ARM ha annunciato il programma Cortex-X Custom (CXC). Il primo core ad alte prestazioni del programma personalizzato è l'ARM Cortex-X1. Continua a leggere per saperne di più!
Ogni anno a maggio, ARM con sede nel Regno Unito, di proprietà di Softbank con sede in Giappone, annuncia il suo nuovo Mobile IP (proprietà intellettuale) da utilizzare nei dispositivi mobili. Questo IP è costituito da nuovi core CPU e nuove GPU. Il set di istruzioni di ARM è utilizzato in tutti gli smartphone del mondo: è un'azienda di fondamentale importanza. In termini di architetture core della CPU, dal 2021, tutti i principali fornitori di chip mobili degni di nota utilizzeranno l'IP CPU stock di ARM (come Samsung System LSI ha rinunciato sui suoi core personalizzati Exynos M). Ecco perché è doppiamente importante che ARM faccia le cose per bene. Per quest'anno, ARM ha annunciato l'architettura della CPU ARM Cortex-A78 e la GPU Mali-G78, i successori della Corteccia-A77 CPU e il Mali-G77 GPU rispettivamente. Sebbene questi annunci fossero attesi, ciò che non era previsto era che ARM annunciasse un altro core della CPU sotto forma di Cortex-X. Per anni, i revisori tecnologici e gli utenti si sono lamentati del fatto che le architetture delle CPU di Apple sono molti anni avanti rispetto alla serie Cortex-A di ARM. Con il programma CPU Cortex-X e Cortex-X1, la situazione potrebbe finalmente cambiare nel 2021.
ARM sa che i suoi clienti richiedono più soluzioni e prodotti basati su esigenze diverse in diversi segmenti di prodotto. IL Corteccia-A76, ad esempio, viene utilizzato nei SoC di punta così come in alcuni SoC di fascia medio-bassa. Le sue massime prestazioni non era alto quanto quello dei concorrenti di Apple perché ARM doveva concentrarsi su PPA (prestazioni, potenza e area) Primo. L'efficienza energetica e l'efficienza energetica erano priorità più importanti per l'azienda rispetto alla performance assoluta.
Con Cortex-X1, questo cambia.
ARM ha annunciato il programma Cortex-X Custom (CXC). Questo programma prevede una stretta collaborazione con i team di ingegneri ARM e i partner del programma ARM, che possono modellare un prodotto CPU finale per soddisfare le specifiche richieste del mercato. ARM osserva che ciò consente ai partner del programma di definire i propri punti di prestazione al di fuori del "solito involucro Cortex-A del PPA". La CPU personalizzata finale, progettata e costruita da ARM, verrà consegnata con il marchio ARM Cortex-X. La prima CPU come parte del programma CXC è la CPU ARM Cortex-X1.
ARM è molto orgogliosa del Cortex-X1, affermando che è la CPU Cortex più potente fino ad oggi. Offre un miglioramento delle prestazioni di picco del 30% rispetto all'attuale Cortex-A77. Si dice che offra "prestazioni massime" per le soluzioni personalizzate di prossima generazione. La CPU è nata in risposta ai partner che desideravano massimizzare le prestazioni in linea con i propri casi d'uso.
Il Cortex-X1, come previsto, è anche più veloce del appena annunciato Cortex-A78, che si inserisce sotto di esso. La formulazione è importante qui. ARM afferma di fornirlo incrementi delle prestazioni rispetto al Cortex-A78 con miglioramenti delle prestazioni degli interi a thread singolo fino al 22%. Gli "incrementi" si riferiscono al fatto che i miglioramenti sono legati a brevi raffiche di prestazioni elevate, che sono le migliori per reattività e reattività, secondo ARM. Ciò dovrebbe presumibilmente consentire le prestazioni più elevate di sempre per smartphone e dispositivi a schermo grande, ma così via tenendo conto dei numeri, il Cortex-X1 non sarà ancora in grado di eguagliare il prossimo Apple A14, con il quale sarà competere. Tuttavia, potrebbe essere in grado di raggiungere un punteggio alla pari con l'Apple A13 del 2019.
Cortex-X1 offre miglioramenti delle prestazioni di machine learning (ML) raddoppiati rispetto all'A77. Si tratta di un miglioramento notevole e fa parte della più ampia spinta di ARM verso maggiori prestazioni di elaborazione locale.
Il cluster DynamIQ di 4 core Cortex-A78 e 4x Cortex-A55 fornisce miglioramenti prestazionali sostenuti del 20% rispetto al cluster 4x Cortex-A77 e 4x Cortex-A55. Per ulteriori informazioni sulla richiesta del 20%, consulta il nostro articolo. (Sì, sfortunatamente ARM non ha annunciato un successore del Cortex-A55. Potrebbe arrivare l'anno prossimo.) Il Cortex-X1, d'altra parte, consente una maggiore scalabilità aumentando al tempo stesso le massime prestazioni. I partner aggiungono 1x Cortex-X1 come parte del cluster DynamIQ insieme a 3x Cortex-A8 e 4x Cortex-A55 otterrà un miglioramento del 30% nelle prestazioni di picco rispetto alla generazione precedente, il che è un'impresa degna di nota notando. L'A78 è realizzato appositamente per l'efficienza, quindi se combinato con il Cortex-X1, il combo offrirà le migliori prestazioni sostenute e di picco. I telefoni Android di punta diventeranno molto più veloci.
ARM afferma che il mercato chiave per le soluzioni con Cortex-X1 sono gli smartphone e i nuovi fattori di forma (telefoni pieghevoli e grandi dispositivi multischermo). L'X1 offre una UX più rapida con tempi di caricamento delle app più rapidi e una migliore reattività dello scorrimento della pagina web. Le esperienze basate su AI e ML miglioreranno con il miglioramento delle prestazioni ML. L’X1, prevedibilmente, migliorerà anche casi d’uso come produttività, comunicazione, sicurezza, immersione digitale multipla, giochi avanzati basati su fotocamera ed esperienze XR.
ARM Cortex-X1 - Architettura della CPU
L'architettura di Cortex-X1 è dove le cose si fanno interessanti. Dispone di numerosi aggiornamenti microarchitettonici che forniscono il massimo incremento delle prestazioni. Il Cortex-A76, annunciato nel 2018, ha aggiornato la larghezza di decodifica delle istruzioni a 4 larghezze rispetto alle 3 larghezze del Cortex-A75, che, a sua volta, era aumentata rispetto alla larghezza 2 larghezze del Cortex-A73. Tuttavia, il Cortex-A77 ha scelto di mantenere la larghezza di decodifica costante su 4. I chip della serie A di Apple sono grandi e larghi, poiché la larghezza di decodifica di tutti i chip della serie A a partire dall'A11 è stata di 7 larghezze, che è più ampia anche delle architetture delle CPU desktop. ARM ha fatto un passo avanti verso Apple con il Cortex-X1, poiché la larghezza di banda di decodifica è stata aumentata del 25% a 5 istruzioni decodificate per ciclo.
Inoltre, ARM afferma che il throughput della cache MOP è stato aumentato del 33% a 8 MOP per ciclo. Il motore Neon del Cortex-X1 ottiene due tubi aggiuntivi che raddoppiano la sua capacità di calcolo rispetto all'A78. In termini di dimensioni della cache, l'X1 supporta 64kB di cache L1 e fino a 1 MB di cache L2, mentre il cluster DynamIQ è stato aggiornato per supportare ora 8 MB di L3 per prestazioni ottimali. Il più grande L3 può essere utilizzato anche dall'A78 quando viene utilizzato in combinazione con il Cortex-X1.
Il Cortex-X1 è il primo esempio di CPU Cortex prodotta nell'ambito del programma CXC. L'esigenza stessa del programma CXC è quella di spingere le prestazioni al di fuori del PPA Cortex-A. Questo perché tutto questo aumento delle prestazioni ha un costo. Il Cortex-X1 è 1,5 volte più grande del Cortex-A78. Ciò significa che ha un PPA peggiore e un’efficienza energetica peggiore. Pertanto è improbabile che possa essere trovato in qualsiasi telefono di fascia media o economico, in quanto sarà probabilmente limitato ai telefoni di punta di fascia alta. Consentire ai partner di disporre di una CPU specifica per le loro esigenze di mercato consentirà di distinguere tra la tabella di marcia del CPU Cortex-A. Va notato qui che i partner del programma non saranno in grado di personalizzare direttamente alcuna CPU sotto CXC programma. Invece, il programma CXC è essenzialmente il successore della licenza "Built for Cortex", in cui ARM apporta modifiche su richiesta dei partner e progetta l'IP della CPU da vendere al partner. In questo modo, ARM afferma che soddisferà le esigenze dell’ecosistema in continua espansione.
La velocità di clock target del Cortex-X1 è 3GHz. ARM ha puntato a 3GHz sin dall'A76 e la velocità di clock non è riuscita a concretizzarsi. Con l'imminente avvento dei SoC a 5 nm, tuttavia, ARM spera che i fornitori possano finalmente fornire il grande core design di ARM a 3GHz. ARM rileva che tutte le stime delle prestazioni erano basate su SPECint2006, che è uno standard del settore segno di riferimento.
Veduta
L'annuncio del Cortex-X1 è entusiasmante per gli aspiranti acquirenti dei telefoni Android di punta nel 2021. Per la prima volta dal 2013 e dall'Apple A7, ARM sarà in grado di avvicinarsi ai chip della serie A di Apple in termini di prestazioni di picco. Anche se il Cortex-X1 non corrisponde all'A14, sarà più vicino di quanto lo sia stato negli ultimi sette anni.
Il prossimo Qualcomm Snapdragon 875 incorporerà probabilmente sia il Cortex-X1 che il Cortex-A78 come parte del suo "Prime Core" e "Performance Cores". HiSilicon non è in alcuna posizione ad adottare il nuovo IP di ARM poiché a TSMC è stato impedito di fornire i suoi chip, quindi i telefoni Huawei non presenteranno i nuovi core della CPU quest'anno, e probabilmente nemmeno all'inizio del prossimo anno. In particolare, Samsung è in una posizione forte per adottare Cortex-X1 + Cortex-A78 come parte del prossimo SoC di punta Exynos, che succederà al Exynos 990. Samsung ha rilasciato una dichiarazione in cui afferma di essere "molto entusiasta" di vedere la nuova direzione che ARM sta prendendo con il programma Cortex-X Custom. Il Cortex-X1 essenzialmente nega il fallimento dell'impresa di core personalizzati di Samsung. C'è da sperare che il prossimo anno i telefoni Galaxy S21/S30 basati su Exynos siano finalmente esenti da maggiori o minori deficit di prestazioni della CPU rispetto alla concorrenza basata su Snapdragon. Infine, non è sicuro se MediaTek adotterà il Cortex-X1. IL Dimensione 1000Il successore di potrebbe adottare solo l'A78, oppure potrebbe optare per la combinazione X1 più A78 per competere direttamente con Qualcomm. Dovremo aspettare per vedere come andranno le cose il prossimo anno.
Il futuro delle prestazioni della CPU in Android sembra luminoso anche come uno dei principali produttori di chip per CPU è sull’orlo della chiusura.
Fonti: ARM (1, 2), AnandTech