Arm, das Unternehmen, das die Prozessoren entwickelt, die in vielen Smartphones und anderen mobilen Geräten der Welt verwendet werden, hat seine neueste Generation von CPU-Kernen angekündigt. Zu den neuen Kernen gehören ein Flaggschiff-Cortex-X4-Kern, ein Cortex-A720-Leistungskern und ein Cortex-A520-Effizienzkern. Diese Kerne sind darauf ausgelegt, im Vergleich zu früheren Generationen eine deutliche Leistungssteigerung zu erzielen und gleichzeitig die Effizienz zu verbessern. Die neuen Kerne basieren auf der neuesten Armv9.2-Architektur von Arm. Und sie unterstützen eine Vielzahl neuer Funktionen, maschinelles Lernen und Kryptografie.
Arms CPU-Kerne für 2023
Obwohl Arm selbst keine SoCs produziert, bietet es Total Compute Lösungsplattform (TCS) als Referenzdesign, um Herstellern bei der Erstellung ihres eigenen Designs zu helfen Chip-Implementierungen. Die diesjährige Total Compute Solution heißt TCS23. Es umfasst drei Ebenen von CPU-Kernen: Cortex-X4, Cortex-A720 und Cortex-520. Jeder Kern ist für eine andere Art von Arbeitslast konzipiert und kann zusammenarbeiten, um eine vollständige Systemlösung bereitzustellen.
Bevor wir die Leistungs-und Effizienzsteigerungen dieser Kerne besprechen, Es ist wichtig, eine wesentliche Änderung in TCS23 zu beachten. In diesem Jahr hat ARM eine wesentliche Änderung an seiner CPU-Struktur vorgenommen. Alle neuen Kerne werden nur 64-Bit sein und es wird keine 32-Bit-Revisionen geben. Das bedeutet, dass alle zukünftigen High-End-Smartphone-Chipsätze und ARM-SoCs in anderen Segmenten, wie Laptops, nur 64-Bit sein werden.
Diese Änderung mag drastisch erscheinen, aber sie ist schon seit einiger Zeit in Arbeit. Arm hat die 32-Bit-Unterstützung in seinen neuesten Kernen schrittweise eingestellt, und Google ermutigt Entwickler seit mehreren Jahren, ihre Apps auf 64-Bit zu aktualisieren. Jetzt sieht es so aus, als ob das 32-Bit-Android endlich am Ende ist.
Arm Cortex-X4 CPU Core
Jetzt tauchen wir ein in das Flaggschiff Cortex-X4. Architektonisch ähnelt es dem X3 des letzten Jahres. Und er kann mit den gleichen Frequenzen wie die Kerne des letzten Jahres laufen, verbraucht aber bis zu 40 % weniger Strom. Außerdem ist er weniger als 10 % größer und der effizienteste Cortex-X-Kern, der jemals gebaut wurde.
Die Leistungsverbesserungen des X4 sind auf eine Reihe von Front-End-und Back-End-Änderungen zurückzuführen. Im Frontend verbesserte Arm die Verzweigungsvorhersage, was kostspielig sein kann, wenn sie falsch ist. Arm verspricht außerdem, dass ein 2 MB großer L2-Cache eine höhere Leistung im realen Einsatz bringen wird.
Darüber hinaus verfügt der X4-Kern über mehr Arithmetic Logic Units (ALUs), eine Branch-Einheit und eine Multiply-Accumulator-Einheit. Außerdem werden Gleitkomma-und Quadratwurzeloperationen weitergeleitet.
Im Back-End wurde die Generierung von Lade-und Speicheradressen von 3 auf 4 Befehle pro Zyklus erhöht und der Übersetzungs-Lookaside-Puffer in L1 wurde verdoppelt. Alle diese Änderungen führen zu einer durchschnittlichen Leistungssteigerung von 15 % mit dem Cortex-X4.
Cortex-A720
Während die Kerne der X-Serie auf hohe Leistung ausgelegt sind, sind die A-Serienkerne gleichen im Allgemeinen Leistung und Leistung aus. Und der neue Cortex-A720 von Arm ist keine Erwartung.
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Der neue Cortex-A720-CPU-Kern ist 20 % energieeffizienter als der letztjährige Cortex-A715-Kern. Es kann außerdem 4 % mehr Leistung bei gleichem Stromverbrauch bieten. Dies ist auf eine Reihe von Designänderungen zurückzuführen, darunter kürzere und effizientere Pipelines und eine neue Spatial-Prefetch-Engine.
Arm hat es auch möglich gemacht, den Cortex-A720 in verschiedenen Größen zu implementieren. Die kleinste Konfiguration hat die gleiche Größe wie der Cortex-A78-Kern und bietet dennoch 10 % mehr Leistung und alle Sicherheitsfunktionen von ARMv9. Natürlich ist diese kleinere Konfiguration nicht ideal für Smartphones. Aber es könnte in anderen Geräten nützlich sein, bei denen die Größe der Siliziumfläche ein begrenzender Faktor ist.
Cortex-A520
Schließlich beinhaltet die CPU-Ankündigung von Arm den Cortex-A520-Kern. Während sich die X-Serie auf reine Rechenleistung konzentriert und die A7xx-Serie Rechenbedarf und Stromverbrauch in Einklang bringt, ist die A5xx-Serie für eine lange Akkulaufzeit optimiert. Wie der Cortex-A720 und der Cortex-X4 ist auch der A520 ein reiner 64-Bit-Kern.
Arm sagt, er sei 22 % effizienter als der A510-Kern der vorherigen Generation. Arm hat diese Effizienz durch den Wegfall einer ALU-Einheit erreicht. Allerdings haben die Ingenieure auch Verbesserungen am Daten-Prefetch und Cache vorgenommen, wodurch sie eine um 8 % höhere Durchschnittsleistung erzielen konnten.
DymaicIQ
Arms DynamIQ Shared Unit (DSU) ist eine entscheidende Komponente jedes Chips, der die Kerndesigns von Arm verwendet. Es integriert einen oder mehrere Kerne mit einem L3-Speichersystem, Steuerlogik und externen Schnittstellen, um einen Multicore-Cluster zu bilden. Dadurch können alle Kerne miteinander kommunizieren und Ressourcen gemeinsam nutzen, was für Leistung und Effizienz von entscheidender Bedeutung ist.
Die neueste Version des DSU, DSU-120, bietet eine Reihe von Verbesserungen gegenüber der Vorgängerversion , DSU-110. Zu diesen Verbesserungen gehören die Unterstützung von bis zu 14 Kernen pro Cluster, bis zu 32 MB L3-Cache und eine verbesserte Effizienz in einer Reihe wichtiger Bereiche. Diese Verbesserungen kommen dem gesamten Chip zugute, wirken sich jedoch besonders positiv auf den Stromverbrauch und die Effizienz aus.
Abschließende Worte
Diese 64-Bit-Armv9.2-CPUs werden das Gebäude sein Block für Flaggschiff-SoCs von Snapdragon, MediaTek, Samsung und mehr. Interne Tests von Arm haben gezeigt, dass die neuen CPUs in einem 1+5+3-Kern-Layout erhebliche Leistungs-und Effizienzsteigerungen bieten. Allerdings werden Chiphersteller ihre eigenen CPU-Layouts wählen, was sich auf Leistung und Effizienz auswirken kann.
Basierend auf vergangenen Trends können wir davon ausgehen, dass wir bis Ende dieses Jahres Smartphones mit SoCs und den neuen Kernen von Arm sehen werden. Arm kündigte neben den neuen CPUs auch eine aktualisierte Immortalis-G720-GPU an.
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