ARM ogłosił rdzeń procesora Cortex-A77. Jest to następca zeszłorocznego Cortex-A76 i przynosi 20-35% poprawę wydajności.
Na corocznym wydarzeniu ARM TechDay firma ARM ogłosiła rdzeń procesora Cortex-A77. Ogłoszenie Cortex-A77 następuje wraz z ogłoszeniem Karta graficzna ARM Mali-G77, który jest pierwszym procesorem graficznym wyposażonym w zupełnie nową architekturę procesora graficznego „Valhall”. Razem te dwa produkty osiągnęły sukces zeszłoroczny Odpowiednio procesor Cortex-A76 i procesor graficzny Mali-G76.
Brytyjska firma ARM, zakupiona w 2016 roku przez japoński Softbank, to jedna z najważniejszych firm w branży technologicznej. Każdy smartfon na świecie działa zgodnie z zestawem instrukcji ARM. Qualcomm korzysta z częściowo niestandardowej licencji „Made for Cortex”, która umożliwia firmie wprowadzanie niestandardowych rozwiązań warianty adresu IP procesora ARM w swoich produktach (na przykład Kryo 485 Gold jest częściowo niestandardowym wariantem Kora A76). Grupa HiSilicon Huawei był kolejny znany licencjobiorca adresu IP procesora ARM
Właśnie dlatego nowe ogłoszenie ARM ma znaczące konsekwencje dla branży smartfonów. Dobra wiadomość jest taka, że ARM już od jakiegoś czasu robi furorę, jeśli chodzi o tworzenie nowych mikroarchitektur procesorów. Cortex-A72, Cortex-A73 i Kora A75 wszystkie były godnymi szacunku projektami, które rekompensowały błędy Cortex-A57. Jednak zeszłoroczny Cortex-A76 poszedł o krok dalej pod względem wydajności, obiecując „wydajność klasy laptopa” z 35% poprawą wydajności w porównaniu z już wydajnym Cortex-A75. Odpowiednio, Qualcomm obiecał poprawę wydajności o 45% dzięki Snapdragonowi 855największy wzrost wydajności spośród wszystkich układów Snapdragon SoC w historii.
Cortex-A76 wykazał się wysoką wydajnością w obszarach IPC, PPA i wydajności. Miał najlepszy PPA w branży z małymi rozmiarami obszaru matrycy. Rzeczywiście skorzystał na doskonałym procesie 7 nm FinFET firmy TSMC, ale wprowadzone przez niego ulepszenia IPC również odcisnęły piętno. Udało mu się przewyższyć niestandardowy rdzeń Samsung Exynos M3 w Exynos 9810, pomimo węższej szerokości dekodowania (szerokość 4 vs. 6-szeroki). Nawet tegoroczna premiera rdzenia Exynos M4 w Exynosa 9820 nie wystarczyło, aby przejąć przewagę wydajnościową ARM (chociaż zmniejszyło różnicę), ponieważ Cortex-A76 nadal cieszy się przewagą w zakresie wydajności i wydajności nad Exynosem M4. (Exynos zawiódł także gorszy proces produkcyjny: 8 nm LPP vs. FinFET 7 nm). W szczególności stwierdzono, że wydajność energetyczna procesora Cortex-A76 jest niesamowita. Do układów SoC wykorzystujących Cortex-A76 zaliczają się flagowe układy SoC, takie jak HiSilicon Kirin 980 i Qualcomma Snapdragona 855, ale zaczęliśmy go również widzieć w SoC średniej klasy w postaci Qualcomma Snapdragona 675 i Lwia paszcza 730/730G. Wpływ na wydajność był skuteczny.
W przestrzeni mobilnej Cortex-A76 nadal ustępuje niestandardowym rdzeniom Apple, takim jak Apple A11 i Apple A12, pod względem liczby instrukcji na zegar (IPC). ARM nie wykazał jednak żadnych oznak spowolnienia tempa ulepszeń. W sierpniu firma zaprezentowała plan działania dotyczący rdzenia procesora, obejmujący rdzeń „Deimos” na rok 2019 i rdzeń „Hercules” na rok 2020, oba oparte na rdzeniu Cortex-A76. Imponujące jest to, że firma obiecała co roku poprawę wydajności o 20–25% CAGR z każdym nowym chipsetem z rodziny rdzeni Austin. ARM pędzi do przodu.
Cortex-A77 to rdzeń procesora „Deimos”, który trafi do sprzedaży na przełomie 2019 i 2020 roku flagowe SoC. Jest to ewolucja rdzenia Cortex-A76 i druga iteracja rdzenia Austin rodzina. Procesor jest bezpośrednim następcą mikroarchitektury A76 i większość jego podstawowych funkcji jest taka sama. Dostawcy będą mogli zaktualizować adres IP SoC bez większego wysiłku. Pod względem architektury pozostaje to rdzeń procesora ARM v8.2, który ma być sparowany z „małym” rdzeniem Cortex-A55 zamiast klastra DynamIQ Shared Unit (DSU).
Rozmiary pamięci podręcznej Cortex-A77 to: 64 KB pamięci podręcznej L1 i danych, 256 i 512 KB pamięci podręcznej L2 oraz do 4 MB współdzielonej pamięci podręcznej L3. Poprawa wydajności będzie musiała wynikać z ulepszeń mikroarchitektury, ponieważ nie oczekuje się, że częstotliwość rdzenia będzie taka zmienić (ARM nadal celuje w 3 GHz, tak jak A76, ale podobnie jak w przypadku A76, prawdopodobnie zobaczymy, że dostawcy będą dostarczać projekty o niższym taktowaniu rdzenie). Nie oczekuje się, że ulepszenia procesów w następnej generacji układów SoC będą tak duże, jak w 2018 r. (TSMC przeszło w tym roku na proces 7 nm EUV, który prawdopodobnie będzie podstawą kolejnych chipsetów Kirin i Snapdragon.)
Dlatego Cortex-A77 ma ulepszoną mikroarchitekturę, która skutkuje poprawą wydajności o 20–35%. A76 różnił się od swoich poprzedników architekturą i miał służyć m.in punkt odniesienia dla kolejnych dwóch projektów z rodziny rdzeni Austin: Cortex-A77 w 2019 r. i „Hercules” w 2020.
Głównymi celami ARM było zwiększenie IPC architektury, a także dalsze skupianie się na dostarczaniu najlepszego PPA (moc, wydajność i obszar) w branży. Rozmiar obszaru i zalety w zakresie efektywności energetycznej A76 nadal pozostaną zaletami A77.
Pod względem mikroarchitektury ARM zmienił się całkiem sporo. Na froncie rdzeń ma wyższą przepustowość pobierania z podwojeniem możliwości przewidywania marki, nowym makro-OP struktura pamięci podręcznej działająca jako pamięć podręczna instrukcji L0, nowy potok ALU na liczbach całkowitych oraz ulepszone kolejki i problemy ładowania/przechowywania zdolność. Istnieją również dynamiczne optymalizacje kodu, które zostały szczegółowo wyjaśnione w poście na blogu ARM. Szerokość dekodowania pozostaje na poziomie 4.
Zaplecze rdzenia również zawiera ulepszenia i polecam użytkownikom przeczytanie firmy AnandTech zasięg o wiele więcej szczegółów. ARM dodał dodatkową liczbę całkowitą ALU. Udoskonalono także moduły pobierania wstępnego danych, co jest dobrą wiadomością, biorąc pod uwagę, że według opinii A76 miał już doskonałe moduły pobierania wstępnego. AnandTech. Dodano nowe, dodatkowe silniki pobierania wstępnego, aby poprawić dokładność pobierania wstępnego. Wszystko to wiąże się z podsystemem pamięci rdzenia, który jest aspektem zasadniczym. Podsystem pamięci procesora obejmuje opóźnienie pamięci i przepustowość pamięci.
ARM obiecuje 20-35% poprawę wydajności dla Cortex-A77
Według ARM, Cortex-A77 ma o 20% lepszą wydajność jednowątkową IPC w porównaniu do swojego poprzednik w Geekbench 4, 23% w SPECint2006, 35% w SPECfp2006, 20% w SPECint2017 i 25% w SPECfp2017. Wszystko to jest projektowane w procesie 7 nm i częstotliwości 3 GHz. Jeśli te ulepszenia zostaną zastosowane, układy SoC nowej generacji mogą zapewnić niesamowitą wydajność i żywotność baterii w przyszłych smartfonach. W szczególności ulepszenia FP stanowią znaczną poprawę pokoleniową. Oczywiście A77 nie pozostanie bez konkurencji, gdyż Samsung powróci z Exynosem M5 w 2020 roku, a wcześniej Apple A13 z pewnością będzie częścią nowych iPhone'ów.
ARM stwierdza również, że efektywność energetyczna A77 pozostanie taka sama jak SoC A76. Co to znaczy jest to maksymalna wydajność, rdzenie procesora zużyją tę samą ilość energii (mierzoną w dżulach), aby wykonać zadanie. Jednak moc i energia to dwa różne pojęcia. A77 będzie charakteryzował się zwiększonym zużyciem energii, które jest liniowe wraz ze zwiększoną wydajnością. Może to skutkować problemami z limitami TDP w telefonach. Aby temu przeciwdziałać, widzimy już, że główni dostawcy przyjmują duże, średnie i małe, niekonwencjonalne konfiguracje rdzeni (2+2+4 w przypadku HiSilicon i 1+3+4 w przypadku Qualcomma). A77 będzie także o 17% większy od A76, co oznacza, że jest na dobrej drodze do zapewnienia najlepszego w swojej klasie PPA.
Byłem wielkim fanem implementacji A76, ponieważ działa on tak dobrze nawet w układach SoC średniej klasy, takich jak Snapdragon 675. Zarówno Snapdragon 855, jak i Kirin 980 to bardzo wydajne flagowe układy SoC i nie mogę się doczekać, aby zobaczyć poziom ulepszeń wprowadzonych przez implementacje A77 w SoC nowej generacji. ARM twierdzi, że jego główni klienci w dalszym ciągu mocno skupiają się na zawarciu jak najlepszego PPA i łatwo zauważyć, że firma dostarcza najlepsze rozwiązania w tym zakresie szacunek.
Kiedy zobaczymy A77 w SoC? Przed ostatnimi burzliwymi wydarzeniami z Huawei powiedziałbym, że HiSilicon Kirin 985 z pewnością będzie wyposażony w procesor graficzny A77 i Mali-G77, co zapewni prawdziwy SoC nowej generacji w 2019 roku. Jednak biorąc pod uwagę decyzję ARM o zerwaniu więzi z Huawei, wątpię, czy będzie to już możliwe, chyba że palna sytuacja z Huawei zostanie rozwiązana w nadchodzących tygodniach. Następny flagowy procesor Qualcomm Snapdragon SoC prawdopodobnie nie zostanie dostarczony do konsumentów wcześniej niż w pierwszym kwartale 2020 r., więc konsumenci chcący skorzystać z najnowszego rdzenia procesora ARM być może będą musieli chwilę poczekać.
Źródło: RAMIĘ
Przez: AnandTech