ARM anuncia o núcleo da CPU Cortex-A77 com melhorias de desempenho de 20-35%

No evento anual TechDay da ARM, a ARM anunciou o núcleo da CPU Cortex-A77. O anúncio do Cortex-A77 acompanha o anúncio do GPU ARM Mali-G77, que é a primeira GPU que possui a nova arquitetura de GPU “Valhall”. Juntos, esses dois produtos sucederam o ano passado CPU Cortex-A76 e GPU Mali-G76 respectivamente.

A ARM, com sede no Reino Unido, adquirida pelo Softbank, com sede no Japão, em 2016, é uma das empresas mais importantes da indústria de tecnologia. Todos os smartphones do mundo são equipados com o conjunto de instruções ARM. A Qualcomm usa uma licença semipersonalizada "Made for Cortex" que permite à empresa incorporar variantes do IP da CPU da ARM em seus produtos (por exemplo, o Kryo 485 Gold é uma variante semi-personalizada do Córtex-A76). Grupo HiSilicon da Huawei era outro licenciado de alto perfil do IP de CPU da ARM, usando versões padrão de núcleos de CPU do ARM, enquanto Samsung Systems LSI e Apple usam núcleos totalmente personalizados além do conjunto de instruções do ARM. Samsung e HiSilicon também licenciam GPUs Mali da ARM para seus SoCs internos, enquanto Qualcomm e Apple optam por suas soluções de GPU personalizadas (por exemplo, a Qualcomm usa suas próprias GPUs Adreno).

É por isso que quando a ARM faz um novo anúncio, isso tem implicações significativas na indústria de smartphones. A boa notícia é que o ARM já está em alta há algum tempo quando se trata de criar novas microarquiteturas de CPU. O Cortex-A72, Cortex-A73 e Córtex-A75 foram todos designs respeitáveis ​​que compensaram os erros do Cortex-A57. No entanto, o Cortex-A76 do ano passado deu um passo além em termos de desempenho, pois prometia “desempenho de classe de laptop” com uma melhoria de desempenho de 35% em relação ao já capaz Cortex-A75. De acordo, Qualcomm prometeu uma melhoria de desempenho de 45% com o Snapdragon 855o maior aumento de desempenho de qualquer SoC Snapdragon da história.

O Cortex-A76 teve alto desempenho nas áreas de IPC, PPA e eficiência. Tinha o melhor PPA do setor, com áreas de matriz pequenas. Ele se beneficiou do excelente processo FinFET de 7 nm da TSMC, mas as melhorias de IPC que trouxe também deixaram sua marca. Ele conseguiu superar o núcleo personalizado Exynos M3 da Samsung no Exinos 9810, apesar de ter uma largura de decodificação mais estreita (4-wide vs. 6 de largura). Mesmo o lançamento deste ano do núcleo Exynos M4 no Exinos 9820 não foi suficiente para arrebatar a vantagem de desempenho do ARM (embora tenha diminuído a diferença), já que o Cortex-A76 ainda desfruta de uma vantagem de desempenho e eficiência sobre o Exynos M4. (O Exynos também foi prejudicado por um processo de fabricação inferior: 8nm LPP vs. FinFET de 7nm). Em particular, a eficiência energética do Cortex-A76 foi considerada incrível. Os SoCs que usam o Cortex-A76 incluem SoCs emblemáticos, como o HiSilicon Kirin 980 e a Qualcomm Snapdragon 855, mas também começamos a vê-lo em SoCs de gama média na forma do Qualcomm Snapdragon 675 e a Snapdragon 730/730G. O impacto no desempenho foi eficaz.

No espaço móvel, o Cortex-A76 ainda é inferior aos núcleos personalizados da Apple, como vistos no Apple A11 e no Apple A12 em termos de instruções por clock (IPC). A ARM, no entanto, não mostrou sinais de desaceleração no ritmo de melhorias. Em agosto, a empresa revelou seu roteiro de núcleos de CPU com um núcleo “Deimos” para 2019 e um núcleo “Hercules” para 2020, ambos baseados no Cortex-A76. Impressionantemente, a empresa prometeu uma melhoria de desempenho CAGR de 20-25% a cada ano com cada novo chipset da família principal Austin. ARM está acelerando.

O Cortex-A77 é o núcleo da CPU “Deimos” e chegará ao final de 2019 e início de 2020 SoCs emblemáticos. É uma evolução do Cortex-A76 e é a segunda iteração do núcleo Austin família. A CPU é uma sucessora direta da microarquitetura do A76, e a maioria de seus recursos principais são os mesmos. Os fornecedores poderão atualizar o SoC IP sem muito esforço. Em termos de arquitetura, ele continua sendo um núcleo de CPU ARM v8.2 que deve ser emparelhado com um “pequeno” núcleo Cortex-A55 em vez de um cluster DynamIQ Shared Unit (DSU).

Os tamanhos de cache do Cortex-A77 são: caches de instrução e dados L1 de 64 KB, caches L2 de 256 e 512 KB e cache L3 compartilhado de até 4 MB. As melhorias de desempenho terão que vir de melhorias microarquiteturais, já que não se espera que a frequência do núcleo mudança (o ARM ainda visa 3 GHz como o A76, mas como acontece com o A76, é provável que vejamos os fornecedores enviarem designs com freqüência mais baixa núcleos). Não se espera que as melhorias de processo para a próxima geração de SoCs sejam tão importantes como foram em 2018. (A TSMC mudou para um processo EUV de 7 nm este ano, que provavelmente será a base dos próximos chipsets Kirin e Snapdragon.)

O Cortex-A77, portanto, possui uma microarquitetura aprimorada que resulta em melhorias de desempenho de 20% a 35%. O A76 era diferente de seus antecessores em termos de arquitetura e foi concebido para servir como linha de base para os próximos dois designs da família principal de Austin: o Cortex-A77 em 2019 e "Hercules" em 2020.

Os principais objetivos da ARM eram aumentar o IPC da arquitetura, bem como continuar a focar no fornecimento do melhor PPA (potência, desempenho e área) do setor. O tamanho da área e as vantagens de eficiência energética da A76 continuarão a ser vantagens para a A77.

Em termos de microarquitetura, o ARM mudou bastante. No front-end, o núcleo tem uma largura de banda de busca maior com o dobro da capacidade de predição de marca, um novo macro-OP estrutura de cache atuando como um cache de instruções L0, um novo pipeline ALU inteiro e filas e problemas de carregamento/armazenamento renovados capacidade. Há também otimizações de código dinâmico a reboque, e elas são explicadas em detalhes na postagem do blog da ARM. A largura de decodificação permanece em 4 larguras.

O back-end do núcleo também contém melhorias e recomendo aos usuários que leiam AnandTech's cobertura para muito mais detalhes. ARM adicionou um número inteiro adicional ALU. Os pré-buscadores de dados também foram melhorados, o que é uma boa notícia, considerando que o A76 já tinha pré-buscadores excelentes, de acordo com AnandTech. Novos mecanismos de pré-busca adicionais foram adicionados para melhorar a precisão da pré-busca. Tudo isso está relacionado ao subsistema de memória do núcleo, que é um aspecto fundamental. O subsistema de memória de uma CPU compreende latência de memória e largura de banda de memória.

ARM promete melhorias de desempenho de 20-35% para o Cortex-A77

De acordo com a ARM, o Cortex-A77 tem uma melhoria de 20% no desempenho de thread único IPC em relação ao seu antecessor no Geekbench 4, 23% no SPECint2006, 35% no SPECfp2006, 20% no SPECint2017 e 25% no SPECfp2017. Todos estes são projetados em um processo de 7 nm e na frequência de 3 GHz. Se essas melhorias acontecerem, os SoCs de próxima geração poderão proporcionar experiências incríveis de desempenho e duração da bateria em futuros smartphones. As melhorias do PF, em particular, são uma melhoria geracional significativa. Claro que o A77 não ficará sem concorrência, já que a Samsung estará de volta com o Exynos M5 em 2020, e antes disso, o A13 da Apple com certeza fará parte dos novos iPhones.

A ARM também afirma que a eficiência energética do A77 permanecerá a mesma dos SoCs A76. O que isto significa é que no desempenho máximo, os núcleos da CPU usarão a mesma quantidade de energia (medida em joules) para completar um tarefa. No entanto, potência e energia são dois conceitos diferentes. O A77 terá maior consumo de energia linear com o aumento de desempenho. Isso pode levar a problemas com os limites de TDP nos telefones. Para contrabalançar isso, já estamos vendo os principais fornecedores adotarem configurações de núcleo não convencionais grandes + médios + pequenos (2+2+4 no caso do HiSilicon e 1+3+4 no caso da Qualcomm). O A77 também será 17% maior que o A76, o que significa que está no caminho certo para ainda ter o melhor PPA da categoria.

Tenho sido um grande fã das implementações do A76, pois ele funciona muito bem mesmo em SoCs de gama média como o Snapdragon 675. O Snapdragon 855 e o Kirin 980 são SoCs carro-chefe de alto desempenho e mal posso esperar para ver o nível de melhorias trazidas pelas implementações do A77 no SoCs de próxima geração. A ARM afirma que seus principais clientes ainda estão fortemente focados em ter o melhor PPA, e é fácil perceber que a empresa entrega as melhores soluções neste respeito.

Quando veremos o A77 em um SoC? Antes dos recentes eventos tumultuados com a Huawei, eu teria dito que o HiSilicon Kirin 985 certamente apresentaria o A77, bem como a GPU Mali-G77 para um verdadeiro SoC de próxima geração em 2019. No entanto, com a ARM decidindo cortar relações com a Huawei, duvido que isso ainda seja possível, a menos que a situação combustível com a Huawei seja resolvida nas próximas semanas. O próximo SoC Snapdragon da Qualcomm provavelmente não será enviado aos consumidores até o primeiro trimestre de 2020, então os consumidores que desejam usar o mais novo núcleo de CPU da ARM podem ter que esperar um pouco.

Fonte: BRAÇO

Através da: AnandTech