Arm 是一家設計用於全球許多智能手機和其他移動設備的處理器的公司，該公司宣布了其最新一代 CPU 內核。新內核包括一個旗艦級的Cortex-X4內核、一個Cortex-A720性能內核和一個Cortex-A520效率內核。這些內核旨在提供比前幾代產品顯著的性能提升，同時提高效率。新內核基於 Arm 最新的 Armv9.2 架構。它們支持廣泛的新功能、機器學習和密碼學。
Arm 2023 年的 CPU 內核
雖然 Arm 本身並不生產 SoC，但它提供了一個整體計算解決方案 (TCS) 平台作為參考設計，幫助製造商創建自己的芯片實現。今年的整體計算解決方案稱為 TCS23。它包括三個級別的 CPU 內核:Cortex-X4、Cortex-A720 和 Cortex-520。每個核心都針對不同類型的工作負載而設計，它們可以協同工作以提供完整的系統解決方案。
在討論這些核心的性能和效率提升之前，重要的是要注意 TCS23 中的重大變化。今年 ARM 對其 CPU 結構進行了重大改變。所有新內核都將僅為 64 位，不會有 32 位版本。這意味著未來所有高端智能手機芯片組和其他細分市場（例如筆記本電腦）中的 Arm SoC 都將僅為 64 位。
這種變化可能看起來很劇烈，但它已經醞釀了一段時間. Arm 一直在逐步淘汰其最新內核中的 32 位支持，谷歌多年來一直鼓勵開發人員將他們的應用程序更新到 64 位。現在看來 32 位 Android 終於走到了盡頭。
Arm Cortex-X4 CPU 核心
現在，讓我們深入了解旗艦 Cortex-X4。在架構上，它類似於去年的 X3。它可以以與去年內核相同的頻率運行，但功耗最多可降低 40%。它的物理尺寸也增加了不到 10%，是有史以來最高效的 Cortex-X 內核。
X4 的性能改進來自於前端和後端的大量更改。在前端，Arm 改進了分支預測，如果它不正確，可能會付出高昂的代價。 Arm 還承諾，2MB 二級緩存將在實際使用中產生更高的性能。
此外，X4 內核具有更多的算術邏輯單元 (ALU)、一個分支單元和一個乘法累加器單元。它還對浮點和平方根運算進行流水線處理。
在後端，加載-存儲地址生成已從每週期 3 條指令增加到 4 條，並且 L1 中的轉換後備緩衝區已增加一倍.所有這些變化使 Cortex-X4 的性能平均提高了 15%。
Cortex-A720
雖然 X 系列內核專為高性能而設計，但 A-系列內核通常會平衡功率和性能。而Arm的新Cortex-A720更是沒期待。
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新的 Cortex-A720 CPU 內核的能效比去年的 Cortex-A715 內核高 20%。它還可以在相同的功耗下提供 4% 以上的性能。這是由於許多設計更改，包括更短和更高效的管道，以及新的空間預取引擎。
Arm 還使實現各種尺寸的 Cortex-A720 成為可能。最小的配置與 Cortex-A78 內核大小相同，但仍將提供高出 10% 的性能和 ARMv9 的所有安全功能。當然，這種較小的配置對於智能手機來說並不理想。但它可能適用於矽面積大小是限制因素的其他設備。
Cortex-A520
最後，Arm 的 CPU 公告包括 Cortex-A520 內核。 X 系列專注於原始計算能力，A7xx 系列平衡計算需求和功耗，而 A5xx 系列則針對長電池壽命進行了優化。與 Cortex-A720 和 Cortex-X4 一樣，A520 也是純 64 位內核。
Arm 表示其效率比上一代 A510 內核高 22%。 Arm 通過移除一個 ALU 單元實現了這一效率。然而，工程師們還對數據預取和緩存進行了改進，這使他們能夠將平均性能提高 8%。
DymaicIQ
Arm 的 DynamIQ 共享單元 (DSU)是任何使用 Arm 核心設計的芯片的關鍵組件。它將一個或多個內核與 L3 內存系統、控制邏輯和外部接口集成在一起，以形成一個多核集群。這允許所有內核相互通信並共享資源，這對於性能和效率至關重要。
DSU 的最新版本 DSU-120 比以前的版本有許多改進, DSU-110。這些改進包括支持每個集群多達 14 個內核、多達 32MB 的 L3 緩存，以及在多個關鍵領域提高效率。這些改進將有利於整個芯片，但它們將對功耗和效率產生特別積極的影響。
結語
這些 64 位 Armv9.2 CPU 將成為構建用於來自 Snapdragon、聯發科、三星等的旗艦 SoC 的模塊。 Arm 的內部測試表明，新 CPU 在 1+5+3 核心佈局中提供了顯著的性能和效率提升。然而，芯片製造商將選擇自己的 CPU 佈局，這可能會影響性能和效率。
根據過去的趨勢，我們預計到今年年底將看到採用 SoC 和 Arm 新內核的智能手機。 Arm 還宣布了更新的 Immortalis-G720 GPU 以及新的 CPU。
來源/威盛:
