Spoločnosť ARM oznámila program Cortex-X Custom (CXC). Prvým vysokovýkonným jadrom v rámci vlastného programu je ARM Cortex-X1. Čítajte ďalej a dozviete sa viac!
Každý rok v máji spoločnosť ARM so sídlom v Spojenom kráľovstve, ktorú vlastní japonská spoločnosť Softbank, oznamuje svoju novú mobilnú IP (intelektuálne vlastníctvo) na použitie v mobilných zariadeniach. Táto IP sa skladá z nových jadier CPU, ako aj nových GPU. Inštrukčná sada ARM sa používa v každom smartfóne na svete – je to veľmi dôležitá spoločnosť. Pokiaľ ide o architektúry jadra CPU, od roku 2021 bude každý významný predajca mobilných čipov používať IP CPU ARM (ako Samsung System LSI sa vzdal na vlastných jadrách Exynos M). Preto je dvojnásobne dôležité, aby ARM urobil veci správne. Teraz pre tento rok spoločnosť ARM oznámila architektúru CPU ARM Cortex-A78 a GPU Mali-G78, nástupcov Cortex-A77 CPU a Mali-G77 GPU resp. Aj keď sa tieto oznámenia očakávali, neočakávalo sa, že ARM oznámi ďalšie jadro CPU vo forme Cortex-X. Technologickí recenzenti a používatelia už roky nariekajú nad tým, že architektúry CPU od Apple sú o niekoľko rokov pred sériou Cortex-A od ARM. S programom Cortex-X CPU a Cortex-X1 sa to môže v roku 2021 konečne zmeniť.
ARM vie, že jej zákazníci požadujú viac riešení a produktov založených na rôznych potrebách v rôznych produktových segmentoch. The Cortex-A76, sa napríklad používa vo vlajkových lodiach SoC, ako aj v niektorých SoC nižšej strednej triedy. Jeho maximálny výkon nebol taký vysoký ako konkurenti Apple, pretože ARM sa potreboval zamerať na PPA (výkon, výkon a oblasť) najprv. Energetická efektívnosť a energetická efektívnosť boli pre spoločnosť vyššími prioritami namiesto absolútneho výkonu.
S Cortex-X1 sa to mení.
ARM oznámila program Cortex-X Custom (CXC). Tento program zahŕňa úzku spoluprácu s inžinierskymi tímami ARM a programovými partnermi ARM, ktorí môžu vytvoriť finálny produkt CPU tak, aby vyhovoval špecifickým požiadavkám trhu. ARM poznamenáva, že to umožňuje programovým partnerom definovať svoje vlastné výkonnostné body mimo „obvyklú obálku Cortex-A PPA“. Finálny vlastný CPU navrhnutý a vyrobený spoločnosťou ARM bude dodaný pod značkou ARM Cortex-X. Prvým CPU ako súčasť programu CXC je CPU ARM Cortex-X1.
ARM je veľmi hrdý na Cortex-X1 a hovorí, že je to doteraz najvýkonnejší procesor Cortex. Prináša 30% špičkové zlepšenie výkonu oproti súčasnému Cortex-A77. Hovorí sa, že prináša „maximálny výkon“ pre zákazkové riešenia novej generácie. CPU prišiel ako odpoveď na partnerov, ktorí chceli maximalizovať výkon v súlade s ich vlastnými prípadmi použitia.
Cortex-X1, ako sa očakávalo, je tiež rýchlejší ako novo ohlásený Cortex-A78, ktorý sa nachádza pod ním. Tu je dôležitá formulácia. ARM hovorí, že poskytuje zvýšenie výkonu v porovnaní s Cortex-A78 až o 22 % vylepšenia výkonu s jedným vláknom. „Povznesenie“ sa týka skutočnosti, že zlepšenia súvisia s krátkymi dávkami vysokého výkonu, ktoré sú podľa ARM najlepšie pre reaktivitu a odozvu. To údajne umožní najvyšší výkon pre smartfóny a zariadenia s veľkou obrazovkou, ale ďalej Vzhľadom na čísla sa Cortex-X1 stále nebude môcť rovnať pripravovanému Apple A14, s ktorým bude súťažiť. Môže však dosiahnuť rovnaké skóre ako Apple A13 z roku 2019.
Cortex-X1 ponúka 2x vylepšenie výkonu strojového učenia (ML) oproti A77. Toto je pozoruhodné zlepšenie a prichádza ako súčasť širšieho úsilia ARM o väčší lokálny výpočtový výkon.
Klaster DynamIQ so 4 jadrami Cortex-A78 a 4 jadrami Cortex-A55 poskytuje 20% trvalé zlepšenie výkonu v porovnaní s klastrami 4x Cortex-A77 a 4x Cortex-A55. Viac informácií o nároku 20 % nájdete v našom článku. (Áno, ARM neoznámila nástupcu Cortex-A55, bohužiaľ. Môže prísť budúci rok.) Cortex-X1 na druhej strane umožňuje väčšiu škálovateľnosť a zároveň zvyšuje špičkový výkon. Partneri pridávajú 1x Cortex-X1 ako súčasť klastra DynamIQ spolu s 3x Cortex-A8 a 4x Cortex-A55 v porovnaní s predchádzajúcou generáciou získa špičkový výkon o 30 %, čo je výkon, ktorý stojí za to s poznámkou. A78 je špeciálne vyrobený pre efektívnosť, takže v kombinácii s Cortex-X1 poskytne kombo najlepší trvalý a špičkový výkon. Vlajkové telefóny s Androidom budú oveľa rýchlejšie.
ARM hovorí, že kľúčovým trhom pre riešenia s Cortex-X1 sú smartfóny a nové tvarové faktory (skladacie telefóny a veľké zariadenia s viacerými obrazovkami). X1 poskytuje rýchlejšie UX s rýchlejšími časmi načítania aplikácií a vylepšenou odozvou posúvania webovej stránky. Skúsenosti založené na AI a ML sa zlepšia so zlepšením výkonu ML. X1 predvídateľne zlepší aj prípady použitia, ako je produktivita, komunikácia, bezpečnosť, viacnásobné digitálne ponorenie, pokročilé hranie založené na fotoaparáte a XR zážitky.
ARM Cortex-X1 - architektúra CPU
Architektúra Cortex-X1 je miesto, kde veci začínajú byť zaujímavé. Má množstvo mikroarchitektonických upgradov, ktoré poskytujú špičkové zvýšenie výkonu. Cortex-A76, ktorý bol ohlásený v roku 2018, aktualizoval šírku dekódovania inštrukcií na šírku 4 z 3 šírky Cortex-A75, ktorá sa naopak zväčšila z 2 šírky Cortex-A73. Cortex-A77 sa však rozhodol ponechať šírku dekódovania konštantnú na šírke 4. Čipy série A od spoločnosti Apple sú veľké a široké, pretože šírka dekódovania všetkých čipov série A od modelu A11 bola 7-široká, čo je širšia ako dokonca aj desktopová architektúra CPU. ARM urobil krok bližšie k Apple s Cortex-X1, pretože šírka pásma dekódovania sa zvýšila o 25% na 5 inštrukcií dekódovaných za cyklus.
Okrem toho ARM hovorí, že priepustnosť vyrovnávacej pamäte MOP sa zvýšila o 33% na 8 MOP za cyklus. Neónový motor Cortex-X1 má dve ďalšie potrubia, ktoré zdvojnásobia jeho výpočtovú kapacitu oproti A78. Pokiaľ ide o veľkosti vyrovnávacej pamäte, X1 podporuje 64 kB L1 a až 1 MB L2 vyrovnávacej pamäte, zatiaľ čo klaster DynamIQ bol aktualizovaný tak, aby teraz podporoval 8 MB L3 pre maximálny výkon. Väčšiu L3 môže používať aj A78, keď sa používa v kombinácii s Cortex-X1.
Cortex-X1 je prvým príkladom Cortex-CPU vyrobeného v rámci programu CXC. Hlavnou potrebou programu CXC je posunúť výkon na hranicu mimo Cortex-A PPA. Je to preto, že všetok ten zvýšený výkon niečo stojí. Cortex-X1 je 1,5x väčší ako Cortex-A78. To znamená, že má horšiu PPA, ako aj horšiu energetickú účinnosť. Je teda nepravdepodobné, že by sa našiel v akomkoľvek telefóne strednej alebo nižšej triedy, pretože bude pravdepodobne obmedzený na špičkové vlajkové telefóny. Ak umožníte partnerom mať CPU, ktoré je špecifické pre ich potreby trhu, bude sa rozlišovať medzi plánom riešenia CPU Cortex-A. Tu je potrebné poznamenať, že partneri programu nebudú môcť priamo prispôsobiť žiadne CPU pod CXC program. Namiesto toho je program CXC v podstate nástupcom licencie „Built for Cortex“, kde ARM robí úpravy na žiadosť partnerov a navrhuje IP CPU na predaj partnerovi. Týmto spôsobom ARM hovorí, že bude spĺňať potreby neustále sa rozširujúceho ekosystému.
Cieľová rýchlosť hodín Cortex-X1 je 3 GHz. ARM sa od A76 zameriava na 3 GHz a rýchlosť hodín sa výrazne nezrealizovala. S nadchádzajúcim príchodom 5nm SoC však ARM dúfa, že predajcovia konečne dodajú dizajn veľkého jadra ARM na frekvencii 3 GHz. ARM poznamenáva, že všetky odhady výkonu boli založené na SPECint2006, čo je priemyselný štandard benchmark.
Outlook
Oznámenie Cortex-X1 je vzrušujúce pre začínajúcich kupcov vlajkových telefónov Android v roku 2021. Prvýkrát od roku 2013 a Apple A7 sa ARM bude môcť priblížiť k čipom Apple série A, pokiaľ ide o špičkový výkon. Aj keď sa Cortex-X1 nevyrovná A14, bude bližšie ako za posledných sedem rokov.
Pripravovaný Qualcomm Snapdragon 875 bude pravdepodobne zahŕňať Cortex-X1 aj Cortex-A78 ako súčasť svojich „Prime Core“ a „Performance Cores“. HiSilicon nie je v žiadnej pozícii prijať najnovšiu IP adresu ARM, pretože spoločnosti TSMC bolo zakázané dodávať čipy, takže telefóny Huawei nebudú obsahovať nové jadrá CPU tento rok a pravdepodobne ani začiatkom budúceho roka. Samsung je v silnej pozícii na to, aby prijal Cortex-X1 + Cortex-A78 ako súčasť ďalšej vlajkovej lode Exynos SoC, ktorá nahradí Exynos 990. Samsung vydal vyhlásenie, v ktorom uviedol, že je „veľmi nadšený“, keď vidí nový smer, ktorým sa ARM uberá s programom Cortex-X Custom. Cortex-X1 v podstate neguje neúspešný podnik Samsung s vlastnými jadrami. Ostáva dúfať, že budúci rok budú telefóny Galaxy S21/S30 poháňané Exynosom konečne bez väčších či menších výkonnostných deficitov CPU oproti konkurencii so Snapdragonom. Nakoniec nie je isté, či MediaTek prijme Cortex-X1. The Rozmer 1000Nástupca môže prijať iba A78, alebo môže ísť o kombináciu X1 plus A78, aby mohol priamo konkurovať Qualcommu. Na to, ako sa veci vyvinú, si budeme musieť počkať budúci rok.
Budúcnosť výkonu CPU v systéme Android vyzerá jasne aj ako jeden z hlavných výrobcov čipov CPU stojí na pokraji uzavretia.
Zdroje: ARM (1, 2), AnandTech