ARM heeft het Cortex-X Custom-programma (CXC) aangekondigd. De eerste krachtige kern onder het aangepaste programma is de ARM Cortex-X1. Lees verder om meer te weten!
Elk jaar in mei kondigt het Britse ARM, eigendom van het Japanse Softbank, zijn nieuwe Mobile IP (intellectueel eigendom) aan voor gebruik op mobiele apparaten. Dit IP-adres bestaat uit nieuwe CPU-kernen en nieuwe GPU's. De instructieset van ARM wordt op elke smartphone ter wereld gebruikt - het is een bedrijf van cruciaal belang. Wat de CPU-kernarchitecturen betreft, zal elke grote mobiele chipleverancier vanaf 2021 de standaard CPU-IP van ARM gebruiken (zoals Samsung System LSI heeft opgegeven op de aangepaste Exynos M-kernen). Daarom is het dubbel belangrijk dat ARM de zaken goed doet. Voor dit jaar heeft ARM de ARM Cortex-A78 CPU-architectuur en de Mali-G78 GPU aangekondigd, de opvolgers van de Cortex-A77 CPU, en de Mali-G77 GPU respectievelijk. Hoewel deze aankondigingen werden verwacht, werd niet verwacht dat ARM een nieuwe CPU-kern zou aankondigen in de vorm van de Cortex-X. Jarenlang hebben technische recensenten en gebruikers geklaagd over het feit dat de CPU-architecturen van Apple meerdere jaren voorlopen op de Cortex-A-serie van ARM. Met het Cortex-X CPU-programma en de Cortex-X1 kan dit in 2021 eindelijk veranderen.
ARM weet dat zijn klanten meer oplossingen en producten eisen op basis van verschillende behoeften in verschillende productsegmenten. De Cortex-A76, wordt bijvoorbeeld gebruikt in vlaggenschip-SoC's en in sommige SoC's uit het lagere middensegment. Zijn maximale prestaties was niet zo hoog als de concurrenten van Apple omdat ARM zich moest concentreren op PPA (prestaties, kracht en oppervlakte) Eerst. Energie-efficiëntie en energie-efficiëntie waren hogere prioriteiten voor het bedrijf in plaats van absolute prestaties.
Met de Cortex-X1 verandert dit.
ARM heeft het Cortex-X Custom (CXC) programma aangekondigd. Dit programma omvat nauwe samenwerking met ARM-engineeringteams en ARM's programmapartners, die een definitief CPU-product kunnen vormgeven dat aan specifieke markteisen voldoet. ARM merkt op dat programmapartners hierdoor hun eigen prestatiepunten kunnen definiëren buiten de "gebruikelijke Cortex-A-envelop van PPA". De uiteindelijke aangepaste CPU, ontworpen en gebouwd door ARM, zal worden geleverd onder de merknaam ARM Cortex-X. De eerste CPU als onderdeel van het CXC-programma is de ARM Cortex-X1 CPU.
ARM is erg trots op de Cortex-X1 en zegt dat dit de krachtigste Cortex CPU tot nu toe is. Het levert een verbetering van de topprestaties van 30% op ten opzichte van de huidige Cortex-A77. Er wordt gezegd dat het "ultieme prestaties" biedt voor op maat gemaakte oplossingen van de volgende generatie. De CPU was een reactie op partners die de prestaties wilden maximaliseren in lijn met hun eigen gebruiksscenario's.
De Cortex-X1 is, zoals verwacht, ook sneller dan de nieuw aangekondigde Cortex-A78, die eronder past. De formulering is hier belangrijk. ARM zegt dat het biedt prestatieverbeteringen in vergelijking met de Cortex-A78 met tot 22% single-thread integer prestatieverbeteringen. De ‘verbeteringen’ verwijzen naar het feit dat de verbeteringen verband houden met korte uitbarstingen van hoge prestaties, die volgens ARM het beste zijn voor de reactiviteit en het reactievermogen. Dit zal vermoedelijk de hoogste prestaties ooit mogelijk maken voor smartphones en apparaten met een groot scherm, maar dan aan Gezien de cijfers zal de Cortex-X1 nog steeds niet in staat zijn om de aankomende Apple A14 te evenaren, waarmee hij wel concurreren. Het kan echter mogelijk vergelijkbaar zijn met de Apple A13 uit 2019.
De Cortex-X1 biedt twee keer machine learning (ML) prestatieverbeteringen ten opzichte van de A77. Dit is een opmerkelijke verbetering en maakt deel uit van ARM's bredere streven naar meer lokale rekenprestaties.
Het DynamIQ-cluster van 4x Cortex-A78- en 4x Cortex-A55-kernen biedt 20% aanhoudende prestatieverbeteringen ten opzichte van het 4x Cortex-A77- en 4x Cortex-A55-cluster. Raadpleeg ons artikel voor meer informatie over de 20%-claim. (Ja, ARM heeft helaas geen opvolger van de Cortex-A55 aangekondigd. Het kan volgend jaar komen.) De Cortex-X1 daarentegen maakt grotere schaalbaarheid mogelijk en verhoogt de topprestaties. Partners voegen 1x Cortex-X1 toe als onderdeel van het DynamIQ-cluster naast 3x Cortex-A8 en 4x Cortex-A55 krijgt een verbetering van 30% in topprestaties ten opzichte van de vorige generatie, wat een prestatie waard is opmerkend. De A78 is speciaal gemaakt voor efficiëntie, dus in combinatie met de Cortex-X1 levert de combo de beste duurzame en topprestaties. Vlaggenschip-Android-telefoons zullen een stuk sneller worden.
ARM zegt dat de belangrijkste markt voor oplossingen met de Cortex-X1 smartphones en nieuwe vormfactoren (opvouwbare telefoons en grote apparaten met meerdere schermen) zijn. De X1 biedt een snellere UX met snellere laadtijden van apps en een verbeterde responsiviteit bij het scrollen van webpagina's. Op AI en ML gebaseerde ervaringen zullen beter worden naarmate de ML-prestaties verbeteren. De X1 zal, voorspelbaar, ook gebruiksscenario's verbeteren zoals productiviteit, communicatie, beveiliging, meervoudige digitale onderdompeling, cameragebaseerd, geavanceerd gamen en XR-ervaringen.
ARM Cortex-X1 - CPU-architectuur
De architectuur van Cortex-X1 is waar het interessant wordt. Het heeft talloze microarchitecturale upgrades die voor een maximale prestatieverbetering zorgen. De Cortex-A76, die in 2018 werd aangekondigd, heeft de instructiedecodeerbreedte geüpgraded naar 4 breed van de 3 breed van de Cortex-A75, die op zijn beurt was toegenomen ten opzichte van de 2 breed van de Cortex-A73. De Cortex-A77 koos er echter voor om de decodeerbreedte constant op 4-breed te houden. De chips uit de A-serie van Apple zijn groot en breed, aangezien de decodeerbreedte van alle chips uit de A-serie sinds de A11 7-breed is geweest, wat breder is dan zelfs desktop-CPU-architecturen. ARM is met de Cortex-X1 een stap dichter bij Apple gekomen, omdat de decodeerbandbreedte met 25% is vergroot tot 5 gedecodeerde instructies per cyclus.
Bovendien zegt ARM dat de doorvoer van de MOP-cache met 33% is verhoogd tot 8 MOP's per cyclus. De Neon-engine van de Cortex-X1 krijgt twee extra pijpen die de rekencapaciteit verdubbelen ten opzichte van de A78. Wat de cachegroottes betreft, ondersteunt de X1 64kB L1- en maximaal 1 MB L2-cache, terwijl het DynamIQ-cluster is geüpgraded om nu 8 MB L3 te ondersteunen voor ultieme prestaties. De grotere L3 kan ook worden gebruikt door de A78 wanneer deze wordt gebruikt in combinatie met de Cortex-X1.
De Cortex-X1 is het eerste voorbeeld van een Cortex-CPU geproduceerd onder het CXC-programma. De noodzaak van het CXC-programma is om de prestaties naar een niveau buiten de Cortex-A PPA te tillen. Dat komt omdat al die hogere prestaties een prijs met zich meebrengen. De Cortex-X1 is 1,5x zo groot als de Cortex-A78. Dit betekent dat het een slechtere PPA en een slechtere energie-efficiëntie heeft. Het is dus onwaarschijnlijk dat je het in een middenklasse- of budgettelefoon zult vinden, aangezien het waarschijnlijk beperkt zal blijven tot high-end vlaggenschiptelefoons. Door partners toe te staan een CPU te hebben die specifiek is voor hun marktbehoeften, zal er onderscheid worden gemaakt tussen de routekaart van de Cortex-A CPU's. Hierbij moet worden opgemerkt dat programmapartners geen enkele CPU onder de CXC rechtstreeks kunnen aanpassen programma. In plaats daarvan is het CXC-programma in wezen de opvolger van de "Built for Cortex"-licentie, waarbij ARM op verzoek van partners wijzigingen aanbrengt en het CPU-IP ontwerpt om aan de partner te worden verkocht. Op deze manier zegt ARM te voldoen aan de behoeften van het steeds groter wordende ecosysteem.
De doelkloksnelheid van de Cortex-X1 is 3GHz. ARM mikt sinds de A76 op 3GHz, en de kloksnelheid is met name niet gerealiseerd. Met de aanstaande komst van 5 nm SoC's heeft ARM echter goede hoop dat leveranciers eindelijk het grote kernontwerp van ARM zullen leveren op 3GHz. ARM merkt op dat alle prestatieschattingen gebaseerd waren op SPECint2006, een industriestandaard maatstaf.
Vooruitzichten
De aankondiging van de Cortex-X1 is spannend voor aspirant-kopers van vlaggenschip Android-telefoons in 2021. Voor het eerst sinds 2013 en de Apple A7 zal ARM qua topprestaties in de buurt kunnen komen van de chips uit de A-serie van Apple. Ook al komt de Cortex-X1 niet overeen met de A14, hij zal dichterbij zijn dan in de afgelopen zeven jaar.
De komende Qualcomm Snapdragon 875 zal waarschijnlijk zowel de Cortex-X1 als de Cortex-A78 bevatten als onderdeel van zijn "Prime Core" en "Performance Cores". HalloSilicon bevindt zich in geen enkele positie om het nieuwste IP-adres van ARM over te nemen, aangezien TSMC geen chips mag leveren, dus Huawei-telefoons zullen dit jaar niet over de nieuwe CPU-kernen beschikken, en waarschijnlijk zelfs niet begin volgend jaar. Met name bevindt Samsung zich in een sterke positie om de Cortex-X1 + Cortex-A78 te adopteren als onderdeel van het volgende vlaggenschip Exynos SoC, dat de opvolger zal zijn van de Cortex-X1 + Cortex-A78. Exynos 990. Samsung bracht een verklaring uit waarin het zei "erg opgewonden" te zijn om te zien welke nieuwe richting ARM inslaat met het Cortex-X Custom-programma. De Cortex-X1 ontkent in wezen de mislukte onderneming van Samsung op het gebied van aangepaste cores. Het is te hopen dat de door Exynos aangedreven Galaxy S21/S30-telefoons volgend jaar eindelijk vrij zullen zijn van grote of kleine CPU-prestatietekorten ten opzichte van de door Snapdragon aangedreven concurrentie. Ten slotte is het onzeker of MediaTek de Cortex-X1 zal adopteren. De Afmeting 1000De opvolger van de fabrikant kan mogelijk alleen de A78 adopteren, of hij zou voor de X1 plus A78-combo kunnen gaan om frontaal te kunnen concurreren met Qualcomm. We zullen moeten afwachten hoe het volgend jaar zal verlopen.
De toekomst voor CPU-prestaties in Android ziet er rooskleurig uit, zelfs als een grote CPU-chipproducent staat op de rand van sluiting.
Bronnen: ARM (1, 2), AnandTech