Во всем мире, если есть одна универсальная константа на рынке смартфонов и мобильных устройств, это Arm. Будь то производители мобильных чипов, основывающие свои SoC на полностью синтезированных процессорных ядрах Arm, или просто полагающиеся на Arm ISA и разрабатывающие свои собственные чипы, в конце концов, Arm лежит в основе практически всего этого. Такое насыщение рынка и актуальность являются свидетельством всей тяжелой работы, которую Arm проделала за последние несколько десятилетий, чтобы достичь этой точки, но это также и серьезная ответственность — для большинства мобильных SoC их производительность растет только так быстро, как Собственные конструкции ядер ЦП Arm и связанные с ними IP соответствуют требованиям.
Следовательно, мы видели, как Arm установила годовой график для своих клиентских IP, и этот год не стал исключением. Приуроченный к выставке Computex в этом году на Тайване, Arm демонстрирует новый набор ядер ЦП серий Cortex-A и Cortex-X, а также новое поколение графических процессоров, которые, как мы увидим, несут факел для Arm, начиная с конца этого года и до 2024 года. К ним относятся флагманское ядро Cortex-X4, а также среднее ядро Arm Cortex-A720. и новый малоядерный Cortex-A520.
Новейшие процессорные ядра Arm основаны на базе Armv9 и их предыдущей экосистемы Total Compute Solution (TCS21/22). Для своего IP 2023 года Arm внедряет волну незначительных микроархитектурных улучшений в своей линейке ядер Cortex с небольшими изменениями, призванными повысить эффективность и производительность, при этом полностью переходя на 64-битный набор инструкций AArch64. Новейшие разработки ЦП от Arm также разработаны в соответствии с продолжающимся отраслевым стремлением к повышению безопасности, и, хотя эти функции не предназначены строго для конечного пользователя, они подчеркивают, что улучшения поколения Arm касаются не только производительности и мощности. эффективность.
В дополнение к усовершенствованию своих ядер ЦП, Arm провела комплексную модернизацию своего основного сложного блока DynamIQ Shared Unit с помощью DSU-120. Хотя внесенные изменения незначительны, они имеют существенное значение с точки зрения повышения эффективности структуры, объединяющей ядра ЦП Arm, а также расширения возможностей Arm с точки зрения масштабируемости производительности с поддержкой до 14 ядер ЦП в одном блоке. — шаг, призванный сделать Cortex-A/X еще лучше подходящим для ноутбуков.
С тремя новыми ядрами ЦП и новым комплексом ядер есть что охватить. Итак, давайте погрузимся прямо в.
Arm TCS23 на высоком уровне: повышение эффективности и переход на чистую 64-битную версию
Расширяя усовершенствования, представленные в архитектуре Armv9.1 в прошлом году, Arm проходит запланированный цикл разработки с последней архитектурой Armv9.2. Основная цель этого цикла — отказ от поддержки 32-разрядных приложений и переход на комплексную 64-разрядную платформу. В основе этого перехода лежит стратегическая структура Arm «Total Compute Solutions» (TCS), основанная на трех основных принципах: производительность вычислений, безопасность и доступ для разработчиков. Этот подход формирует основу методологии Arm и направляет ее усилия по обеспечению оптимальной производительности, надежных мер безопасности и оптимизированных возможностей разработчиков.
Компания Arm сосредоточилась на поэтапном отказе от 32-битного набора инструкций, над которым она работала в течение нескольких лет. Для своего последнего TCS23 они, наконец, создали полностью 64-битный кластер, чтобы извлечь выгоду из преимуществ полной 64-битной мобильной экосистемы, полностью исключив поддержку AArch32 (32-битные инструкции). ядра мало, для армовского IP последнего поколения есть только AArch64.
Разработка динамической системы на кристалле (SoC), которая обслуживает широкий спектр мобильных устройств, от передовых флагманских смартфонов до моделей начального уровня, требует тщательного и последовательного подхода к поддержанию конкурентоспособности на быстро растущем рынке. . Например, в сфере флагманских устройств выделяется SoC Qualcomm Snapdragon 8 Gen2, использующая кластер ядер Arm Cortex-X3, Cortex A715/710 и Cortex-A510. Предстоящая итерация Qualcomm Snapdragon 8 Gen3 и другие производители SoC готовы использовать мощь основного кластера Arm TSC23 и интеллектуальную собственность для дальнейшего повышения производительности флагманских мобильных устройств следующего поколения.
Новейший общий модуль DynamIQ от Arm, DSU-120, предлагает поддержку до 14 ядер ЦП в кластере, что открывает двери для значительного количества различных комбинаций ядер ЦП. Мы увидим, что производители SoC выбрали позже в этом году, но, вероятно, одна из конфигураций — это 1+5+2 (X4+720+520), что, вероятно, является конфигурацией для смартфона высокого класса. По сравнению с кластером 1+3+4 последнего поколения (X3+715+510), Arm заявляет о приросте вычислительной производительности на 27% в GeekBench 6 MT и более значительном приросте от 33% до 64% в спидометре. 2.1 в зависимости от реализованных оптимизаций программного обеспечения.
Сосредоточившись больше на подходе к 64-битной миграции, в прошлом году Arm анонсировала свое первое процессорное ядро, поддерживающее только AArch64, Cortex-A715. Следовательно, в прошлом году были выпущены первые 64-битные продукты, такие как MediaTek Dimensity 9200 SoC, а также Google Pixel 7, который был 64-битным только в качестве выбора платформы, а не архитектурного ограничения.
Тем не менее фактическое внедрение/использование AArch64 в более крупной программной экосистеме происходит медленнее, чем ожидалось, в первую очередь из-за медленного перехода китайского рынка с 32-разрядной системы на 64-разрядную. Google фактически сыграл ключевую роль в своем хранилище приложений (Google Play), требуя от своих разработчиков отправлять 64-битные приложения еще в 2019 году, а также позволяя использовать 32-битные приложения на устройствах без встроенной 64-битной поддержки. Другие рынки сделали это не так быстро, но Arm утверждает, что она «подталкивает» такие компании, как OPPO, Vivi и Xiaomi, к более быстрому внедрению AArch64, что, как считается, дает желаемый эффект.
В исходной архитектуре Armv9 компания Arm улучшила безопасность за счет использования своего расширения тегов памяти (MTE) (Armv8.5), которое представляет собой аппаратную реализацию, использующую расширения аутентификации указателя (PA) для защиты от уязвимостей памяти. Уязвимости, связанные с памятью, в течение многих лет представляли собой постоянную угрозу для аппаратной безопасности, и Arm постоянно разрабатывает это в рамках своей интеллектуальной собственности, чтобы помочь смягчить эти типы атак. Для справки, Google Chromium Project утверждает, что около 70% серьезных ошибок связаны с памятью.
Одной из связанных функций безопасности последней архитектуры Armv9.2 является введение нового алгоритма QARMA3 Pointer Authentication Code (PAC). Arm утверждает, что новый алгоритм снижает нагрузку на процессор PAC до менее 1%, даже на их небольших ядрах, что дает разработчикам и поставщикам мобильных телефонов еще меньше причин не включать функцию безопасности. Большинство этих улучшений связаны с целостностью и безопасностью оборудования, а также с сочетанием MTE и собственных преимуществ благодаря 64-разрядным инструкциям и архитектуре, которые призваны сделать устройства еще более безопасными в 2023 году и далее. Это согласуется с идеей ARM, поощряющей полный переход на 64-разрядную версию по сравнению с гибридным 64- и 32-разрядным рынком.
Наконец, что касается производительности, Arm утверждает, что их ЦП последнего поколения и комплексная архитектура ядра добились значительных успехов в энергоэффективности. При производительности iso Cortex-X4 обеспечивает более чем 40-процентное снижение энергопотребления по сравнению с Cortex-X3, а Cortex-A720 и A520 экономят 20–22 % по сравнению со своими предшественниками. Что касается самого концентратора DSU-120, Arm заявляет об улучшении энергоэффективности на 18%.
Конечно, большая часть этой экономии энергии будет направлена на повышение производительности. Но это показывает, к чему могут стремиться производители SoC и мобильных телефонов в этом поколении, если они сосредоточатся исключительно на энергоэффективности и времени автономной работы.
www.anandtech.com
