ARM מכריזה על ליבת המעבד Cortex-A77 עם שיפורי ביצועים של 20-35%

באירוע TechDay השנתי של ARM, ARM הכריזה על ליבת המעבד Cortex-A77. ההכרזה של Cortex-A77 מגיעה לצד ההכרזה על ARM Mali-G77 GPU, שהוא ה-GPU הראשון שיש לו את ארכיטקטורת ה-GPU החדשה "Valhall". יחד, שני המוצרים האלה מצליחים את זה של השנה שעברה Cortex-A76 CPU ו-Mali-G76 GPU בהתאמה.

ARM שבסיסה בבריטניה, שנרכשה על ידי סופטבנק היפנית ב-2016, היא אחת החברות החשובות בתעשיית הטכנולוגיה. כל סמארטפון בעולם מופעל על ידי ערכת ההוראות של ARM. קוואלקום משתמשת ברישיון "Made for Cortex" חצי מותאם אישית המאפשר לחברה לשלב מותאם אישית גרסאות של ה-CPU IP של ARM במוצרים שלה (לדוגמה, Kryo 485 Gold הוא גרסת חצי מותאמת אישית של Cortex-A76). קבוצת HiSilicon של Huawei היה בעל רישיון בעל פרופיל גבוה נוסף של ה-CPU IP של ARM, תוך שימוש בגרסאות מניות של ליבות ה-CPU של ARM, בעוד ש-Samsung Systems LSI ואפל משתמשות בליבות מותאמות אישית לחלוטין על גבי ערכת ההוראות של ARM. סמסונג ו-HiSilicon גם מעניקות רישיון ל-Mali GPUs של ARM עבור ה-SoCs הפנימיים שלהן, בעוד שקוואלקום ואפל בוחרות ללכת עם פתרונות ה-GPU המותאמים אישית שלהן (לדוגמה, Qualcomm משתמשת ב-Adreno GPUs משלה).

זו הסיבה שכאשר ARM מוציאה הכרזה חדשה, יש לכך השלכות משמעותיות על תעשיית הסמארטפונים. החדשות הטובות הן ש-ARM נמצא בפיתוח כבר זמן מה בכל הנוגע לייצור מיקרו-ארכיטקטורות מעבד חדשות. Cortex-A72, Cortex-A73, ו קורטקס-A75 כולם היו עיצובים מכובדים שהפיצו על הטעויות של ה-Cortex-A57. עם זאת, ה-Cortex-A76 של השנה שעברה לקח צעד מעבר מבחינת הביצועים, שכן הוא הבטיח "ביצועים ברמה של מחשב נייד" עם שיפור ביצועים של 35% לעומת ה-Cortex-A75 שכבר מסוגל. בהתאם לכך, קוואלקום הבטיחה שיפור של 45% בביצועים עם ה-Snapdragon 855גבשושית הביצועים הגדולה ביותר של כל Snapdragon SoC בהיסטוריה.

ה-Cortex-A76 היה בעל ביצועים גבוהים בתחומי IPC, PPA ויעילות. היה לו את ה-PPA הטוב ביותר בתעשייה עם גדלים קטנים של שטחי קוביות. הוא אמנם נהנה מתהליך FinFET 7nm המצוין של TSMC, אבל גם שיפורים ב-IPC שהוא הביא הטביעו את חותמם. הוא הצליח להתעלות על הליבה המותאמת אישית Exynos M3 של סמסונג ב- Exynos 9810, למרות שיש לו רוחב פענוח צר יותר (4-רוחב לעומת. ברוחב 6). אפילו שחרור השנה של ליבת Exynos M4 ב- Exynos 9820 לא הספיק כדי לחטוף את יתרון הביצועים של ARM (למרות שהוא אכן סגר את הפער), כמו ה-Cortex-A76 עדיין נהנה מיתרון ביצועים ויעילות מעל ה-Exynos M4. (ה-Exynos אכזב גם הוא על ידי תהליך ייצור נחות: 8nm LPP לעומת. 7nm FinFET). בפרט, היעילות האנרגטית של ה-Cortex-A76 נמצאה מדהימה. SoCs המשתמשים ב-Cortex-A76 כוללים SoCs ספינת דגל כגון HiSilicon Kirin 980 וה קוואלקום Snapdragon 855, אבל התחלנו לראות את זה גם ב-SoCs בטווח הביניים בצורה של קוואלקום Snapdragon 675 וה Snapdragon 730/730G. ההשפעה על הביצועים הייתה יעילה.

בתחום הנייד, ה-Cortex-A76 עדיין נחות מהליבות המותאמות אישית של אפל כפי שניתן לראות ב-Apple A11 וב-Apple A12 מבחינת הוראות לשעון (IPC). עם זאת, ARM לא הראתה שום סימן להאטה בקצב השיפורים שלה. באוגוסט חשפה החברה את מפת הדרכים של ליבת ה-CPU שלה עם ליבת "Deimos" לשנת 2019 וליבה של "Hercules" לשנת 2020, שניהם מבוססים על Cortex-A76. באופן מרשים, החברה הבטיחה שיפור CAGR של 20-25% בביצועים מדי שנה עם כל ערכת שבבים חדשה במשפחת הליבה של אוסטין. ARM דוהרת קדימה.

ה-Cortex-A77 היא ליבת המעבד "Deimos", והיא תעשה את דרכה לסוף 2019 ותחילת 2020 SoCs ספינת הדגל. זוהי אבולוציה של ה-Cortex-A76, והיא האיטרציה השנייה של ליבת אוסטין מִשׁפָּחָה. המעבד הוא יורש מיקרו-ארכיטקטוני ישיר של ה-A76, ורוב תכונות הליבה שלו זהות. הספקים יוכלו לשדרג את ה- SoC IP ללא הרבה מאמץ. במונחים של ארכיטקטורה, היא נשארת ליבת מעבד ARM v8.2 שנועדה להיות מזווגת עם ליבה "קטנה" של Cortex-A55 במקום עם אשכול DynamIQ Shared Unit (DSU).

גדלי המטמון של ה-Cortex-A77 הם: מטמון הוראות ומידע של 64KB L1, מטמון L2 של 256 ו-512KB, ועד 4MB מטמון L3 משותף. שיפורי הביצועים יצטרכו להגיע משיפורים מיקרו-ארכיטקטוניים, מכיוון שהתדירות של הליבה לא צפויה שינוי (ARM עדיין מכוון ל-3GHz כמו ה-A76, אבל כמו ב-A76, סביר להניח שנראה ספקים שולחים עיצובים עם שעון נמוך יותר ליבות). שיפורי התהליך עבור הדור הבא של SoCs לא צפויים להיות משמעותיים כפי שהיו ב-2018. (TSMC עברה השנה לתהליך 7nm EUV, שכנראה יהיה הבסיס של ערכות השבבים הבאות של Kirin ו-Snapdragon.)

ל-Cortex-A77, אם כן, יש מיקרו-ארכיטקטורה משופרת שמביאה לשיפורי ביצועים של 20%-35%. ה-A76 היה שונה מקודמיו מבחינת הארכיטקטורה, והוא נועד לשמש כ קו הבסיס לשני העיצובים הבאים במשפחת הליבה של אוסטין: Cortex-A77 ב-2019, ו-"Hercules" ב- 2020.

המטרות העיקריות של ARM היו להגדיל את ה-IPC של הארכיטקטורה וכן להמשיך ולהתמקד באספקת ה-PPA (הספק, הביצועים והשטח) הטובים ביותר בתעשייה. גודל השטח ויתרונות היעילות האנרגטית של ה-A76 עדיין יישארו יתרונות עבור ה-A77.

מבחינת המיקרו-ארכיטקטורה, ARM השתנה לא מעט. בחזית הליבה יש רוחב פס אחזור גבוה יותר עם הכפלה של יכולת חיזוי המותג, מאקרו-OP חדש מבנה המטמון פועל כמטמון הוראות L0, צינור ALU חדש של מספר שלם, ותורי עומס/חנות ובעיה מחודשים יכולת. יש גם אופטימיזציות של קוד דינמי בגרירה, והן מוסברות בפירוט בפוסט הבלוג של ARM. רוחב הפענוח נשאר ברוחב 4.

החלק האחורי של הליבה מכיל גם שיפורים, ואני ממליץ למשתמשים לקרוא של אננדטק כיסוי להרבה יותר פרטים. ARM הוסיפה ALU נוסף של מספר שלם. גם מאחזרי הנתונים שופרו, ואלה חדשות טובות בהתחשב בכך של-A76 כבר היו שולחים מוקדמים מעולים לפי אננדטק. נוספו מנועי אחזור מוקדמים נוספים כדי לשפר את דיוק השליפה המוקדמת. כל זה קשור לתת-מערכת הזיכרון של הליבה, שהיא היבט בסיסי. תת-מערכת הזיכרון של מעבד מורכבת מהשהיית הזיכרון ורוחב הפס של הזיכרון.

ARM מבטיחה שיפורי ביצועים של 20-35% עבור ה-Cortex-A77

לפי ARM, ל-Cortex-A77 יש שיפור של 20% ביצועי חוט יחיד של IPC לעומת קודמו ב-Geekbench 4, 23% ב-SPECint2006, 35% ב-SPECfp2006, 20% ב-SPECint2017, ו-25% ב- SPECfp2017. כל אלה מוקרנים בתהליך של 7 ננומטר ובתדר 3GHz. אם השיפורים הללו ייצאו לפועל, ה-SoCs מהדור הבא יכולים להניע כמה ביצועים מדהימים וחוויות חיי סוללה בסמארטפונים עתידיים. שיפורים ב-FP, במיוחד, הם שיפור דורי משמעותי. כמובן, ה-A77 לא יהיה ללא תחרות, שכן סמסונג תחזור עם ה-Exynos M5 ב-2020, ולפני כן, ה-A13 של אפל הוא בוודאות חלק ממכשירי האייפון החדשים.

ARM גם מציינת שיעילות האנרגיה של ה-A77 תישאר זהה ל-A76 SoCs. מה זה אומר הוא שביצועי שיא, ליבות המעבד ישתמשו באותה כמות אנרגיה (נמדדת בג'אול) כדי להשלים מְשִׁימָה. עם זאת, כוח ואנרגיה הם שני מושגים שונים. ל-A77 יהיה שימוש מוגבר בחשמל שהוא ליניארי עם הביצועים המוגברים. זה עלול להוביל לבעיות עם מגבלות TDP בטלפונים. כדי להתמודד עם פעולה זו, אנו כבר רואים את הספקים הגדולים מאמצים תצורות ליבה לא שגרתיות בגדול + בינוני + קטן (2+2+4 במקרה של HiSilicon, ו-1+3+4 במקרה של קוואלקום). ה-A77 יהיה גם גדול ב-17% מה-A76, מה שאומר שהוא בדרך לקבל עדיין PPA מהטובים מסוגו.

הייתי מעריץ גדול של ההטמעות של ה-A76, מכיוון שהוא פשוט עובד כל כך טוב אפילו ב-SoCs בטווח הביניים כגון Snapdragon 675. ה-Snapdragon 855 וה-Kirin 980 הם שניהם מכשירי דגל בעלי ביצועים גבוהים, ואני לא יכול לחכות לראות את רמת השיפורים שהביאו ההטמעות של ה-A77 ב- SoCs מהדור הבא. ARM מצהירה שהלקוחות הגדולים שלה עדיין מתמקדים מאוד בקבלת ה-PPA הטוב ביותר, וקל לראות שהחברה מספקת את הפתרונות הטובים ביותר בנושא זה. לְהִתְיַחֵס.

מתי נראה את ה-A77 ב-SoC? לפני האירועים הסוערים האחרונים עם Huawei, הייתי אומר שה-HiSilicon Kirin 985 בוודאי יכלול את ה-A77 כמו גם את ה-Mali-G77 GPU עבור SoC אמיתי מהדור הבא ב-2019. עם זאת, עם החלטת ARM לנתק את הקשר עם Huawei, אני בספק אם זה אפשרי יותר, אלא אם כן המצב הבעירה עם Huawei ייפתר בשבועות הקרובים. ספינת הדגל הבאה של קוואלקום Snapdragon SoC כנראה לא תישלח לצרכנים עד הרבעון הראשון של 2020, כך שצרכנים המעוניינים להשתמש בליבת המעבד החדשה ביותר של ARM עשויים להמתין זמן מה.

מָקוֹר: זְרוֹעַ

באמצעות: אננדטק