ARM анонсує процесорне ядро ​​Cortex-A77 із підвищенням продуктивності на 20-35%.

На щорічній події TechDay ARM анонсувала процесорне ядро ​​Cortex-A77. Оголошення про Cortex-A77 відбувається разом із оголошенням про Графічний процесор ARM Mali-G77, який є першим графічним процесором із абсолютно новою архітектурою графічного процесора «Valhall». Разом ці два продукти є успішними минулорічними Процесор Cortex-A76 і графічний процесор Mali-G76 відповідно.

Британська ARM, придбана японським Softbank у 2016 році, є однією з найважливіших компаній у технологічній галузі. Кожен смартфон у світі працює на основі набору інструкцій ARM. Qualcomm використовує напівспеціалізовану ліцензію «Made for Cortex», яка дозволяє компанії включати персоналізовані варіанти IP процесора ARM у своїх продуктах (наприклад, Kryo 485 Gold є напівспеціальним варіантом Cortex-A76). Група HiSilicon компанії Huawei був інший високопоставлений ліцензіат ARM CPU IP, використовуючи стандартні версії ядер ЦП ARM, тоді як Samsung Systems LSI та Apple використовують повністю спеціальні ядра на додаток до набору інструкцій ARM. Samsung і HiSilicon також ліцензують графічні процесори Mali від ARM для своїх власних систем на процесорі, тоді як Qualcomm і Apple обирають власні рішення для графічних процесорів (наприклад, Qualcomm використовує власні графічні процесори Adreno).

Ось чому, коли ARM робить нове оголошення, це має значні наслідки для індустрії смартфонів. Хороша новина полягає в тому, що ARM вже деякий час працює над створенням нових мікроархітектур ЦП. Cortex-A72, Cortex-A73 і Кортекс-А75 всі були респектабельними проектами, які компенсували помилки Cortex-A57. Проте минулорічний Cortex-A76 зробив крок далі з точки зору продуктивності, оскільки він обіцяв «продуктивність класу ноутбуків» із покращенням продуктивності на 35% у порівнянні з уже потужним Cortex-A75. Відповідно, Qualcomm пообіцяла підвищення продуктивності на 45% завдяки Snapdragon 855найбільше підвищення продуктивності серед будь-яких SoC Snapdragon в історії.

Cortex-A76 показав високу продуктивність у сферах IPC, PPA та ефективності. Він мав найкращий PPA в галузі з малими розмірами матриці. Він справді виграв від чудового 7-нм процесу FinFET від TSMC, але покращення IPC також зробили свій відбиток. Йому вдалося перевершити кастомне ядро ​​Samsung Exynos M3 у Exynos 9810, незважаючи на вужчу ширину декодування (4 ширини проти. 6-широкий). Навіть цьогорічний випуск ядра Exynos M4 в Exynos 9820 було недостатньо, щоб вирвати перевагу продуктивності ARM (хоча він скоротив розрив), оскільки Cortex-A76 все ще має перевагу в продуктивності та ефективності над Exynos M4. (Exynos також підвів гірший виробничий процес: 8-нм LPP проти. 7-нм FinFET). Зокрема, енергоефективність Cortex-A76 була визнана неймовірною. Серед SoC, що використовують Cortex-A76, є флагманські SoC, такі як HiSilicon Kirin 980 і Qualcomm Snapdragon 855, але ми також почали бачити його в SoC середнього класу у формі Qualcomm Snapdragon 675 і Snapdragon 730/730G. Вплив на продуктивність був ефективним.

У мобільному просторі Cortex-A76 все ще поступається користувацьким ядрам Apple, як це видно на Apple A11 і Apple A12 з точки зору інструкцій на такт (IPC). ARM, однак, не показала жодних ознак уповільнення темпів вдосконалення. У серпні компанія оприлюднила свою дорожню карту ядра процесора з ядром «Deimos» на 2019 рік і ядром «Hercules» на 2020 рік, обидва засновані на Cortex-A76. Вражаюче те, що компанія пообіцяла щорічне підвищення продуктивності на 20-25% CAGR з кожним новим чіпсетом у сімействі ядра Austin. ARM мчить вперед.

Cortex-A77 є ядром процесора Deimos, і він буде випускатися наприкінці 2019 року та на початку 2020 року. флагманські SoC. Це еволюція Cortex-A76 і друга ітерація ядра Austin родина. ЦП є прямим мікроархітектурним наступником A76, і більшість його основних функцій ті самі. Постачальники зможуть оновити SoC IP без особливих зусиль. З точки зору архітектури, це ядро ​​ЦП ARM v8.2, яке призначене для роботи в парі з «маленьким» ядром Cortex-A55 замість кластера DynamIQ Shared Unit (DSU).

Розміри кешу Cortex-A77 такі: 64 КБ інструкцій і кеш даних L1, 256 і 512 КБ кешу L2 і до 4 МБ загального кешу L3. Підвищення продуктивності повинно відбуватися за рахунок покращень мікроархітектури, оскільки частота ядра не очікується. зміни (ARM як і раніше націлений на 3 ГГц, як A76, але, як і з A76, імовірно, ми побачимо, що постачальники постачатимуть конструкції з нижчою тактовою частотою ядра). Очікується, що вдосконалення процесу для наступного покоління SoC не будуть такими значними, як у 2018 році. (Цього року TSMC перейшла на 7-нм техпроцес EUV, який, ймовірно, ляже в основу наступних чіпсетів Kirin і Snapdragon.)

Таким чином, Cortex-A77 має покращену мікроархітектуру, яка забезпечує підвищення продуктивності на 20–35%. A76 відрізнявся від своїх попередників архітектурою, і він мав служити базовий рівень для наступних двох дизайнів у сімействі ядра Austin: Cortex-A77 у 2019 році та «Геркулес» у 2020.

Основними цілями ARM було підвищення IPC архітектури, а також продовження зосередження на забезпеченні найкращого PPA (потужності, продуктивності та площі) у галузі. Розмір площі та переваги енергоефективності A76 залишаться перевагами для A77.

З точки зору мікроархітектури ARM досить сильно змінилася. На передньому плані ядро ​​має вищу пропускну здатність із подвоєнням можливостей прогнозування бренду, нова макроопераційна функція структура кешу, що діє як кеш інструкцій L0, новий цілочисельний конвеєр ALU та оновлені черги завантаження/збереження та проблема здатність. Є також динамічна оптимізація коду, і вона детально пояснюється в публікації блогу ARM. Ширина декодування залишається рівною 4.

Внутрішня частина ядра також містить покращення, і я рекомендую користувачам прочитати AnandTech's покриття для більшої кількості деталей. ARM додав додатковий цілочисельний ALU. Також було покращено засоби попереднього вибору даних, що є гарною новиною, враховуючи, що A76 вже мав чудові засоби попереднього вибору згідно з AnandTech. Додано нові додаткові механізми попередньої вибірки, щоб підвищити точність попередньої вибірки. Все це пов'язано з підсистемою пам'яті ядра, що є фундаментальним аспектом. Підсистема пам’яті ЦП включає затримку пам’яті та пропускну здатність пам’яті.

ARM обіцяє підвищення продуктивності Cortex-A77 на 20-35%.

Згідно з даними ARM, Cortex-A77 має на 20% кращу однопотокову продуктивність IPC у порівнянні з його попередник у Geekbench 4, 23% у SPECint2006, 35% у SPECfp2006, 20% у SPECint2017 та 25% у SPECfp2017. Усі вони розроблені за 7-нм техпроцесом і на частоті 3 ГГц. Якщо ці вдосконалення відбудуться, SoC наступного покоління може забезпечити дивовижну продуктивність і час автономної роботи на майбутніх смартфонах. Покращення FP, зокрема, є значним покращенням покоління. Звичайно, A77 не залишиться без конкуренції, оскільки Samsung повернеться з Exynos M5 у 2020 році, а до цього A13 від Apple напевно стане частиною нових iPhone.

ARM також заявляє, що енергоефективність A77 залишиться такою ж, як і A76 SoC. Що це означає полягає в тому, що максимальна продуктивність, ядра ЦП будуть використовувати однакову кількість енергії (вимірюється в джоулях), щоб завершити завдання. Однак сила і енергія - це два різні поняття. A77 матиме збільшення енергоспоживання, яке є лінійним разом зі збільшенням продуктивності. Це може призвести до проблем із обмеженнями TDP у телефонах. Щоб протистояти цьому, ми вже бачимо, як великі постачальники застосовують великі + середні + маленькі нетрадиційні конфігурації ядер (2+2+4 у випадку HiSilicon і 1+3+4 у випадку Qualcomm). A77 також буде на 17% більшим за A76, що означає, що він на шляху до того, щоб мати найкращий у своєму класі PPA.

Я був великим шанувальником реалізацій A76, оскільки він просто чудово працює навіть із процесорами середнього класу, такими як Snapdragon 675. Snapdragon 855 і Kirin 980 є високопродуктивними флагманськими SoC, і я не можу дочекатися, щоб побачити рівень покращень, принесених впровадженням A77 у SoC наступного покоління. ARM заявляє, що її основні клієнти все ще зосереджуються на найкращому PPA, і легко побачити, що компанія пропонує найкращі рішення в цьому відношення.

Коли ми побачимо A77 в SoC? До недавніх бурхливих подій із Huawei я б сказав, що HiSilicon Kirin 985, безсумнівно, матиме A77, а також графічний процесор Mali-G77 для справжнього SoC наступного покоління у 2019 році. Однак, оскільки ARM вирішила розірвати зв’язки з Huawei, я сумніваюся, що це більше можливо, якщо небезпечна ситуація з Huawei не буде вирішена найближчими тижнями. Наступний флагманський процесор Qualcomm Snapdragon SoC, ймовірно, не буде поставлятися споживачам раніше першого кварталу 2020 року, тому споживачам, які хочуть використовувати новітнє ядро ​​ЦП ARM, можливо, доведеться почекати деякий час.

Джерело: ARM

через: AnandTech