ARM ประกาศแกน CPU Cortex-A77 พร้อมการปรับปรุงประสิทธิภาพ 20-35%

ในงาน TechDay ประจำปีของ ARM นั้น ARM ได้ประกาศคอร์ CPU Cortex-A77 การประกาศ Cortex-A77 มาพร้อมกับการประกาศของ จีพียู ARM Mali-G77ซึ่งเป็น GPU ตัวแรกที่มีสถาปัตยกรรม GPU "Valhall" ใหม่ล่าสุด เมื่อรวมกันแล้วทั้งสองผลิตภัณฑ์ก็ประสบความสำเร็จในปีที่แล้ว ซีพียู Cortex-A76 และ GPU Mali-G76 ตามลำดับ.

ARM ในสหราชอาณาจักร ซึ่งซื้อโดย Softbank ในญี่ปุ่นในปี 2559 เป็นหนึ่งในบริษัทที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมเทคโนโลยี สมาร์ทโฟนทุกเครื่องในโลกนี้ขับเคลื่อนโดยชุดคำสั่งของ ARM Qualcomm ใช้ใบอนุญาต "Made for Cortex" แบบกึ่งกำหนดเองซึ่งช่วยให้บริษัทสามารถรวมใบอนุญาตแบบปรับแต่งเองได้ CPU IP ของ ARM รุ่นต่างๆ ในผลิตภัณฑ์ของตน (เช่น Kryo 485 Gold เป็นรุ่นกึ่งกำหนดเองของ คอร์เทกซ์-A76) กลุ่ม HiSilicon ของ Huawei เคยเป็น ผู้ได้รับใบอนุญาตระดับสูงอีกรายหนึ่งของ CPU IP ของ ARMโดยใช้คอร์ CPU ของ ARM เวอร์ชันสต็อก ในขณะที่ Samsung Systems LSI และ Apple ใช้คอร์ที่กำหนดเองอย่างสมบูรณ์ที่ด้านบนของชุดคำสั่งของ ARM Samsung และ HiSilicon ยังออกใบอนุญาต Mali GPU ของ ARM สำหรับ SoC ภายในองค์กร ในขณะที่ Qualcomm และ Apple เลือกใช้โซลูชัน GPU แบบกำหนดเอง (เช่น Qualcomm ใช้ Adreno GPU ของตัวเอง)

นี่คือเหตุผลว่าทำไมเมื่อ ARM ประกาศครั้งใหม่ จึงมีผลกระทบที่สำคัญต่ออุตสาหกรรมสมาร์ทโฟน ข่าวดีก็คือ ARM อยู่ในช่วงพัฒนามาระยะหนึ่งแล้วเมื่อพูดถึงการสร้างสถาปัตยกรรมไมโคร CPU ใหม่ Cortex-A72, Cortex-A73 และ คอร์เท็กซ์-A75 ล้วนเป็นการออกแบบที่น่านับถือซึ่งสร้างขึ้นจากข้อผิดพลาดของ Cortex-A57 อย่างไรก็ตาม Cortex-A76 ของปีที่แล้วได้ก้าวไปไกลกว่านั้นในแง่ของประสิทธิภาพ ตามที่สัญญาไว้ว่า "ประสิทธิภาพระดับแล็ปท็อป" ด้วยการปรับปรุงประสิทธิภาพ 35% เมื่อเทียบกับ Cortex-A75 ที่มีความสามารถอยู่แล้ว ดังนั้น Qualcomm สัญญาว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพ 45% ด้วย Snapdragon 855ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นสูงสุดในบรรดา Snapdragon SoC ใดๆ ในประวัติศาสตร์

Cortex-A76 มีประสิทธิภาพสูงในด้าน IPC, PPA และประสิทธิภาพ มี PPA ที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรมโดยมีขนาดพื้นที่แม่พิมพ์เล็ก มันได้รับประโยชน์จากกระบวนการ 7nm FinFET ที่ยอดเยี่ยมของ TSMC แต่การปรับปรุง IPC ที่นำมานั้นก็สร้างชื่อเสียงเช่นกัน มันจัดการได้ดีกว่าคอร์ที่กำหนดเอง Exynos M3 ของ Samsung ใน เอ็กซิโนส 9810แม้ว่าจะมีความกว้างของการถอดรหัสที่แคบกว่า (กว้าง 4 เทียบกับ กว้าง 6) แม้กระทั่งการเปิดตัวคอร์ Exynos M4 ในปีนี้ใน เอ็กซิโนส 9820 ไม่เพียงพอที่จะแย่งความได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของ ARM (แม้ว่าจะปิดช่องว่างก็ตาม) เนื่องจาก Cortex-A76 ยังคงได้เปรียบด้านประสิทธิภาพและประสิทธิภาพ เหนือ Exynos M4 (Exynos ยังผิดหวังจากกระบวนการผลิตที่ด้อยกว่า: 8nm LPP เทียบกับ FinFET ขนาด 7 นาโนเมตร) โดยเฉพาะอย่างยิ่งประสิทธิภาพการใช้พลังงานของ Cortex-A76 นั้นน่าทึ่งมาก SoC ที่ใช้ Cortex-A76 รวมถึง SoC ระดับเรือธง เช่น ไฮซิลิคอน คิริน 980 และ ควอลคอมม์ สแนปดรากอน 855แต่เราก็เริ่มเห็นมันใน SoC ระดับกลางในรูปแบบของ ควอลคอมม์ Snapdragon 675 และ สแนปดรากอน 730/730G. ผลกระทบต่อการปฏิบัติงานมีประสิทธิผล

ในพื้นที่อุปกรณ์พกพา Cortex-A76 ยังคงด้อยกว่าคอร์แบบกำหนดเองของ Apple ดังที่เห็นใน Apple A11 และ Apple A12 ในแง่ของคำสั่งต่อนาฬิกา (IPC) อย่างไรก็ตาม ARM ไม่ได้แสดงสัญญาณของการชะลออัตราการปรับปรุง ในเดือนสิงหาคม บริษัทได้เปิดตัวแผนงานแกนประมวลผล CPU โดยมีแกน "Deimos" สำหรับปี 2019 และแกนหลัก "Hercules" สำหรับปี 2020 โดยทั้งสองรุ่นมีพื้นฐานมาจาก Cortex-A76 สิ่งที่น่าประทับใจคือบริษัทให้คำมั่นสัญญาว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพ CAGR 20-25% ทุกปีด้วยชิปเซ็ตใหม่แต่ละตัวในตระกูลหลักของ Austin ARM กำลังเร่งความเร็วไปข้างหน้า

Cortex-A77 เป็นซีพียูคอร์ "Deimos" และจะเปิดตัวในช่วงปลายปี 2019 และต้นปี 2020 SoC ระดับเรือธง เป็นวิวัฒนาการของ Cortex-A76 และเป็นการทำซ้ำครั้งที่สองของแกน Austin ตระกูล. CPU เป็นผู้สืบทอดโดยตรงของสถาปัตยกรรมไมโครของ A76 และคุณสมบัติหลักส่วนใหญ่ก็เหมือนกัน ผู้ขายจะสามารถอัปเกรด SoC IP ได้โดยไม่ต้องใช้ความพยายามมากนัก ในแง่ของสถาปัตยกรรม ยังคงเป็นคอร์ CPU ARM v8.2 ที่ออกแบบมาเพื่อจับคู่กับคอร์ Cortex-A55 "ตัวเล็ก" แทนคลัสเตอร์ DynamIQ Shared Unit (DSU)

ขนาดแคชของ Cortex-A77 คือ: แคชคำสั่ง L1 และแคชข้อมูล 64KB, แคช L2 256 และ 512KB และแคช L3 ที่ใช้ร่วมกันสูงสุด 4MB การปรับปรุงประสิทธิภาพจะต้องมาจากการปรับปรุงสถาปัตยกรรมไมโคร เนื่องจากความถี่ของคอร์ไม่คาดว่าจะเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลง (ARM ยังคงกำหนดเป้าหมายไปที่ 3GHz เช่นเดียวกับ A76 แต่เช่นเดียวกับ A76 มีแนวโน้มว่าเราจะได้เห็นผู้จำหน่ายออกแบบเรือที่มีโอเวอร์คล็อกต่ำกว่า แกน) การปรับปรุงกระบวนการสำหรับ SoC รุ่นต่อไปไม่คาดว่าจะสำคัญเท่ากับในปี 2018 (TSMC ได้ย้ายไปใช้กระบวนการ EUV ขนาด 7 นาโนเมตรในปีนี้ ซึ่งน่าจะเป็นพื้นฐานของชิปเซ็ต Kirin และ Snapdragon รุ่นถัดไป)

ดังนั้น Cortex-A77 จึงมีสถาปัตยกรรมไมโครที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพดีขึ้น 20%-35% A76 แตกต่างจากรุ่นก่อนในแง่ของสถาปัตยกรรม และมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เป็น พื้นฐานสำหรับการออกแบบสองรุ่นถัดไปในตระกูลหลักของ Austin: Cortex-A77 ในปี 2019 และ "Hercules" ใน 2020.

เป้าหมายหลักของ ARM คือการเพิ่ม IPC ของสถาปัตยกรรม ตลอดจนมุ่งเน้นไปที่การส่งมอบ PPA ที่ดีที่สุด (กำลัง ประสิทธิภาพ และพื้นที่) ในอุตสาหกรรม ข้อได้เปรียบด้านขนาดพื้นที่และประสิทธิภาพการใช้พลังงานของ A76 ยังคงเป็นข้อได้เปรียบสำหรับ A77

ในส่วนของสถาปัตยกรรมไมโครนั้น ARM มีการเปลี่ยนแปลงไปค่อนข้างมาก ที่ส่วนหน้า คอร์มีแบนด์วิธการดึงข้อมูลที่สูงกว่าพร้อมความสามารถในการทำนายแบรนด์เพิ่มขึ้นสองเท่า ซึ่งเป็น macro-OP ใหม่ โครงสร้างแคชทำหน้าที่เป็นแคชคำสั่ง L0 ไปป์ไลน์ ALU จำนวนเต็มใหม่ และคิวและปัญหาการโหลด/จัดเก็บที่ปรับปรุงใหม่ ความสามารถ นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มประสิทธิภาพโค้ดแบบไดนามิกอีกด้วย และจะมีการอธิบายรายละเอียดในโพสต์บล็อกของ ARM ความกว้างของการถอดรหัสยังคงอยู่ที่ 4 กว้าง

ส่วนแบ็คเอนด์ของคอร์ยังมีการปรับปรุงอีกด้วย และฉันแนะนำให้ผู้ใช้อ่าน อนันท์เทค ความคุ้มครอง เพื่อรายละเอียดที่มากขึ้น ARM ได้เพิ่ม ALU จำนวนเต็มเพิ่มเติม ตัวดึงข้อมูลล่วงหน้ายังได้รับการปรับปรุงอีกด้วย ซึ่งเป็นข่าวดีเมื่อพิจารณาว่า A76 มีตัวดึงล่วงหน้าที่ยอดเยี่ยมอยู่แล้วตาม อานันท์เทค. มีการเพิ่มเอ็นจิ้นการดึงข้อมูลล่วงหน้าเพิ่มเติมใหม่เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการดึงข้อมูลล่วงหน้า ทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับระบบย่อยหน่วยความจำของคอร์ซึ่งเป็นลักษณะพื้นฐาน ระบบย่อยหน่วยความจำของ CPU ประกอบด้วยเวลาแฝงของหน่วยความจำและแบนด์วิธหน่วยความจำ

ARM สัญญาว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพ 20-35% สำหรับ Cortex-A77

จากข้อมูลของ ARM Cortex-A77 มีการปรับปรุงประสิทธิภาพ IPC single-thread ถึง 20% รุ่นก่อนใน Geekbench 4, 23% ใน SPECint2006, 35% ใน SPECfp2006, 20% ใน SPECint2017 และ 25% ใน SPECfp2017. ทั้งหมดนี้ฉายที่กระบวนการ 7 นาโนเมตร และความถี่ 3GHz หากการปรับปรุงเหล่านี้ได้ผล SoC รุ่นต่อไปสามารถขับเคลื่อนประสิทธิภาพอันน่าทึ่งและประสบการณ์การใช้งานแบตเตอรี่บนสมาร์ทโฟนในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรับปรุง FP ถือเป็นการปรับปรุงรุ่นที่มีนัยสำคัญ แน่นอนว่า A77 จะไม่ขาดการแข่งขัน เนื่องจาก Samsung จะกลับมาพร้อมกับ Exynos M5 ในปี 2020 และก่อนหน้านั้น A13 ของ Apple ก็แน่นอนว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของ iPhone ใหม่

ARM ยังระบุด้วยว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานของ A77 จะยังคงเหมือนกับ A76 SoC นี่แปลว่าอะไร คือประสิทธิภาพสูงสุด แกน CPU จะใช้พลังงานในปริมาณเท่ากัน (วัดเป็นจูล) เพื่อดำเนินการให้เสร็จสิ้น งาน. อย่างไรก็ตาม พลังงานและพลังงานเป็นสองแนวคิดที่แตกต่างกัน A77 จะมีการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นซึ่งสอดคล้องกับประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น นี่อาจทำให้เกิดปัญหากับขีดจำกัด TDP ในโทรศัพท์ เพื่อตอบโต้การกระทำนี้ เราได้เห็นผู้จำหน่ายรายใหญ่ใช้การกำหนดค่าคอร์ที่แหวกแนวขนาดใหญ่ + กลาง + เล็กน้อย (2+2+4 ในกรณีของ HiSilicon และ 1+3+4 ในกรณีของ Qualcomm) A77 จะมีขนาดใหญ่กว่า A76 ถึง 17% ซึ่งหมายความว่าจะยังคงมี PPA ที่ดีที่สุดในระดับเดียวกัน

ฉันเป็นแฟนตัวยงของการใช้งาน A76 เพราะมันทำงานได้ดีแม้ใน SoC ระดับกลางเช่น Snapdragon 675 Snapdragon 855 และ Kirin 980 เป็น SoC เรือธงที่มีประสิทธิภาพสูง และฉันแทบรอไม่ไหวที่จะเห็นระดับการปรับปรุงที่เกิดจากการใช้งานของ A77 ใน SoC รุ่นต่อไป ARM ระบุว่าลูกค้ารายใหญ่ยังคงมุ่งเน้นที่การมี PPA ที่ดีที่สุด และเห็นได้ง่ายว่าบริษัทนำเสนอโซลูชั่นที่ดีที่สุดในเรื่องนี้ คำนึงถึง.

เมื่อไหร่เราจะเห็น A77 ใน SoC? ก่อนที่จะเกิดเหตุการณ์วุ่นวายกับ Huawei เมื่อเร็ว ๆ นี้ ฉันคงจะบอกว่า HiSilicon Kirin 985 คาดว่าจะมี A77 และ Mali-G77 GPU สำหรับ SoC รุ่นต่อไปที่แท้จริงในปี 2019 อย่างไรก็ตาม เมื่อ ARM ตัดสินใจตัดความสัมพันธ์กับ Huawei ฉันสงสัยว่าสิ่งนี้จะเป็นไปได้อีกต่อไปหรือไม่ เว้นแต่ว่าสถานการณ์ที่ติดไฟได้กับ Huawei จะได้รับการแก้ไขในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้า Snapdragon SoC รุ่นเรือธงถัดไปของ Qualcomm อาจจะไม่จัดส่งให้กับผู้บริโภคจนกว่าจะถึงไตรมาสแรกของปี 2020 ดังนั้นผู้บริโภคที่ต้องการใช้แกน CPU ใหม่ล่าสุดของ ARM อาจต้องรอสักครู่

แหล่งที่มา: แขน

ทาง: อานันท์เทค