Arm, la società che progetta i processori utilizzati in molti degli smartphone e altri dispositivi mobili del mondo, ha annunciato la sua ultima generazione di core CPU. I nuovi core includono un core Cortex-X4 di punta, un core prestazionale Cortex-A720 e un core efficiente Cortex-A520. Questi core sono progettati per offrire un significativo aumento delle prestazioni rispetto alle generazioni precedenti, migliorando al contempo l’efficienza. I nuovi core sono basati sull’ultima architettura Armv9.2 di Arm. E supportano un’ampia gamma di nuove funzionalità, apprendimento automatico e crittografia.
Core della CPU di Arm per il 2023
Sebbene Arm non produca SoC da sola, offre un Total Compute Piattaforma di soluzioni (TCS) come progetto di riferimento per aiutare i produttori a creare la propria implementazioni di chip. La Total Compute Solution di quest’anno si chiama TCS23. Include tre livelli di core della CPU: Cortex-X4, Cortex-A720 e Cortex-520. Ogni core è progettato per un diverso tipo di carico di lavoro e possono lavorare insieme per fornire una soluzione di sistema completa.
Prima di discutere i miglioramenti in termini di prestazioni ed efficienza di questi core, è importante notare un cambiamento significativo in TCS23. Quest’anno ARM ha apportato un cambiamento importante alla sua struttura della CPU. Tutti i nuovi core saranno solo a 64 bit e non ci saranno revisioni a 32 bit. Ciò significa che tutti i futuri chipset per smartphone di fascia alta e Arm SoC in altri segmenti, come i laptop, saranno solo a 64 bit.
Questo cambiamento può sembrare drastico, ma è in atto da tempo. Arm ha gradualmente eliminato il supporto a 32 bit nei suoi ultimi core e Google ha incoraggiato gli sviluppatori ad aggiornare le loro app a 64 bit per diversi anni. Ora sembra che Android a 32 bit sia finalmente alla fine della strada.
Arm Cortex-X4 CPU Core
Ora, tuffiamoci nell’ammiraglia Cortex-X4. Architettonicamente, è simile all’X3 dell’anno scorso. E può funzionare alle stesse frequenze dei core dell’anno scorso, ma consumerà fino al 40% di energia in meno. È anche meno del 10% più grande in termini di dimensioni fisiche e il core Cortex-X più efficiente mai realizzato.
I miglioramenti delle prestazioni dell’X4 derivano da una serie di modifiche al front-end e al back-end. Nel front-end, Arm ha migliorato la previsione del ramo, che può essere costosa se non è corretta. Arm promette inoltre che una cache L2 da 2 MB produrrà prestazioni più elevate nell’utilizzo nel mondo reale.
Inoltre, il core X4 ha più unità logiche aritmetiche (ALU), un’unità di branca e un’unità Multiply-Accumulator. Inoltre esegue la pipeline di operazioni in virgola mobile e radice quadrata.
Nel back-end, la generazione dell’indirizzo dell’archivio di caricamento è stata aumentata da 3 a 4 istruzioni per ciclo e il buffer di look-aside della traduzione in L1 è stato raddoppiato. Tutte queste modifiche si traducono in un miglioramento medio delle prestazioni del 15% con Cortex-X4.
Cortex-A720
Mentre i core della serie X sono progettati per prestazioni elevate, l’A-i core della serie generalmente bilanciano potenza e prestazioni. E il nuovo Cortex-A720 di Arm non è un’aspettativa.
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Il nuovo core della CPU Cortex-A720 è il 20% più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al core Cortex-A715 dell’anno scorso. Può anche fornire il 4% in più di prestazioni a parità di consumo energetico. Ciò è dovuto a una serie di modifiche al design, tra cui pipeline più brevi ed efficienti e un nuovo motore di prelettura spaziale.
Arm ha inoltre reso possibile l’implementazione del Cortex-A720 in una varietà di dimensioni. La configurazione più piccola ha le stesse dimensioni del core Cortex-A78 e fornirà comunque il 10% in più di prestazioni e tutte le funzionalità di sicurezza di ARMv9. Naturalmente, questa configurazione più piccola non è l’ideale per gli smartphone. Ma potrebbe essere utile in altri dispositivi in cui le dimensioni dell’area del silicio sono un fattore limitante.
Cortex-A520
Infine, l’annuncio della CPU di Arm include il core Cortex-A520. Mentre la serie X si concentra sulla pura potenza di calcolo e la serie A7xx bilancia le esigenze di calcolo e l’assorbimento di potenza, la serie A5xx è ottimizzata per una lunga durata della batteria. Come Cortex-A720 e Cortex-X4, anche l’A520 è un core solo a 64 bit.
Arm afferma che è il 22% più efficiente rispetto al core A510 della generazione precedente. Arm ha raggiunto questa efficienza rimuovendo un’unità ALU. Tuttavia, gli ingegneri hanno anche apportato miglioramenti al prefetch e alla cache dei dati, che ha consentito loro di recuperare l’8% in più di prestazioni medie.
DymaicIQ
DymaicIQ Shared Unit (DSU) di Arm’s è un componente critico di qualsiasi chip che utilizza i progetti di base di Arm. Integra uno o più core con un sistema di memoria L3, logica di controllo e interfacce esterne per formare un cluster multicore. Ciò consente a tutti i core di comunicare tra loro e condividere le risorse, il che è essenziale per prestazioni ed efficienza.
L’ultima versione di DSU, DSU-120, offre una serie di miglioramenti rispetto alla versione precedente , DSU-110. Questi miglioramenti includono il supporto per un massimo di 14 core per cluster, fino a 32 MB di cache L3 e una maggiore efficienza in una serie di aree chiave. Questi miglioramenti andranno a beneficio dell’intero chip, ma avranno un impatto particolarmente positivo sul consumo energetico e sull’efficienza.
Parole finali
Queste CPU Armv9.2 a 64 bit costituiranno l’edificio blocco per SoC di punta di Snapdragon, MediaTek, Samsung e altri. I test interni di Arm hanno dimostrato che le nuove CPU offrono significativi guadagni in termini di prestazioni ed efficienza in un layout core 1+5+3. Tuttavia, i produttori di chip sceglieranno i propri layout della CPU, il che potrebbe influire su prestazioni ed efficienza.
Sulla base delle tendenze passate, possiamo aspettarci di vedere smartphone alimentati da SoC con i nuovi core di Arm entro la fine di quest’anno. Arm ha anche annunciato una GPU Immortalis-G720 aggiornata insieme alle nuove CPU.
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