Arm, het bedrijf dat de processors ontwerpt die in veel van’s werelds smartphones en andere mobiele apparaten worden gebruikt, heeft zijn nieuwste generatie CPU-cores aangekondigd. De nieuwe kernen omvatten een vlaggenschip Cortex-X4-kern, een Cortex-A720-prestatiekern en een Cortex-A520-efficiëntiekern. Deze kernen zijn ontworpen om een aanzienlijke prestatieverbetering te leveren ten opzichte van eerdere generaties, terwijl ze ook de efficiëntie verbeteren. De nieuwe kernen zijn gebaseerd op de nieuwste Armv9.2-architectuur van Arm. En ze ondersteunen een breed scala aan nieuwe functies, machine learning en cryptografie.
Arm’s CPU-cores voor 2023
Hoewel Arm zelf geen SoC’s produceert, biedt het een Total Compute Oplossingsplatform (TCS) als referentieontwerp om fabrikanten te helpen hun eigen chip implementaties. De Total Compute Solution van dit jaar heet TCS23. Het bevat drie niveaus van CPU-kernen: de Cortex-X4, Cortex-A720 en Cortex-520. Elke kern is ontworpen voor een ander type werklast en ze kunnen samenwerken om een complete systeemoplossing te bieden.
Voordat we de prestatie-en efficiëntiewinsten van deze cores bespreken, het is belangrijk om een significante verandering in TCS23 op te merken. Dit jaar heeft ARM een grote wijziging aangebracht in de CPU-structuur. Alle nieuwe kernen zullen alleen 64-bits zijn en er zullen geen 32-bits revisies zijn. Dit betekent dat alle toekomstige high-end smartphone-chipsets en Arm SoC’s in andere segmenten, zoals laptops, alleen 64-bits zullen zijn.
Deze verandering lijkt misschien drastisch, maar is al een tijdje in de maak. Arm heeft de 32-bits ondersteuning in zijn nieuwste cores geleidelijk afgebouwd en Google moedigt ontwikkelaars al enkele jaren aan om hun apps bij te werken naar 64-bits. Nu lijkt het erop dat de 32-bit Android eindelijk aan het einde van de weg is.
Arm Cortex-X4 CPU Core
Laten we nu een duik nemen in het vlaggenschip Cortex-X4. Architectonisch is het vergelijkbaar met de X3 van vorig jaar. En het kan op dezelfde frequenties draaien als de kernen van vorig jaar, maar het verbruikt tot 40% minder stroom. Het is ook minder dan 10% groter in fysieke omvang en de meest efficiënte Cortex-X-kern ooit gebouwd.
De prestatieverbeteringen van de X4 komen voort uit een aantal front-end en back-end veranderingen. Aan de voorkant verbeterde Arm de vertakkingsvoorspelling, wat kostbaar kan zijn als het onjuist is. Arm belooft ook dat een L2-cache van 2 MB betere prestaties zal opleveren bij gebruik in de echte wereld.
Bovendien heeft de X4-kern meer rekenkundige logische eenheden (ALU’s), een vertakkingseenheid en een vermenigvuldigingseenheid. Het pijplijnt ook drijvende-komma-en vierkantswortelbewerkingen.
In het back-end is het genereren van laadopslagadressen verhoogd van 3 instructies naar 4 per cyclus, en is de vertaling-look-aside-buffer in L1 verdubbeld. Al deze veranderingen resulteren in een prestatieverbetering van gemiddeld 15% met de Cortex-X4.
Cortex-A720
Hoewel kernen uit de X-serie zijn ontworpen voor hoge prestaties, seriekernen brengen over het algemeen de kracht en prestaties in evenwicht. En de nieuwe Cortex-A720 van de Arm is geen verwachting.
Gizchina Nieuws van de week
De nieuwe Cortex-A720 CPU-kern is 20% energiezuiniger dan de Cortex-A715-kern van vorig jaar. Het kan ook 4% meer prestaties leveren voor hetzelfde stroomverbruik. Dit komt door een aantal ontwerpwijzigingen, waaronder kortere en efficiëntere pijplijnen en een nieuwe engine voor ruimtelijke prefetch.
Arm heeft het ook mogelijk gemaakt om de Cortex-A720 in verschillende maten te implementeren. De kleinste configuratie is even groot als de Cortex-A78-kern en biedt nog steeds 10% meer prestaties en alle beveiligingsfuncties van ARMv9. Deze kleinere configuratie is natuurlijk niet ideaal voor smartphones. Maar het zou nuttig kunnen zijn in andere apparaten waar de grootte van het siliciumgebied een beperkende factor is.
Cortex-A520
Tot slot omvat de CPU-aankondiging van Arm de Cortex-A520-kern. Terwijl de X-serie zich richt op pure rekenkracht en de A7xx-serie een balans biedt tussen rekenbehoeften en stroomverbruik, is de A5xx-serie geoptimaliseerd voor een lange batterijduur. Net als de Cortex-A720 en Cortex-X4 is de A520 ook een 64-bit-core.
Arm zegt dat hij 22% efficiënter is dan de vorige generatie A510-core. Arm heeft deze efficiëntie bereikt door één ALU-eenheid te verwijderen. De technici hebben echter ook verbeteringen aangebracht aan het vooraf ophalen van gegevens en de cache, waardoor ze 8% meer gemiddelde prestaties konden terugvorderen.
DymaicIQ
Arm’s DynamIQ Shared Unit (DSU) is een cruciaal onderdeel van elke chip die de kernontwerpen van Arm gebruikt. Het integreert een of meer cores met een L3-geheugensysteem, besturingslogica en externe interfaces om een multicore-cluster te vormen. Hierdoor kunnen alle kernen met elkaar communiceren en bronnen delen, wat essentieel is voor prestaties en efficiëntie.
De nieuwste versie van de DSU, DSU-120, biedt een aantal verbeteringen ten opzichte van de vorige versie , DSU-110. Deze verbeteringen omvatten ondersteuning voor maximaal 14 kernen per cluster, tot 32 MB L3-cache en verbeterde efficiëntie op een aantal belangrijke gebieden. Deze verbeteringen zullen de hele chip ten goede komen, maar ze zullen een bijzonder positieve invloed hebben op het stroomverbruik en de efficiëntie.
Laatste woorden
Deze 64-bit Armv9.2 CPU’s zullen het gebouw zijn blok voor vlaggenschip-SoC’s van Snapdragon, MediaTek, Samsung en meer. De interne tests van Arm toonden aan dat de nieuwe CPU’s aanzienlijke prestatie-en efficiëntieverbeteringen bieden in een 1+5+3 core-indeling. Chipfabrikanten zullen echter hun eigen CPU-indelingen kiezen, wat de prestaties en efficiëntie kan beïnvloeden.
Op basis van eerdere trends kunnen we verwachten dat tegen het einde van dit jaar smartphones worden aangedreven door SoC’s met de nieuwe kernen van Arm. Arm heeft naast de nieuwe CPU’s ook een bijgewerkte Immortalis-G720 GPU aangekondigd.
Bron/VIA:
