ARM הכריזה על תוכנית Cortex-X Custom (CXC). הליבה בעלת הביצועים הגבוהים הראשונה במסגרת התוכנית המותאמת אישית היא ARM Cortex-X1. המשך לקרוא כדי לדעת יותר!
בכל שנה בחודש מאי, ARM מבריטניה, בבעלות סופטבנק היפנית, מכריזה על IP הנייד החדש שלה (קניין רוחני) לשימוש במכשירים ניידים. IP זה מורכב מליבות CPU חדשות כמו גם GPUs חדשים. ערכת ההוראות של ARM נמצאת בשימוש בכל סמארטפון בעולם - זו חברה בעלת חשיבות מכרעת. במונחים של ארכיטקטורות ליבת מעבד, משנת 2021, כל ספקי שבבים ניידים גדולים ישתמשו ב-CPU IP של ARM המניות (כמו Samsung System LSI ויתר על הליבות המותאמות אישית שלו Exynos M). לכן, חשוב שבעתיים ש-ARM יעשה את הדברים כמו שצריך. כעת, לשנה זו, ARM הכריזה על ארכיטקטורת המעבד ARM Cortex-A78 ועל ה-Mali-G78 GPU, ממשיכי דרכו של קורטקס-A77 מעבד, ואת Mali-G77 GPU בהתאמה. בעוד שההכרזות הללו היו צפויות, מה שלא היה צפוי היה ש-ARM תכריז על ליבת CPU נוספת בדמות ה-Cortex-X. במשך שנים, מבקרים ומשתמשים טכניים קוננו על העובדה שארכיטקטורות המעבד של אפל מקדימות שנים רבות את סדרת Cortex-A של ARM. עם תוכנית המעבד Cortex-X וה-Cortex-X1, זה עשוי להשתנות סוף סוף ב-2021.
ARM יודעת שלקוחותיה דורשים יותר פתרונות ומוצרים המבוססים על צרכים שונים במגזרי מוצרים שונים. ה קורטקס-A76, למשל, משמש ב-SoCs ספינת הדגל וכן בחלק מה-SoCs בטווח בינוני נמוך יותר. הביצועים המקסימליים שלו לא היה גבוה כמו המתחרות של אפל מכיוון ש-ARM היה צריך להתמקד ב-PPA (ביצועים, כוח ושטח) ראשון. יעילות אנרגטית ויעילות חשמל היו בעדיפות גבוהה יותר עבור החברה במקום ביצועים מוחלטים.
עם ה-Cortex-X1, זה משתנה.
ARM הכריזה על תוכנית Cortex-X Custom (CXC). תוכנית זו כרוכה בשיתוף פעולה הדוק עם צוותי הנדסה של ARM ושותפי התוכנית של ARM, שיכולים לעצב מוצר CPU סופי כדי לענות על דרישות שוק ספציפיות. ARM מציינת שהדבר מאפשר לשותפי התוכנית להגדיר נקודות ביצוע משלהם מחוץ ל"מעטפת Cortex-A הרגילה של PPA". המעבד המותאם אישית האחרון, שתוכנן ונבנה על ידי ARM, יסופק תחת המותג ARM Cortex-X. המעבד הראשון כחלק מתוכנית CXC הוא המעבד ARM Cortex-X1.
ARM גאה מאוד ב-Cortex-X1, ואומרת שזהו ה-Cortex CPU החזק ביותר עד כה. הוא מביא לשיפור של 30% בביצועים בהשוואה ל-Cortex-A77 הנוכחי. אומרים שהוא מביא "ביצועים אולטימטיביים" לפתרונות מותאמים אישית מהדור הבא. המעבד הגיע בתגובה לשותפים שרצו למקסם את הביצועים בהתאם למקרי השימוש שלהם.
ה-Cortex-X1, כצפוי, גם מהיר יותר מה-Cortex-A78 שהוכרז לאחרונה, שמכנס מתחתיו. הניסוח חשוב כאן. ARM אומר שהוא מספק עליות ביצועים בהשוואה ל-Cortex-A78 עם שיפורי ביצועים של עד 22% חוט שלם. ה"עליות" מתייחסות לעובדה שהשיפורים קשורים להתפרצויות קצרות של ביצועים גבוהים, שהן הטובות ביותר לתגובתיות ותגובתיות, לפי ARM. זה כביכול יאפשר את הביצועים הגבוהים ביותר אי פעם עבור טלפונים חכמים ומכשירי מסך גדול, אבל בהפעלה בהתחשב במספרים, ה-Cortex-X1 עדיין לא יוכל להשתוות ל-Apple A14 הקרובה, שאיתה הוא יהיה להתחרות. עם זאת, ייתכן שהוא יוכל לקלוע בשוויון ל-Apple A13 של 2019.
ה-Cortex-X1 מציע שיפורי ביצועים של למידת מכונה (ML) פי 2 בהשוואה ל-A77. זהו שיפור בולט, והוא מגיע כחלק מהדחיפה הרחבה יותר של ARM לביצועי מחשוב מקומיים יותר.
אשכול DynamIQ של 4x Cortex-A78 ו-4x Cortex-A55 מספק שיפורי ביצועים מתמשכים של 20% לעומת 4x Cortex-A77 ו-4x Cortex-A55. למידע נוסף על תביעת 20%, עיין במאמר שלנו. (כן, ARM לא הכריזה על יורש ל-Cortex-A55, למרבה הצער. הוא עשוי להגיע בשנה הבאה.) ה-Cortex-X1, לעומת זאת, מאפשר מדרגיות רבה יותר תוך שיפור ביצועי שיא. שותפים שהוסיפו 1x Cortex-X1 כחלק מאשכול DynamIQ לצד 3x Cortex-A8 ו-4x Cortex-A55 יקבל שיפור של 30% בביצועי שיא לעומת הדור הקודם, וזה הישג שווה מציין. ה-A78 עשוי במיוחד ליעילות, כך שבשילוב עם Cortex-X1, המשולבת תספק את הביצועים המתמשכים והשיא הטובים ביותר. מכשירי הדגל של אנדרואיד יהיו הרבה יותר מהירים.
ARM אומרת ששוק המפתח לפתרונות עם ה-Cortex-X1 הם סמארטפונים וגורמי צורה חדשים (טלפונים מתקפלים ומכשירים גדולים מרובי מסכים). ה-X1 מספק UX מהיר יותר עם זמני טעינת אפליקציות מהירים יותר ותגובתיות משופרת לגלילה של דפי אינטרנט. חוויות מבוססות AI ו-ML ישתפרו עם השיפור בביצועי ML. ה-X1 ישפר, כצפוי, גם מקרי שימוש כמו פרודוקטיביות, תקשורת, אבטחה, טבילה דיגיטלית מרובה, משחק מבוסס מצלמה, מתקדם וחוויות XR.
ARM Cortex-X1 - ארכיטקטורת מעבד
הארכיטקטורה של Cortex-X1 היא המקום שבו הדברים הופכים מעניינים. יש לו מספר רב של שדרוגים מיקרו-ארכיטקטוניים המספקים שיפור שיא בביצועים. ה-Cortex-A76, שהוכרז ב-2018, שדרג את רוחב פענוח ההוראות ל-4 רוחב מה-3 של ה-Cortex-A75, שבתורו, גדל מהרוחב של ה-2 של ה-Cortex-A73. עם זאת, ה-Cortex-A77 בחר לשמור על רוחב הפענוח קבוע ברוחב 4. השבבים מסדרת A של אפל גדולים ורחבים, שכן רוחב הפענוח של כל השבבים מסדרת A מאז ה-A11 היה ברוחב 7, שהוא רחב יותר אפילו מארכיטקטורות מעבד שולחני. ARM התקרבה צעד נוסף לאפל עם ה-Cortex-X1, שכן רוחב הפס של הפענוח הוגדל ב-25% ל-5 הוראות מפוענחות בכל מחזור.
יתרה מכך, ARM אומר שתפוקת המטמון של MOP גדלה ב-33% ל-8 MOPs למחזור. מנוע ה-Neon של ה-Cortex-X1 מקבל שני צינורות נוספים שמכפילים את יכולת החישוב שלו על פני ה-A78. מבחינת גדלי מטמון, ה-X1 תומך ב-64kB L1 ועד 1MB L2 מטמון, בעוד ש-DynamIQ שודרג לתמיכה כעת ב-8MB של L3 לביצועים אולטימטיביים. ה-L3 הגדול יותר יכול לשמש גם את ה-A78 כאשר הוא משמש בשילוב עם ה-Cortex-X1.
ה-Cortex-X1 הוא הדוגמה הראשונה למעבד Cortex-CPU המיוצר תחת תוכנית CXC. עצם הצורך של תוכנית CXC הוא לדחוף ביצועים במעטפת מחוץ ל-Cortex-A PPA. הסיבה לכך היא שכל הביצועים המוגברים האלה כרוכים בעלות. ה-Cortex-X1 הוא פי 1.5 מגודל ה-Cortex-A78. זה אומר שיש לו PPA גרוע יותר כמו גם יעילות אנרגטית גרועה יותר. לכן סביר להניח שהוא לא יימצא בשום טלפון בינוני או תקציב, מכיוון שהוא יהיה מוגבל ככל הנראה לטלפונים מובילים ברמה גבוהה. מתן אפשרות לשותפים לקבל מעבד ספציפי לצרכי השוק שלהם יבדיל בין מפת הדרכים של ה- מעבדי Cortex-A. יש לציין כאן כי שותפי התוכנית לא יוכלו להתאים אישית אף מעבד תחת ה-CXC תכנית. במקום זאת, תוכנית CXC היא בעצם היורשת של רישיון "בנוי לקורטקס", שבו ARM מבצעת שינויים לפי בקשת השותפים, ומעצבת את ה-CPU IP שיימכר לשותף. בדרך זו, ARM אומרת שהיא תענה על הצרכים של המערכת האקולוגית ההולכת ומתרחבת.
מהירות השעון היעד של ה-Cortex-X1 היא 3GHz. ARM מכוונת ל-3GHz מאז ה-A76, ומהירות השעון לא הצליחה להתממש. עם זאת, עם הופעתם הקרובה של SoCs 5nm, ARM מקווה שהספקים ישלחו סוף סוף את עיצוב הליבה הגדול של ARM במהירות 3GHz. ARM מציינת שכל הערכות הביצועים התבססו על SPECint2006, שהוא תקן תעשייתי אמת מידה.
הַשׁקָפָה
ההכרזה של ה-Cortex-X1 מרגשת עבור קונים שואפים של טלפונים אנדרואידיים ב-2021. לראשונה מאז 2013 וה-Apple A7, ARM תוכל להתקרב לשבבי סדרת A של אפל מבחינת ביצועי שיא. גם אם ה-Cortex-X1 לא יתאים ל-A14, הוא יהיה קרוב יותר ממה שהיה בשבע השנים האחרונות.
ה-Qualcomm Snapdragon 875 הקרוב ככל הנראה ישלב גם את ה-Cortex-X1 וגם את ה-Cortex-A78 כחלק מה-"Prime Core" ו-"Performance Cores" שלו. HiSilicon אינו במצב לאמץ את ה-IP החדש ביותר של ARM מכיוון ש-TSMC נאסר לספק לו שבבים, כך שטלפונים של Huawei לא יציגו את ליבות המעבד החדשות השנה, וכנראה אפילו לא בתחילת השנה הבאה. יש לציין כי סמסונג נמצאת בעמדה חזקה לאמץ את Cortex-X1 + Cortex-A78 כחלק מספינת הדגל הבאה Exynos SoC, שתצליח Exynos 990. סמסונג פרסמה הצהרה שבה היא אמרה שהיא "נרגשת מאוד" לראות את הכיוון החדש ש-ARM לוקחת עם תוכנית Cortex-X Custom. ה-Cortex-X1 בעצם שולל את מיזם הליבות המותאמות אישית הכושל של סמסונג. יש לקוות שבשנה הבאה, מכשירי ה-Galaxy S21/S30 המופעלים על ידי Exynos יהיו סוף סוף נקיים מחסרונות גדולים או קלים בביצועי המעבד מול התחרות המונעת על ידי Snapdragon. לבסוף, לא בטוח אם MediaTek תאמץ את Cortex-X1. ה מימד 1000היורש של יורשו עשוי לאמץ את ה-A78 בלבד, או שהוא יכול ללכת על המשולבת X1 פלוס A78 כדי להתחרות חזיתית עם קוואלקום. נצטרך לחכות לראות איך הדברים יתפתחו בשנה הבאה.
העתיד של ביצועי המעבד באנדרואיד נראה מזהיר אפילו בתור יצרן שבבי מעבד מרכזי אחד עומד על סף סגירה.
מקורות: ARM (1, 2), אננדטק