ARMのCortex-XカスタムCPUプログラムにより、最終的にAndroidのフラッグシップパフォーマンスがAppleと競争できるようになる可能性がある

ARM は Cortex-X Custom プログラム (CXC) を発表しました。カスタムプログラムによる最初の高性能コアは ARM Cortex-X1 です。さらに詳しく知りたい方は続きをお読みください。

日本のソフトバンクが所有する英国に本拠を置くARMは、毎年5月に、モバイルデバイスで使用するための新しいモバイルIP（知的財産）を発表します。この IP は、新しい CPU コアと新しい GPU で構成されています。 ARM の命令セットは世界中のすべてのスマートフォンで使用されており、非常に重要な企業です。 CPU コアアーキテクチャに関しては、2021 年以降、注目すべき主要なモバイルチップベンダーはすべて、ARM のストック CPU IP (Samsung システム LSI として) を使用することになります。諦めた Exynos M カスタムコア上)。だからこそ、ARM が物事を正しく行うことが二重に重要です。今年、ARM は ARM Cortex-A78 CPU アーキテクチャと Mali-G78 GPU の後継を発表しました。コーテックス-A77 CPUと、マリ-G77 それぞれGPU。これらの発表は予想されていましたが、予想外だったのは、ARM が Cortex-X という形で別の CPU コアを発表したことです。何年もの間、技術評論家やユーザーは、Apple の CPU アーキテクチャが ARM の Cortex-A シリーズよりも数年進んでいるという事実を嘆いてきました。 Cortex-X CPU プログラムと Cortex-X1 により、これは 2021 年についに変わる可能性があります。

ARM は、顧客がさまざまな製品セグメントのさまざまなニーズに基づいて、より多くのソリューションや製品を求めていることを認識しています。のコーテックス-A76たとえば、フラッグシップ SoC だけでなく、一部の下位ミッドレンジ SoC でも使用されています。その最大限のパフォーマンス ARM は PPA (パフォーマンス、電力、エリア) に重点を置く必要があったため、Apple の競合他社ほど高くはありませんでした。初め。同社にとっては、絶対的なパフォーマンスよりもエネルギー効率と電力効率の方が優先事項でした。

Cortex-X1 では、これが変わります。

ARM は Cortex-X Custom (CXC) プログラムを発表しました。このプログラムには、ARM エンジニアリングチームおよび ARM プログラムパートナーとの緊密な協力が必要であり、特定の市場の需要を満たす最終 CPU 製品を形成できます。 ARM は、これによりプログラムパートナーが「PPA の通常の Cortex-A エンベロープ」の外側で独自のパフォーマンスポイントを定義できるようになると述べています。 ARM によって設計および構築された最終的なカスタム CPU は、ARM Cortex-X ブランドで提供されます。 CXC プログラムの一部としての最初の CPU は、ARM Cortex-X1 CPU です。

ARM は Cortex-X1 を非常に誇りに思っており、これはこれまでで最も強力な Cortex CPU であると述べています。現在の Cortex-A77 と比較して、ピークパフォーマンスが 30% 向上しています。次世代のカスタムソリューションに「究極のパフォーマンス」をもたらすという。この CPU は、独自のユースケースに合わせてパフォーマンスを最大化したいというパートナーの要望に応えて登場しました。

Cortex-X1 は、予想通り、その下にある新しく発表された Cortex-A78 よりも高速です。ここでの言葉遣いが重要です。 ARMは提供すると述べています パフォーマンスの向上 Cortex-A78 と比較すると、シングルスレッド整数パフォーマンスが最大 22% 向上します。 ARMによると、「向上」とは、改善が高パフォーマンスの短期間のバーストに関連しているという事実を指しており、これは反応性と応答性に最適です。これにより、スマートフォンや大画面デバイスでこれまでで最高のパフォーマンスが可能になると考えられますが、数字を考慮すると、Cortex-X1 はまだ次期 Apple A14 に匹敵することはできません。競争する。ただし、2019年のApple A13と同等のスコアを達成できる可能性があります。

Cortex-X1 は、A77 と比較して機械学習 (ML) パフォーマンスが 2 倍向上しています。これは注目に値する改善であり、ローカルコンピューティングパフォーマンスの向上を求める ARM の広範な取り組みの一環として行われます。

4x Cortex-A78 コアおよび 4x Cortex-A55 コアの DynamIQ クラスターは、4x Cortex-A77 および 4x Cortex-A55 クラスターと比較して 20% の持続的なパフォーマンス向上を実現します。 20% 請求の詳細については、記事をご覧ください。 (はい、残念ながら ARM は Cortex-A55 の後継製品を発表しませんでした。来年登場する可能性があります。) 一方、Cortex-X1 は、ピークパフォーマンスを向上させながら、より優れたスケーラビリティを実現します。パートナーは、3x Cortex-A8 および 4x Cortex-A55 とともに DynamIQ クラスターの一部として 1x Cortex-X1 を追加します前世代と比較してピークパフォーマンスが 30% 向上します。これは価値のある偉業です。注目している。 A78 は効率性を重視して特別に作られているため、Cortex-X1 と組み合わせると、最高の持続的かつピークのパフォーマンスが実現します。主力の Android スマートフォンは大幅に高速化されます。

ARMによれば、Cortex-X1を搭載したソリューションの主要市場はスマートフォンと新しいフォームファクタ（折りたたみ式携帯電話や大型マルチスクリーンデバイス）だという。 X1 は、アプリの読み込み時間が短縮され、Web ページのスクロールの応答性が向上した、より迅速な UX を提供します。 ML のパフォーマンスの向上により、AI および ML ベースのエクスペリエンスが向上します。 X1 は、予想通り、生産性、通信、セキュリティ、複数のデジタル没入、カメラベース、高度なゲーム、XR エクスペリエンスなどのユースケースも改善します。

ARM Cortex-X1 - CPU アーキテクチャ

Cortex-X1 のアーキテクチャが興味深いところです。最高のパフォーマンスを向上させる多数のマイクロアーキテクチャのアップグレードが施されています。 2018年に発表されたCortex-A76は、命令デコード幅をCortex-A75の3幅から4幅にアップグレードし、これに伴いCortex-A73の2幅から増加しました。ただし、Cortex-A77 はデコード幅を 4 幅で一定に保つことを選択しました。 Apple の A シリーズチップは大きくて幅が広く、A11 以降のすべての A シリーズチップのデコード幅は 7 ワイドであり、デスクトップ CPU アーキテクチャよりも広いです。 ARM は Cortex-X1 で Apple に一歩近づき、デコード帯域幅が 25% 増加して 1 サイクルあたり 5 命令をデコードできるようになりました。

さらに、ARM によれば、MOP キャッシュのスループットは 33% 増加し、1 サイクルあたり 8 MOP になったとのことです。 Cortex-X1 の Neon エンジンには 2 つの追加パイプがあり、A78 の計算能力を 2 倍にします。キャッシュサイズに関しては、X1 は 64kB の L1 キャッシュと最大 1MB の L2 キャッシュをサポートしますが、DynamIQ クラスターはアップグレードされ、究極のパフォーマンスを実現するために 8MB の L3 をサポートするようになりました。 A78 を Cortex-X1 と組み合わせて使用すると、より大きな L3 も使用できます。

Cortex-X1 は、CXC プログラムの下で製造された Cortex-CPU の最初の例です。 CXC プログラムのまさに必要性は、Cortex-A PPA の外側のエンベロープでパフォーマンスを向上させることです。パフォーマンスの向上にはコストがかかるからです。 Cortex-X1 は Cortex-A78 の 1.5 倍のサイズです。これは、PPA が悪化するだけでなく、エネルギー効率も悪化することを意味します。したがって、ハイエンドの主力携帯電話に限定される可能性が高いため、ミッドレンジや低価格の携帯電話には搭載されそうにありません。パートナーが市場のニーズに特化した CPU を使用できるようにすることで、 Cortex-A CPU。ここで、プログラムパートナーは CXC の下で CPU を直接カスタマイズできないことに注意してください。プログラム。その代わり、CXC プログラムは本質的に「Built for Cortex」ライセンスの後継であり、ARM がパートナーの要求に応じて変更を加え、パートナーに販売する CPU IP を設計します。このようにして、拡大し続けるエコシステムのニーズに応えることができるとARMは述べています。

Cortex-X1 の目標クロック速度は 3GHz です。 ARMはA76以来3GHzを目標にしてきたが、そのクロック速度は明らかに実現できていない。しかし、今後の 5nm SoC の登場により、ARM はベンダーが最終的に ARM の大きなコア設計を出荷することを期待しています。 3GHzで。 ARM は、すべてのパフォーマンス推定値が業界標準である SPECint2006 に基づいていることを指摘しています。基準。

見通し

Cortex-X1 の発表は、2021 年の主力 Android スマートフォンの購入希望者にとってエキサイティングなものです。 2013年のApple A7以来初めて、ARMはピークパフォーマンスの点でAppleのAシリーズチップに近づくことができるようになる。 Cortex-X1 が A14 に匹敵しないとしても、過去 7 年間よりも A14 に近づくことになるでしょう。

次期Qualcomm Snapdragon 875には、おそらく「プライムコア」と「パフォーマンスコア」の一部としてCortex-X1とCortex-A78の両方が組み込まれることになるでしょう。こんにちはシリコン立場がありません TSMCがチップの供給を禁止されているため、ARMの最新IPを採用することはできないため、ファーウェイの携帯電話は今年、そしておそらく来年初めにも新しいCPUコアを搭載しないだろう。特に、Samsung は、Cortex-X1 + Cortex-A78 を次期フラッグシップ Exynos SoC の一部として採用する強力な立場にあります。エクシノス 990. Samsungは声明を発表し、ARMがCortex-X Customプログラムで取っている新たな方向性を見て「非常に興奮している」と述べた。 Cortex-X1は本質的に、サムスンの失敗したカスタムコア事業を無効にする。来年には、Exynos を搭載した Galaxy S21/S30 スマートフォンが、Snapdragon を搭載した競合製品に対して、大小の CPU パフォーマンスの不足を最終的に解消されることが期待されています。最後に、MediaTekがCortex-X1を採用するかどうかは不明だ。の次元1000の後継機はA78のみを採用するかもしれないし、クアルコムと真っ向から競争するためにX1とA78の組み合わせを採用するかもしれない。来年は状況がどのようになるか見守る必要がある。

Android の CPU パフォーマンスの未来は、大手 CPU チップメーカーの 1 社としても明るいようです閉鎖の瀬戸際に立っている.

出典: ARM (1, 2), アナンドテック