ARM har annonsert Cortex-X Custom-programmet (CXC). Den første høyytelseskjernen under det tilpassede programmet er ARM Cortex-X1. Les videre for å vite mer!
Hvert år i mai kunngjør UK-baserte ARM, eid av Japan-baserte Softbank, sin nye Mobile IP (intellektuell eiendom) for bruk i mobile enheter. Denne IP-en består av nye CPU-kjerner samt nye GPUer. ARMs instruksjonssett brukes i alle smarttelefoner i verden - det er et svært viktig selskap. Når det gjelder CPU-kjernearkitekturer, fra 2021, vil alle viktige mobilbrikkeleverandører bruke ARMs lager CPU IP (som Samsung System LSI har gitt opp på sine Exynos M-tilpassede kjerner). Derfor er det dobbelt viktig at ARM får ting riktig. Nå for i år har ARM annonsert ARM Cortex-A78 CPU-arkitekturen og Mali-G78 GPU, etterfølgerne til Cortex-A77 CPU og Mali-G77 henholdsvis GPU. Selv om disse kunngjøringene var forventet, var det som ikke var forventet at ARM kunngjorde en annen CPU-kjerne i form av Cortex-X. I årevis har tekniske anmeldere og brukere beklaget det faktum at Apples CPU-arkitekturer er flere år foran ARMs Cortex-A-serie. Med Cortex-X CPU-programmet og Cortex-X1 kan dette endelig endre seg i 2021.
ARM vet at kundene etterspør flere løsninger og produkter basert på ulike behov i ulike produktsegmenter. De Cortex-A76, for eksempel, brukes i flaggskip-SoCs så vel som i noen lavere mid-range SoCs. Dens maksimale ytelse var ikke så høy som Apples konkurrenter fordi ARM trengte å fokusere på PPA (ytelse, kraft og område) først. Energieffektivitet og strømeffektivitet var høyere prioritert for selskapet i stedet for absolutt ytelse.
Med Cortex-X1 endres dette.
ARM har annonsert Cortex-X Custom (CXC)-programmet. Dette programmet innebærer tett samarbeid med ARM-ingeniørteam og ARMs programpartnere, som kan forme et endelig CPU-produkt for å møte spesifikke markedskrav. ARM bemerker at dette lar programpartnere definere sine egne ytelsespunkter utenfor den "vanlige Cortex-A-konvolutten til PPA". Den siste tilpassede CPU, designet og bygget av ARM, vil bli levert under ARM Cortex-X-merket. Den første CPU som en del av CXC-programmet er ARM Cortex-X1 CPU.
ARM er veldig stolt av Cortex-X1, og sier at det er den kraftigste Cortex CPUen til dags dato. Den gir 30 % topp ytelsesforbedring i forhold til dagens Cortex-A77. Det sies å gi "ultimat ytelse" for neste generasjons tilpassede løsninger. CPU-en kom som svar på partnere som ønsket å maksimere ytelsen i tråd med sine egne brukstilfeller.
Cortex-X1 er som forventet også raskere enn den nylig annonserte Cortex-A78, som går inn under den. Ordlyden er viktig her. ARM sier at det gir ytelsesøkninger sammenlignet med Cortex-A78 med opptil 22 % enkelttråds heltallsforbedringer. "Oppløftene" refererer til det faktum at forbedringene er relatert til korte utbrudd av høy ytelse, som er best for reaktivitet og respons, ifølge ARM. Dette vil visstnok muliggjøre den høyeste ytelsen noensinne for smarttelefoner og enheter med stor skjerm, men på På grunn av tallene, vil Cortex-X1 fortsatt ikke kunne matche den kommende Apple A14, som den vil konkurrere. Det kan imidlertid være i stand til å score på nivå med 2019s Apple A13.
Cortex-X1 tilbyr 2x maskinlæring (ML) ytelsesforbedringer i forhold til A77. Dette er en bemerkelsesverdig forbedring, og den kommer som en del av ARMs bredere press for mer lokal dataytelse.
DynamIQ-klyngen med 4x Cortex-A78- og 4x Cortex-A55-kjerner gir 20 % vedvarende ytelsesforbedringer i forhold til 4x Cortex-A77- og 4x Cortex-A55-klyngen. For mer informasjon om 20 %-kravet, sjekk ut artikkelen vår. (Ja, ARM kunngjorde ikke en etterfølger til Cortex-A55, dessverre. Det kan komme neste år.) Cortex-X1, på den annen side, muliggjør større skalerbarhet samtidig som den øker toppytelsen. Partnere legger til 1x Cortex-X1 som en del av DynamIQ-klyngen sammen med 3x Cortex-A8 og 4x Cortex-A55 vil få 30 % forbedring i toppytelse i forhold til forrige generasjon, noe som er en bragd verdt bemerker. A78 er spesiallaget for effektivitet, så når den kombineres med Cortex-X1, vil komboen levere den beste vedvarende og topp ytelse. Flaggskip Android-telefoner vil bli mye raskere.
ARM sier at nøkkelmarkedet for løsninger med Cortex-X1 er smarttelefoner og nye formfaktorer (foldbare telefoner og store enheter med flere skjermer). X1 gir en raskere brukeropplevelse med raskere appinnlastingstider og forbedret respons på nettsiderulling. AI- og ML-baserte opplevelser vil bli bedre med forbedringen i ML-ytelsen. X1 vil, forutsigbart, også forbedre brukstilfeller som produktivitet, kommunikasjon, sikkerhet, multippel digital nedsenking, kamerabasert, avansert spilling og XR-opplevelser.
ARM Cortex-X1 - CPU-arkitektur
Cortex-X1s arkitektur er der ting blir interessante. Den har en rekke mikroarkitektoniske oppgraderinger som gir den høyeste ytelsesøkningen. Cortex-A76, som ble annonsert i 2018, oppgraderte instruksjonsdekodingsbredden til 4-bredden fra 3-bredden til Cortex-A75, som igjen hadde økt fra den 2-brede bredden til Cortex-A73. Imidlertid valgte Cortex-A77 å holde dekodebredden konstant på 4-bredden. Apples A-serie-brikker er store og brede, ettersom dekodebredden på alle A-serie-brikker siden A11 har vært 7-bred, som er bredere enn selv stasjonære CPU-arkitekturer. ARM har tatt et skritt nærmere Apple med Cortex-X1, ettersom dekodebåndbredden er økt med 25 % til 5 instruksjoner dekodet per syklus.
Videre sier ARM at MOP-cache-gjennomstrømningen er økt med 33 % til 8 MOPs per syklus. Cortex-X1s Neon-motor får to ekstra rør som dobler beregningskapasiteten i forhold til A78. Når det gjelder cache-størrelser, støtter X1 64kB L1 og opptil 1MB L2-cache, mens DynamIQ-klyngen har blitt oppgradert til å nå støtte 8MB L3 for ultimat ytelse. Den større L3 kan også brukes av A78 når den brukes i kombinasjon med Cortex-X1.
Cortex-X1 er det første eksemplet på en Cortex-CPU produsert under CXC-programmet. Selve behovet for CXC-programmet er å presse ytelsen på en konvolutt utenfor Cortex-A PPA. Det er fordi all den økte ytelsen har en kostnad. Cortex-X1 er 1,5 ganger så stor som Cortex-A78. Dette betyr at den har dårligere PPA så vel som dårligere energieffektivitet. Det er derfor usannsynlig å finne den i noen mellomtone- eller budsjetttelefoner, da den sannsynligvis vil være begrenset til avanserte flaggskiptelefoner. Å tillate partnere å ha en CPU som er spesifikk for deres markedsbehov, vil skille mellom veikartet til Cortex-A CPUer. Det skal bemerkes her at programpartnere ikke vil kunne tilpasse noen CPU direkte under CXC program. I stedet er CXC-programmet i hovedsak etterfølgeren til "Built for Cortex"-lisensen, der ARM gjør endringer på partnernes forespørsel, og designer CPU-IP-en som skal selges til partneren. På denne måten sier ARM at den vil møte behovene til det stadig voksende økosystemet.
Cortex-X1s målklokkehastighet er 3GHz. ARM har rettet seg mot 3GHz siden A76, og klokkehastigheten har særlig uteblitt. Med den kommende bruken av 5nm SoC-er, håper ARM imidlertid at leverandører endelig vil sende ARMs store kjernedesign ved 3GHz. ARM bemerker at alle ytelsesestimater var basert på SPECint2006, som er en industristandard benchmark.
Outlook
Cortex-X1s kunngjøring er spennende for aspirerende kjøpere av flaggskip Android-telefoner i 2021. For første gang siden 2013 og Apple A7, vil ARM kunne komme nær Apples A-serie-brikker når det gjelder topp ytelse. Selv om Cortex-X1 ikke matcher A14, vil den være nærmere enn den var de siste syv årene.
Den kommende Qualcomm Snapdragon 875 vil trolig inkludere både Cortex-X1 så vel som Cortex-A78 som en del av "Prime Core" og "Performance Cores". HiSilicon er ikke i noen posisjon å ta i bruk ARMs nyeste IP ettersom TSMC har blitt utestengt fra å levere chips, så Huawei-telefoner vil ikke ha de nye CPU-kjernene i år, og sannsynligvis ikke engang tidlig neste år. Spesielt er Samsung i en sterk posisjon til å ta i bruk Cortex-X1 + Cortex-A78 som en del av det neste flaggskipet Exynos SoC, som vil etterfølge Exynos 990. Samsung ga ut en uttalelse der de sa at det var "veldig begeistret" for å se den nye retningen ARM tar med Cortex-X Custom-programmet. Cortex-X1 opphever i hovedsak Samsungs mislykkede satsing på tilpassede kjerner. Det er å håpe at neste år vil de Exynos-drevne Galaxy S21/S30-telefonene endelig være frie for større eller mindre CPU-ytelsesunderskudd mot den Snapdragon-drevne konkurransen. Til slutt er det usikkert om MediaTek vil ta i bruk Cortex-X1. De Dimensjon 1000Etterfølgeren kan bare ta i bruk A78, eller den kan gå for X1 pluss A78-kombinasjonen for å konkurrere direkte med Qualcomm. Vi må vente å se hvordan ting blir neste år.
Fremtiden for CPU-ytelse i Android ser lys ut selv som en stor CPU-brikkeprodusent står på randen av nedleggelse.
Kilder: ARM (1, 2), AnandTech