Arm, a empresa que projeta os processadores usados em muitos dos smartphones e outros dispositivos móveis do mundo, anunciou sua última geração de núcleos de CPU. Os novos núcleos incluem um núcleo principal Cortex-X4, um núcleo de desempenho Cortex-A720 e um núcleo de eficiência Cortex-A520. Esses núcleos são projetados para oferecer um aumento significativo de desempenho em relação às gerações anteriores, ao mesmo tempo em que melhoram a eficiência. Os novos núcleos são baseados na mais recente arquitetura Armv9.2 da Arm. E eles oferecem suporte a uma ampla variedade de novos recursos, aprendizado de máquina e criptografia.
Núcleos de CPU da Arm para 2023
Embora a Arm não produza SoCs por si só, ela oferece um Total Compute Plataforma de solução (TCS) como design de referência para ajudar os fabricantes a criar seus próprios implementações de chip. A Total Compute Solution deste ano se chama TCS23. Inclui três níveis de núcleos de CPU: Cortex-X4, Cortex-A720 e Cortex-520. Cada núcleo é projetado para um tipo diferente de carga de trabalho e eles podem trabalhar juntos para fornecer uma solução de sistema completa.
Antes de discutir os ganhos de desempenho e eficiência desses núcleos, é importante notar uma mudança significativa no TCS23. Este ano, a ARM fez uma grande mudança em sua estrutura de CPU. Todos os novos núcleos serão apenas de 64 bits e não haverá revisões de 32 bits. Isso significa que todos os futuros chipsets de smartphones de ponta e Arm SoCs em outros segmentos, como laptops, serão apenas de 64 bits.
Essa mudança pode parecer drástica, mas está em andamento há algum tempo. A Arm vem eliminando gradualmente o suporte de 32 bits em seus núcleos mais recentes, e o Google incentiva os desenvolvedores a atualizar seus aplicativos para 64 bits há vários anos. Agora parece que o Android de 32 bits está finalmente no fim do caminho.
Arm Cortex-X4 CPU Core
Agora, vamos mergulhar no carro-chefe Cortex-X4. Arquitetonicamente, é semelhante ao X3 do ano passado. E pode rodar nas mesmas frequências dos núcleos do ano passado, mas usará até 40% menos energia. Também é menos de 10% maior em tamanho físico e o núcleo Cortex-X mais eficiente já construído.
As melhorias de desempenho do X4 vêm de uma série de mudanças front-end e back-end. No front-end, o Arm melhorou a previsão de ramificação, que pode custar caro se estiver incorreta. Arm também promete que um cache L2 de 2 MB produzirá maior desempenho no uso do mundo real.
Além disso, o núcleo X4 tem mais Unidades Lógicas Aritméticas (ALUs), uma unidade de ramificação e uma unidade Multiply-Accumulator. Ele também canaliza operações de ponto flutuante e raiz quadrada.
No back-end, a geração de endereço load-store foi aumentada de 3 instruções para 4 por ciclo, e o buffer look-aside de tradução em L1 foi duplicado. Todas essas mudanças resultam em uma melhoria média de desempenho de 15% com o Cortex-X4.
Cortex-A720
Embora os núcleos da série X sejam projetados para alto desempenho, o A-os núcleos da série geralmente equilibram a potência e o desempenho. E o novo Cortex-A720 da Arm não é nenhuma expectativa.
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O novo núcleo da CPU Cortex-A720 é 20% mais eficiente no consumo de energia do que o núcleo Cortex-A715 do ano passado. Ele também pode fornecer 4% a mais de desempenho para o mesmo consumo de energia. Isso se deve a uma série de mudanças de design, incluindo pipelines mais curtos e eficientes e um novo mecanismo de pré-busca espacial.
A Arm também tornou possível implementar o Cortex-A720 em uma variedade de tamanhos. A menor configuração tem o mesmo tamanho do núcleo Cortex-A78 e ainda fornecerá 10% a mais de desempenho e todos os recursos de segurança do ARMv9. Obviamente, essa configuração menor não é ideal para smartphones. Mas pode ser útil em outros dispositivos onde o tamanho da área de silício é um fator limitante.
Cortex-A520
Por fim, o anúncio da CPU da Arm inclui o núcleo Cortex-A520. Enquanto a série X se concentra na potência computacional bruta e a série A7xx equilibra as necessidades computacionais e o consumo de energia, a série A5xx é otimizada para longa duração da bateria. Assim como o Cortex-A720 e o Cortex-X4, o A520 também é um núcleo de apenas 64 bits.
Arm diz que é 22% mais eficiente do que o núcleo A510 da geração anterior. A Arm alcançou essa eficiência removendo uma unidade ALU. No entanto, os engenheiros também fizeram melhorias na pré-busca de dados e no cache, o que lhes permitiu recuperar 8% a mais de desempenho médio.
DymaicIQ
Unidade compartilhada DynamIQ da Arm (DSU) é um componente crítico de qualquer chip que usa os principais designs da Arm. Ele integra um ou mais núcleos com um sistema de memória L3, lógica de controle e interfaces externas para formar um cluster multicore. Isso permite que todos os núcleos se comuniquem e compartilhem recursos, o que é essencial para desempenho e eficiência.
A versão mais recente do DSU, DSU-120, oferece várias melhorias em relação à versão anterior , DSU-110. Essas melhorias incluem suporte para até 14 núcleos por cluster, até 32 MB de cache L3 e maior eficiência em várias áreas importantes. Essas melhorias beneficiarão todo o chip, mas terão um impacto particularmente positivo no consumo de energia e na eficiência.
Palavras Finais
Essas CPUs Armv9.2 de 64 bits serão o edifício block para SoCs emblemáticos da Snapdragon, MediaTek, Samsung e muito mais. Os testes internos da Arm mostraram que as novas CPUs oferecem ganhos significativos de desempenho e eficiência em um layout de 1+5+3 núcleos. No entanto, os fabricantes de chips escolherão seus próprios layouts de CPU, o que pode afetar o desempenho e a eficiência.
Com base nas tendências anteriores, podemos esperar ver smartphones equipados com SoCs com os novos núcleos da Arm até o final deste ano. A Arm também anunciou uma GPU Immortalis-G720 atualizada juntamente com as novas CPUs.
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