ARM анонсувала програму Cortex-X Custom (CXC). Першим високопродуктивним ядром за кастомною програмою є ARM Cortex-X1. Читайте далі, щоб дізнатися більше!
Щороку в травні британська ARM, що належить японському Softbank, оголошує про свій новий Mobile IP (інтелектуальна власність) для використання в мобільних пристроях. Цей IP складається з нових ядер ЦП, а також нових графічних процесорів. Набір інструкцій ARM використовується в кожному смартфоні у світі – це надзвичайно важлива компанія. Що стосується архітектури ядра ЦП, то з 2021 року кожен відомий постачальник мобільних чіпів використовуватиме базову IP-адресу ЦП ARM (як системну LSI Samsung здався на власних ядрах Exynos M). Ось чому подвійно важливо, щоб ARM усе робила правильно. Цього року ARM анонсувала архітектуру процесора ARM Cortex-A78 і графічний процесор Mali-G78, наступників Кортекс-А77 ЦП і Малі-G77 GPU відповідно. Хоча ці оголошення були очікуваними, не очікувалося, що ARM анонсує ще одне ядро ЦП у формі Cortex-X. Протягом багатьох років технічні оглядачі та користувачі нарікали на те, що архітектури ЦП Apple на кілька років випереджають серію Cortex-A від ARM. З програмою CPU Cortex-X і Cortex-X1 це може нарешті змінитися в 2021 році.
ARM знає, що її клієнти вимагають більше рішень і продуктів на основі різних потреб у різних сегментах продукції. The Кортекс-А76, наприклад, використовується у флагманських SoC, а також у деяких SoC нижчого середнього класу. Його максимальна продуктивність не був таким високим, як у конкурентів Apple, тому що ARM потрібно було зосередитися на PPA (продуктивність, потужність і площа) перший. Енергоефективність та енергоефективність були вищими пріоритетами для компанії замість абсолютної продуктивності.
З Cortex-X1 це змінилося.
ARM анонсувала програму Cortex-X Custom (CXC). Ця програма передбачає тісну співпрацю з командами інженерів ARM і партнерами програми ARM, які можуть сформувати кінцевий продукт ЦП відповідно до конкретних вимог ринку. ARM зазначає, що це дозволяє партнерам програми визначати власні точки продуктивності за межами «звичайної оболонки Cortex-A PPA». Остаточний нестандартний процесор, розроблений і виготовлений ARM, буде поставлятися під брендом ARM Cortex-X. Першим процесором у рамках програми CXC є процесор ARM Cortex-X1.
ARM дуже пишається Cortex-X1, кажучи, що це найпотужніший процесор Cortex на сьогодні. Він покращує максимальну продуктивність на 30% порівняно з поточним Cortex-A77. Кажуть, що він забезпечує «максимальну продуктивність» для індивідуальних рішень наступного покоління. Центральний процесор став відповіддю на партнерів, які хотіли максимізувати продуктивність відповідно до власних випадків використання.
Cortex-X1, як і очікувалося, також швидше, ніж нещодавно анонсований Cortex-A78, який знаходиться нижче нього. Тут важливе формулювання. ARM каже, що забезпечує підвищення продуктивності у порівнянні з Cortex-A78 з покращенням однопотокової цілочисельної продуктивності до 22%. «Підйоми» стосуються того факту, що покращення пов’язані з короткими сплесками високої продуктивності, які найкраще підходять для реактивності та чуйності, згідно з ARM. Це нібито забезпечить найвищу продуктивність для смартфонів і пристроїв з великим екраном, але далі з огляду на цифри, Cortex-X1 все ще не зможе зрівнятися з майбутнім Apple A14, з яким він буде конкурувати. Однак він може зрівнятися з Apple A13 2019 року.
Cortex-X1 пропонує 2-кратне покращення продуктивності машинного навчання (ML) порівняно з A77. Це значне покращення, і воно є частиною ширшого поштовху ARM до підвищення продуктивності локальних обчислень.
Кластер DynamIQ, що складається з 4 ядер Cortex-A78 і 4x Cortex-A55, забезпечує стабільне підвищення продуктивності на 20% порівняно з кластером 4x Cortex-A77 і 4x Cortex-A55. Для отримання додаткової інформації про претензію 20% перегляньте нашу статтю. (Так, ARM не анонсувала наступника Cortex-A55, на жаль. З іншого боку, Cortex-X1 забезпечує більшу масштабованість, одночасно підвищуючи максимальну продуктивність. Партнери додають 1x Cortex-X1 як частину кластера DynamIQ разом із 3x Cortex-A8 і 4x Cortex-A55 отримає 30% покращення максимальної продуктивності в порівнянні з попереднім поколінням, що гідно досягнення відзначаючи. A78 створено спеціально для ефективності, тому в поєднанні з Cortex-X1 комбо забезпечить найкращу стійку та максимальну продуктивність. Флагманські телефони Android стануть набагато швидшими.
ARM каже, що ключовим ринком для рішень із Cortex-X1 є смартфони та нові форм-фактори (складні телефони та великі пристрої з кількома екранами). X1 забезпечує швидший UX зі швидшим часом завантаження додатків і покращеною швидкістю прокручування веб-сторінок. Робота на основі штучного інтелекту та машинного навчання покращиться завдяки покращенню продуктивності ML. Передбачувано, X1 також покращить такі варіанти використання, як продуктивність, зв’язок, безпека, багаторазове цифрове занурення, використання камери, розширені ігри та досвід XR.
ARM Cortex-X1 - архітектура CPU
Архітектура Cortex-X1 – це те, де все стає цікавим. Він має численні мікроархітектурні оновлення, які забезпечують максимальне підвищення продуктивності. Cortex-A76, анонсований у 2018 році, збільшив ширину декодування інструкцій до 4-х із 3-х у Cortex-A75, яка, у свою чергу, була збільшена з 2-х у Cortex-A73. Однак Cortex-A77 вирішив зберегти постійну ширину декодування на рівні 4 ширини. Чіпи серії A від Apple великі й широкі, оскільки ширина декодування всіх чіпів серії A, починаючи з A11, становить 7, що ширше, ніж навіть архітектури ЦП для настільних ПК. ARM зробила крок ближче до Apple із Cortex-X1, оскільки пропускну здатність декодування було збільшено на 25% до 5 інструкцій, декодованих за цикл.
Крім того, ARM каже, що пропускна здатність кешу MOP була збільшена на 33% до 8 MOP за цикл. Двигун Cortex-X1 Neon отримав дві додаткові труби, які подвоюють його обчислювальну потужність порівняно з A78. З точки зору розміру кешу, X1 підтримує 64 КБ L1 і до 1 МБ L2, а кластер DynamIQ тепер підтримує 8 МБ L3 для максимальної продуктивності. Більший L3 також може використовуватися A78, якщо він використовується в поєднанні з Cortex-X1.
Cortex-X1 є першим прикладом процесора Cortex-CPU, виготовленого за програмою CXC. Сама потреба програми CXC полягає в тому, щоб збільшити продуктивність за межі Cortex-A PPA. Це тому, що вся ця підвищена продуктивність має свою ціну. Cortex-X1 у 1,5 рази більший за Cortex-A78. Це означає, що він має гірший PPA, а також гіршу енергоефективність. Таким чином, його навряд чи можна знайти в будь-якому телефоні середнього або бюджетного класу, оскільки він, ймовірно, буде обмежений флагманськими телефонами високого класу. Дозвол партнерам мати центральний процесор, який відповідає потребам їхнього ринку, відрізнятиме дорожню карту від Процесори Cortex-A. Тут слід зазначити, що партнери програми не зможуть безпосередньо налаштувати будь-який ЦП під CXC програма. Натомість програма CXC є, по суті, спадкоємцем ліцензії «Built for Cortex», де ARM вносить зміни за запитом партнерів і розробляє IP-адресу ЦП для продажу партнеру. Таким чином, за словами ARM, це задовольнить потреби екосистеми, що постійно розширюється.
Цільова тактова частота Cortex-X1 становить 3 ГГц. ARM орієнтувався на 3 ГГц, починаючи з A76, і тактова частота особливо не змогла матеріалізуватися. Проте з майбутньою появою 5-нм SoC ARM сподівається, що постачальники нарешті постачатимуть великий базовий дизайн ARM на 3 ГГц. ARM зазначає, що всі оцінки продуктивності базувалися на SPECint2006, який є галузевим стандартом орієнтир.
Outlook
Анонс Cortex-X1 є захоплюючим для покупців флагманських телефонів Android у 2021 році. Вперше з 2013 року і Apple A7, ARM зможе наблизитися до чіпів Apple серії A за максимальною продуктивністю. Навіть якщо Cortex-X1 не збігається з A14, він буде ближчим, ніж це було за останні сім років.
Майбутній процесор Qualcomm Snapdragon 875, ймовірно, включатиме як Cortex-X1, так і Cortex-A78 як частину «Prime Core» і «Performance Cores». HiSilicon не в положенні прийняти новітню IP-адресу ARM, оскільки TSMC заборонили постачати її чіпи, тому телефони Huawei не матимуть нових ядер ЦП цього року і, ймовірно, навіть не на початку наступного. Примітно, що Samsung має сильну позицію для використання Cortex-X1 + Cortex-A78 як частини наступного флагманського процесора Exynos, який стане наступником Exynos 990. Samsung оприлюднила заяву, в якій сказала, що «дуже рада» побачити новий напрямок, який ARM обирає з програмою Cortex-X Custom. Cortex-X1, по суті, нівелює невдалу ініціативу Samsung із створення власних ядер. Залишається сподіватися, що наступного року телефони Galaxy S21/S30 на платформі Exynos нарешті позбудуться значного чи незначного дефіциту продуктивності процесора порівняно з конкурентами на платформі Snapdragon. Нарешті, невідомо, чи прийме MediaTek Cortex-X1. The Розмірність 1000Наступник може прийняти лише A78, або він може використовувати комбінацію X1 плюс A78, щоб конкурувати з Qualcomm. Нам доведеться почекати, щоб побачити, як розвиватимуться події наступного року.
Майбутнє для продуктивності ЦП в Android виглядає яскравим навіть як один великий виробник мікросхем ЦП стоїть на межі закриття.
Джерела: АРМ (1, 2), AnandTech