ARM a prezentat arhitectura Cortex-A77 pentru viitoare generație de telefoane mobile

Probabil că nu vă vine în minte numele companiei ARM Holdings în viața de zi cu zi, dar le utilizăm tehnologia aproape în fiecare moment. Toate telefoanele mobile de acum se bazează pe arhitectura lor, dar aceasta nu se oprește la telefoane. Procesoare cu arhitectură ARM sunt utilizate în ceasuri, automobile, electrocasnice, tot felul de sisteme de comandă și control pentru industrie și infrastructură publică. În 2017 aniversau fabricarea a peste 100 de miliarde de procesoare ARM de-a lungul timpului. O sută de miliarde!

(ARM vine, apropo, de la Advanced RISC Machine. RISC înseamnă reduced instruction set computing și asta ține mai mult de teoria microprocesoarelor, în opoziție cu cele CISC, complex instruction set… Cele Intel și AMD sunt CISC, mai complexe și versatile, deși în ultimii ani au adoptat și caracteristici ale procesoarelor cu set redus de instrucțiuni.)

Anyway, ARM Holdings dezvoltă arhitectura ARM de microprocesoare și o licențiază altor companii, care o pot utiliza exact cum a zis ARM sau o pot modifica în diverse moduri, eventual îmbunătățind arhitecturi mai vechi.

De exemplu, Qualcomm folosește o variantă proprie a arhitecturii ARM, nucleele din SNapdragon 855 numindu-se Kryo 485 Gold, bazate pe arhitectura ARM numită A76 din 2018.

Apple licențiază arhitectura ARM, dar o modifică substanțial. Procesoarele lor actuale se numesc A12, au 2+4 nuclee, dar nu se știe exact pe ce generația de arhitectură ARM sunt bazate. HiSilicon Kirin 980 este bazat pe ARM A76, dar modificat de Huawei. Samsung ia de la ARM, dar nu știu ce generație. De aici și apar diferențele între diversele chipseturi din piață și uneori companiile dezvoltă intern o soluție mai bună decât cea propusă de ARM pentru o anumită generație de arhitectură, așa cum se pare că face Apple.

ARM Holdings a anunțat o nouă generație a arhitecturii lor, numită Cortex A77, și vine la pachet cu o nouă arhitectură pentru partea video, numită Valhall, din care Mali-G77 va fi primul GPU.

A77 vine cu pedigree important, având în vedere că A76 a stat la baza unor chipseturi foarte performante și eficiente energetic precum Kirin 980 și Snapdragon 855. A77 este o îmbunătățire a generației A76, nu o schimbare majoră, dar ARM promite oricum o creștere cu 20% a performanței.

Frecvența maximă este aceeași, în jur de 3 GHz, iar producția se face tot în 7 nm, deși creșterea de performanță se bazează pe schimbările interne de arhitectură. Au crescut banda de fetch și au îmbunătățit capacitatea de predicției a următoarei instrucțiuni (procesoarele încearcă să prezică ce ar trebui să încarce în următorul ciclu, iar dacă nu prezic bine înseamnă că tocmai au irosit buffer și energie electrică).

Au mai umblat și la alte elemente, optimizând numărul de cicluri irosite la o predicție eronată, crescând lățimea de bandă între diversele unități. Per total, testele arătate de ARM sugerează o creștere de până la 35% a performanței, ceea ce este impresionant, și rămâne de văzut cum va varia eficiența energetică față de A76, dar mă aștept să fie mai bună pentru că optimizările introduse permit procesorului să nu irosească energie pe “prostii”.

Astfel de cifre sunt doar un reper. Cum spuneam sus, fiecare producător modifică aceste nuclee după cum vrea și le împerechează pe cele A77 cu unele mai slabe (precum A55) în acele combinații 4+4 nuclee. ARM are tot interesul de a veni cu o soluție performantă pentru a vinde producătorilor de procesoare întreg pachetul; altfel, diverși producători ar putea apela la arhitecturi concurente (de exemplu de la Samsung, care folosește ARM, dar nu știu exact ce generație) și asta înseamnă mai puțini bani pentru ARM decât dacă își vând ei direct cel mai nou produs.

A77 este o evoluție a arhitecturii A76 de anul trecut, după cum spuneam. La anul ne așteaptă acea arhitectură cu numele de cod Hercules și vine cu fabricație în 5 nm, ceea ce ar trebui să scadă suplimentar consumul energetic. Dacă în paralel se îmbunătățesc și bateriile, ne așteaptă vremuri bune.

Arhitectura Valhall și Mali-G77 sunt mai interesante pentru partea de grafică deoarece au trecut 3 ani de la ultima modificare substanțială a unităților grafice de procesare.

Nu vă mai plictisesc cu schimbările (până la 32 de shader cores, îmbunătățiri în unitatea de texturare șamd), dar comparat cu vechiul nucleu G76, ARM anunță 40% plus de performanță, 30% îmbunătățire energetică și o creștere cu 60% a capacității machine learning.

Asta cu machine learning este interesantă și arată o direcție de dezvoltare a chipset-urilor mobile pe care o intuiam încă de la Kirin 970: aplicații de tip AI, învățare rapidă și adaptare la utilizator, rularea rapidă și locală a aplicațiilor avantajate de astfel de tehnologii.

Chipset-urile viitorului arată tot mai interesant. Observați cum Qualcomm folosește arhitectura ARM la zi pentru Snapdragon 855, dar partea video este o soluție proprie sub numele Adreno, pe când Samsung folosește o arhitectură proprie pentru Exynos, dar pentru partea video preia Mali-G76. Probabil că anul următor vom vedea un nou Exynos cu Mali-G77 la bord și vom vedea cum arată în teste. Huawei este un alt client tradițional pentru ARM, dar cu noile reguli nu se știe dacă le va primi sau nu.