close
Новини

Персонализираната CPU програма Cortex-X може най-накрая да направи флагманската производителност на Android конкурентоспособна с Apple

2b88f77d31

Всяка година през май, базираната във Великобритания ARM, собственост на базираната в Япония Softbank, обявява новия си мобилен IP за използване в мобилни устройства. Този IP се състои от нови процесорни ядра, както и нови графични процесори. Наборът от инструкции на ARM се използва във всеки смартфон по света – това е изключително важна компания. По отношение на основните архитектури на процесора, от 2021 г. всеки основен производител на  мобилни чипове ще използва IP-паметта на процесора на ARM (тъй като Samsung System LSI се отказа от своите персонализирани ядра Exynos M). Ето защо е много важно ARM да оправи нещата. Сега за тази година ARM обяви архитектурата на процесора ARM Cortex-A78 и графичния процесор Mali-G78, приемниците на процесора Cortex-A77 и съответно GPU Mali-G77. Докато тези съобщения бяха очаквани, ARM не обяви друго ядро ​​на процесора под формата на Cortex-X. От години техническите рецензенти и потребители напомнят факта, че CPU архитектурите на Apple са няколко години по-напред от серията Cortex-A на ARM. С програмата на процесора Cortex-X и Cortex-X1 това може най-накрая да се промени през 2021 година.

ARM знае, че клиентите му изискват повече решения и продукти, базирани на различни нужди в различни продуктови сегменти. Cortex-A76, например, се използва във водещи SoCs, както и в някои SoC от по-нисък среден клас. Максималната му производителност не беше толкова висока, колкото конкурентите на Apple, тъй като ARM трябваше първо да се съсредоточи върху PPA (производителност, мощност и площ). Енергийната ефективност и енергийната ефективност бяха по-високите приоритети за компанията вместо абсолютните резултати.

С Cortex-X1 това се променя.

ARM обяви програмата Cortex-X Custom (CXC). Тази програма предполага тясно сътрудничество с инженерните екипи на ARM и програмните партньори на ARM, които могат да оформят окончателен продукт на процесора, за да отговорят на специфичните изисквания на пазара. ARM отбелязва, че това позволява на програмните партньори да определят своите собствени точки на изпълнение извън „обичайния плик Cortex-A на PPA“. Крайният потребителски процесор, проектиран и създаден от ARM, ще бъде доставен под марката ARM Cortex-X. Първият процесор като част от програмата CXC е процесорът ARM Cortex-X1.

ARM е много горд с Cortex-X1, казвайки, че това е най-мощният процесор Cortex досега. Той носи 30% пиково подобрение на производителността спрямо сегашния Cortex-A77. Казано е, че носи „крайна производителност“ за персонализирани решения от ново поколение. Процесорът дойде в отговор на партньори, които искат да увеличат ефективността в съответствие със собствените си случаи на използване.

Cortex-X1, както се очакваше, също е по-бърз от наскоро обявения Cortex-A78. Формулировката е важна тук. ARM казва, че осигурява повишаване на производителността в сравнение с Cortex-A78 с до 22% подобрения на производителността с цели нишки с една нишка. „Повдиганията“ се отнася до факта, че подобренията са свързани с кратки изблици с висока производителност, които са най-добри за реактивност и отзивчивост, според ARM. Това уж ще даде възможност за най-висока производителност досега за смартфони и устройства с голям екран, но за сметка на номерата Cortex-X1 все още няма да може да съответства на предстоящия Apple A14, с който ще се състезава. Въпреки това може да е в състояние да постигне равен резултат с Apple A13 на 2019 г.

Cortex-X1 предлага 2x подобрения в производителността на машинно обучение (ML) в сравнение с A77. Това е забележително подобрение и идва като част от по-широкия стремеж на ARM за по-висока производителност на локалните изчисления.

DynamIQ клъстер от 4x Cortex-A78 и 4x Cortex-A55 ядра осигурява 20% устойчиви подобрения на производителността в сравнение с 4x Cortex-A77 и 4x Cortex-A55 клъстер. За повече информация относно 20% иска, разгледайте нашата статия. (Да, ARM не обяви приемник на Cortex-A55, за съжаление. Може да дойде следващата година.) Cortex-X1, от друга страна, позволява по-голяма мащабируемост, като същевременно повишава върховите показатели. Партньорите, добавящи 1x Cortex-X1 като част от клъстера DynamIQ, заедно с 3x Cortex-A8 и 4x Cortex-A55, ще получат 30% подобрение във върховите показатели спрямо предишното поколение, което е подвиг, който си заслужава да се отбележи. A78 е специално създаден за ефективност, така че когато се комбинира с Cortex-X1, комбото ще осигури най-доброто поддържане и върхови показатели. Водещите телефони с Android ще получат много по-бързо.

ARM казва, че ключовият пазар за решения с Cortex-X1 са смартфоните и новите форми фактори (сгъваеми телефони и големи, многоекранни устройства). X1 осигурява по-бърз UX с по-бързо време за зареждане на приложението и подобрена отзивчивост при превъртане на уеб страници. Преживяванията, базирани на AI и ML, ще станат по-добри с подобряването на представянето на ML. Предвидимо, X1 ще подобри и случаите на използване като производителност, комуникация, сигурност, многократно цифрово потапяне, базирани на камерата, разширени игри и XR опит.

Архитектурата на Cortex-X1 е мястото, където нещата стават интересни. Той има многобройни микроархитектурни модернизации, които осигуряват това увеличение на върховите характеристики. Cortex-A76, който беше обявен през 2018 г., надстрои ширината на декодиране на инструкциите до 4-широка от 3-широката на Cortex-A75, която от своя страна се увеличи от 2-широката ширина на Cortex-A73. Cortex-A77 обаче избра да поддържа постоянната ширина на декодирането на 4-широка. Чиповете от серията A на Apple са големи и широки, тъй като ширината на декодиране на всички чипове от A серия, тъй като A11 е била 7-широка, което е по-широко от дори архитектурата на настолните процесори. ARM направи крачка по-близо до Apple с Cortex-X1, тъй като честотната лента на декодирането е увеличена с 25% до 5 инструкции, декодирани на цикъл.

Нещо повече, ARM казва, че пропускната способност на MOP кеша е увеличена с 33% до 8 MOP на цикъл. Неоновият двигател на Cortex-X1 получава две допълнителни тръби, които удвояват изчислителния му капацитет спрямо A78. По отношение на размерите на кеша, X1 поддържа 64kB L1 и до 1MB L2 кеш, докато DynamIQ клъстерът е надстроен, за да поддържа 8MB L3 за максимална производителност. По-големият L3 може да се използва и от A78, когато се използва в комбинация с Cortex-X1.

Cortex-X1 е първият пример за Cortex-CPU, произведен по програма CXC. Самата нужда на програмата CXC е да стимулира изпълнението на плик извън Cortex-A PPA. Това е така, защото цялата тази повишена производителност идва на цена. Cortex-X1 е 1,5x размерът на Cortex-A78. Това означава, че има по-лошо PPA, както и по-лоша енергийна ефективност. По този начин е малко вероятно да бъде намерен в който и да е среден или бюджетен телефон, тъй като най-вероятно ще бъде ограничен до водещи телефони от висок клас. Разрешаването на партньори да имат процесор, който е специфичен за техните пазарни нужди, ще направи разлика между пътната карта на процесорите Cortex-A. Тук трябва да се отбележи, че програмните партньори няма да могат да персонализират директно нито един процесор по програмата CXC. Вместо това програмата CXC по същество е наследник на лиценза „Built for Cortex“, където ARM прави промени по желание на партньорите и проектира IP процесора, който да бъде продаден на партньора. По този начин ARM казва, че ще отговори на нуждите на непрекъснато разрастващата се екосистема.

Целевата тактова честота на Cortex-X1 е 3GHz. ARM е насочен към 3GHz от A76, а тактовата честота не успя да се осъществи. С предстоящото появяване на 5nm SoC, ARM се надява, че доставчиците най-накрая ще доставят големия ядрен дизайн на ARM на 3GHz. ARM отбелязва, че всички оценки на ефективността са базирани на SPECint2006, което е стандартен стандарт за индустрията.

Перспектива

Съобщението на Cortex-X1 е вълнуващо за амбициозните купувачи на водещи телефони на Android през 2021 г. За първи път от 2013 г. и Apple A7, ARM ще може да се доближи до чиповете от серия A от Apple по отношение на върховата производителност. Дори ако Cortex-X1 не съвпада с A14, той ще бъде по-близо, отколкото през последните седем години.

Предстоящият Qualcomm Snapdragon 875 вероятно ще включва както Cortex-X1, така и Cortex-A78 като част от своите „Prime Core“ и „Performance Cores“. HiSilicon не е в състояние да приеме най-новия IP на ARM, тъй като на TSMC не му е позволено да доставя чипове, така че телефоните на Huawei няма да представят новите ядра на процесора тази година и вероятно дори не в началото на следващата година. По-специално, Samsung е в силна позиция да приеме Cortex-X1 + Cortex-A78 като част от следващия флагман Exynos SoC, който ще наследи Exynos 990. Samsung пусна изявление, в което заяви, че е “много развълнуван” да види новата посока, която ARM предприема с Cortex-X Персонализираната програма. Cortex-X1 по същество отрича несполучливото начинание на собствени ядра на Samsung. Надяваме се, че през следващата година телефоните на Galaxy S21 / S30, задвижвани от Exynos, най-накрая ще бъдат освободени от големи или незначителни дефицити в производителността на процесора спрямо конкуренцията, задвижвана от Snapdragon. И накрая, не е сигурно дали MediaTek ще приеме Cortex-X1. Наследникът на Dimensity 1000 може да приеме A78 само или може да се използва за комбо X1 плюс A78, за да се конкурира с Qualcomm. Ще трябва да изчакаме, за да видим как се развиват нещата през следващата година.