ARM представи своя последен дизайн на процесора — Cortex-A77. Както миналогодишният Cortex-A76, това ядро е предназначено за висококласни задачи в смартфони и различни устройства. В него разработчикът има за цел да увеличи броя на изпълняваните на такт команди (IPC). Тактовите честоти и енергийното потребление останаха приблизително на нивото на Cortex-A76.
В момента ARM е насочена бързо да увеличава производителността на ядрата си. Според плановете й, започвайки с Cortex-A73 от 2016 година и до дизайна Hercules от 2020 г., компанията цели да увеличи мощността на ЦП с 2,5 пъти. Преходите от 16 nm на 10 nm и след това на 7 nm вече позволиха повишаване на тактовата честота, а в комбинация с архитектурата Cortex-A75 и след това Cortex-A76, според оценките на ARM, вече е постигнат 1,8-кратен ръст в производителността. Сега ядро Cortex-A77 ще осигури 20% увеличение на производителността при същата тактова честота благодарение на нарастващото IPC. Това прави 2,5-кратния ръст през 2020 г. напълно реалистичен.
Въпреки ръста на IPC от 20%, според оценките на ARM, енергийното потребление на A77 не се е увеличило. Компромисът в този случай е, че площта на кристала A77 е приблизително с 17% по-голяма от тази на A76 при еднакви технологични стандарти. В резултат, цената на отделното ядро ще се увеличи малко. Ако сравняваме постижението на ARM с лидерите в индустрията, то трябва да се спомене, че AMD в Zen 2 е постигнала ръст на IPC от 15% спрямо Zen+, а стойността на IPC на ядрата на Intel остава на приблизително същото ниво от години.
Размерът на прозореца за изпълнение с промяна на последователността на командите (out-of-order window size) е увеличен с 25%, до 160 единици, което позволява на ядрата да увеличат паралелизма на изчисленията. Дори в Cortex-A76 имаше голям буфер за адреси на преходите (Branch Target Buffer), а в Cortex-A77 той е увеличен с още 33%, до 8 KB, което позволява на блока за предсказване на ветвленията ефективно да се справя с увеличената бройка на паралелни инструкции.
Друго интересно нововведение е напълно новият кеш от 1,5 КБ, в който се съхраняват макрооперации (MOP), връщани от декодиращия модул. Архитектурата на процесора ARM декодира инструкциите от потребителското приложение в по-малки макрооперации и след това ги разбива на микрооперации, които се предават на изпълнителното ядро. Кешът MOP се използва за намаляване на влиянието на пропуснатите разклонения и нулирания, тъй като сега макрооперациите се съхраняват в отделен блок и не изискват повторно декодиране – като по този начин се увеличава общата пропускна способност на ядрото. При определени натоварвания новият блок е изключително полезно допълнение към стандартния кеш на инструкциите.
В изпълнителното ядро е добавен четвърти ALU блок и втори блок за разклонение. Четвъртият ALU увеличава общата пропускна способност на процесора с 1,5 пъти благодарение на възможността за изпълнение на инструкции с едно тактово време (като ADD и SUB) и двутактови целочислени операции, подобни на умножение. Останалите два ALU могат да обработват само основни инструкции с едно тактово време, докато последният блок се натоварва с по-сложни математически операции, като деление, умножение с натрупване и т.н. Вторият блок за разклонение в изпълнителното ядро удвоява броя на паралелните разклонения, с които ядро може да работи, което е полезно в случаи, когато две от шестте изпратени команди са свързани с разклонения. Вътрешните тестове в ARM показаха увеличаване на производителността при използването на този втори блок за разклонение.
Сред другите промени в ядрото са добавянето на втори конвейер за шифроване AES, увеличаване на пропускната способност на паметта, усъвършенстван механизъм за предварително извличане на данни от следващо поколение, което позволява подобряване на ефективността на енергийното потребление и едновременно увеличаване на пропускната способност на системата DRAM, оптимизация на работата на кеша и др.
Най-голямо повишение се наблюдава в Cortex-A77 при цели числови операции и изчисления с плаваща запетая. Това е потвърдено от вътрешните тестове на ARM в SPEC, които показаха увеличение на производителността с 20 % и 35 % в цели числови операции и изчисления с плаваща запетая съответно. Подобренията в пропускателната способност на паметта са в диапазона на 15–20 %. Въпреки това, оптимизациите и промените в A77 дават средно 20-процентно увеличение на производителността в сравнение с предишното поколение. С по-новите технологични норми, като 7 нм ULV, можем да получим допълнителни предимства в крайните чипове.
ARM разработи Cortex-A77 за работа в конфигурация 4+4 big.LITTLE (4 мощни ядра и 4 редуцирани енергийно ефективни). Въпреки това, с увеличената площ на новата архитектура, много производители, за да спестят, могат да представят конфигурации 1+3+4 или 2+2+4, които вече активно се практикуват, където само едно или две ядра ще бъдат пълноцени A77 без ограничения.
Източник: 3dnews.ru
