno novu "Valhall" GPU arhitekturu. Zajedno, ova dva proizvoda nasljeđuju prošlogodišnji Cortex-A76 CPU odnosno Mali-G76 GPU.

ARM sa sjedištem u Velikoj Britaniji, kojeg je 2016. kupio japanski Softbank, jedna je od najvažnijih tvrtki u tehnološkoj industriji. Svaki pametni telefon na svijetu pokreće ARM-ov skup uputa. Qualcomm koristi polu-prilagođenu licencu "Made for Cortex" koja omogućuje tvrtki da uključi prilagođene varijante ARM-ovog CPU IP-a u svojim proizvodima (na primjer, Kryo 485 Gold je polu-prilagođena varijanta Cortex-A76). Huaweijeva HiSilicon grupa bio je još jedan nositelj licence visokog profila za ARM-ov CPU IP, koristeći standardne verzije ARM-ovih CPU jezgri, dok Samsung Systems LSI i Apple koriste potpuno prilagođene jezgre povrh ARM-ovog skupa instrukcija. Samsung i HiSilicon također licenciraju ARM-ove Mali GPU-ove za svoje unutarnje SoC-ove, dok se Qualcomm i Apple odlučuju koristiti svoja prilagođena GPU rješenja (na primjer, Qualcomm koristi vlastite Adreno GPU-ove).

To je razlog zašto kada ARM napravi novu najavu, to ima značajne implikacije na industriju pametnih telefona. Dobra vijest je da je ARM već neko vrijeme u igri kada je u pitanju izrada novih CPU mikroarhitektura. Cortex-A72, Cortex-A73 i Cortex-A75 svi su bili respektabilni dizajni koji su ispravljali pogreške Cortex-A57. Međutim, prošlogodišnji Cortex-A76 napravio je korak dalje u pogledu performansi jer je obećao "performanse klase prijenosnih računala" s 35% poboljšanja performansi u odnosu na već sposobni Cortex-A75. Prema tome, Qualcomm je obećao poboljšanje performansi od 45% sa Snapdragonom 855najveće povećanje performansi od bilo kojeg Snapdragon SoC-a u povijesti.

Cortex-A76 bio je izvrstan u području IPC-a, PPA-a i učinkovitosti. Imao je najbolji PPA u industriji s malim veličinama površine matrice. Imao je koristi od izvrsnog TSMC-ovog 7nm FinFET procesa, ali IPC poboljšanja koja je donio također su ostavila svoj trag. Uspio je nadmašiti Samsungovu prilagođenu jezgru Exynos M3 u Exynos 9810, unatoč tome što ima užu širinu dekodiranja (4 širine u odnosu na 6-široko). Čak i ovogodišnje izdanje jezgre Exynos M4 u Exynos 9820 nije bio dovoljan da ugrabi ARM-ovu prednost u performansama (iako je smanjio jaz), jer Cortex-A76 i dalje uživa prednost u performansama i učinkovitosti preko Exynosa M4. (Exynos je također iznevjerio lošiji proizvodni proces: 8nm LPP u odnosu na. 7nm FinFET). Posebno je utvrđeno da je energetska učinkovitost Cortex-A76 nevjerojatna. SoC-ovi koji koriste Cortex-A76 uključuju vodeće SoC-ove kao što je HiSilicon Kirin 980 i Qualcomm Snapdragon 855, ali također smo ga počeli viđati u SoC-ovima srednje klase u obliku Qualcomm Snapdragon 675 i Snapdragon 730/730G. Utjecaj na učinak bio je učinkovit.

U mobilnom prostoru, Cortex-A76 je još uvijek inferioran Appleovim prilagođenim jezgrama kao što se vidi na Apple A11 i Apple A12 u smislu instrukcija po taktu (IPC). ARM, međutim, nije pokazao znakove usporavanja stope poboljšanja. U kolovozu je tvrtka predstavila svoju mapu puta za CPU jezgru s jezgrom "Deimos" za 2019. i jezgrom "Hercules" za 2020., obje temeljene na Cortex-A76. Impresivno, tvrtka je obećala 20-25% CAGR poboljšanja performansi svake godine sa svakim novim čipsetom u obitelji Austin Core. ARM juri naprijed.

Cortex-A77 je "Deimos" CPU jezgra i bit će u prodaji krajem 2019. i početkom 2020. vodeći SoC-ovi. To je evolucija Cortex-A76 i druga je iteracija jezgre Austin obitelj. CPU je izravni mikroarhitektonski nasljednik A76, a većina njegovih osnovnih značajki je ista. Dobavljači će moći nadograditi SoC IP bez puno truda. Što se tiče arhitekture, ostaje ARM v8.2 CPU jezgra koja bi trebala biti uparena s Cortex-A55 "malom" jezgrom umjesto DynamIQ Shared Unit (DSU) klastera.

Veličine predmemorije Cortex-A77 su: 64 KB L1 predmemorije za instrukcije i podatke, 256 i 512 KB L2 predmemorije i do 4 MB dijeljene L3 predmemorije. Poboljšanja performansi morat će proizaći iz mikroarhitektonskih poboljšanja jer se ne očekuje da će frekvencija jezgre promjena (ARM i dalje cilja na 3GHz kao A76, ali kao i kod A76, vjerojatno ćemo vidjeti da dobavljači isporučuju dizajne s nižim taktom jezgre). Ne očekuje se da će poboljšanja procesa za sljedeću generaciju SoC-ova biti tako velika kao što su bila 2018. (TSMC je ove godine prešao na 7nm EUV proces, koji će vjerojatno biti osnova sljedećih Kirin i Snapdragon čipseta.)

Cortex-A77 stoga ima poboljšanu mikroarhitekturu koja rezultira 20%-35% poboljšanjima performansi. A76 se razlikovao od svojih prethodnika u pogledu arhitekture, a trebao je služiti kao osnova za sljedeća dva dizajna u osnovnoj obitelji Austin: Cortex-A77 u 2019. i "Hercules" u 2020.

Primarni ciljevi ARM-a bili su povećati IPC arhitekture kao i nastaviti se fokusirati na isporuku najboljeg PPA (snaga, izvedba i područje) u industriji. Prednosti veličine područja i energetske učinkovitosti A76 i dalje će ostati prednosti za A77.

Što se tiče mikroarhitekture, ARM se prilično promijenio. Na prednjem dijelu jezgra ima veću propusnost dohvaćanja s udvostručenom sposobnošću predviđanja marke, novi makro-OP struktura predmemorije koja djeluje kao predmemorija L0 instrukcija, novi cjevovod cjelobrojnog ALU-a i obnovljeni redovi čekanja za učitavanje/pohranu i problem sposobnost. Tu su i dinamičke optimizacije koda, a one su detaljno objašnjene u ARM-ovom postu na blogu. Širina dekodiranja ostaje na 4 širine.

Pozadina jezgre također sadrži poboljšanja i preporučujem korisnicima da pročitaju AnandTech-a pokrivenost za puno više detalja. ARM je dodao dodatni cjelobrojni ALU. Poboljšani su i uređaji za prethodno dohvaćanje podataka, što je dobra vijest s obzirom na to da je A76 već imao izvrsne preddohvate prema AnandTech. Dodani su novi dodatni mehanizmi za prethodno dohvaćanje kako bi se poboljšala točnost prethodnog dohvaćanja. Sve je to povezano s memorijskim podsustavom jezgre, što je temeljni aspekt. Memorijski podsustav CPU-a sastoji se od latencije memorije i propusnosti memorije.

ARM obećava 20-35% poboljšanja performansi za Cortex-A77

Prema ARM-u, Cortex-A77 ima 20% IPC poboljšanje performansi jedne niti u odnosu na svoj prethodnik u Geekbenchu ​​4, 23% u SPECint2006, 35% u SPECfp2006, 20% u SPECint2017 i 25% u SPECfp2017. Svi su oni projektirani u 7nm procesu i na frekvenciji od 3GHz. Ako se ova poboljšanja zaigraju, SoC-ovi sljedeće generacije mogli bi pružiti nevjerojatne performanse i iskustvo trajanja baterije na budućim pametnim telefonima. Posebno su poboljšanja FP-a značajan generacijski napredak. Naravno, A77 neće biti bez konkurencije, jer će se Samsung vratiti s Exynosom M5 2020. godine, a prije toga će Appleov A13 sigurno biti dio novih iPhonea.

ARM također navodi da će energetska učinkovitost A77 ostati ista kao i A76 SoC. Što ovo znači je ta vrhunska izvedba, CPU jezgre će koristiti istu količinu energije (mjereno u džulima) da dovrše zadatak. Međutim, snaga i energija dva su različita pojma. A77 će imati povećanu potrošnju energije koja je linearna s povećanjem performansi. To može dovesti do problema s ograničenjima TDP-a u telefonima. Kako bi se tome suprotstavili, već vidimo da glavni dobavljači usvajaju velike + srednje + male nekonvencionalne konfiguracije jezgri (2+2+4 u HiSiliconovom slučaju i 1+3+4 u Qualcommovom slučaju). A77 će također biti 17% veći od A76, što znači da je na putu da i dalje ima najbolji PPA u klasi.

Bio sam veliki obožavatelj implementacija A76, jer jednostavno radi tako dobro čak i na SoC-ovima srednje klase kao što je Snapdragon 675. Snapdragon 855 i Kirin 980 vodeći su SoC-ovi visokih performansi i jedva čekam vidjeti razinu poboljšanja koja donosi implementacija A77 u sljedeće generacije SoC-ova. ARM navodi da su njegovi glavni klijenti još uvijek jako usredotočeni na najbolji PPA, i lako je vidjeti da tvrtka nudi najbolja rješenja u ovom obzir.

Kada ćemo vidjeti A77 u SoC-u? Prije nedavnih burnih događaja s Huaweijem, rekao bih da bi se sigurno očekivalo da će HiSilicon Kirin 985 sadržavati A77 kao i Mali-G77 GPU za pravi SoC sljedeće generacije 2019. godine. Međutim, s obzirom da je ARM odlučio prekinuti veze s Huaweijem, sumnjam da je to više moguće, osim ako se zapaljiva situacija s Huaweijem ne riješi u nadolazećim tjednima. Qualcommov sljedeći vodeći Snapdragon SoC vjerojatno neće biti isporučen potrošačima do prvog kvartala 2020., tako da će potrošači koji žele koristiti najnoviju ARM-ovu CPU jezgru možda morati pričekati neko vrijeme.

Izvor: RUKA

Preko: AnandTech