ARM представи най-новия си процесорен дизайн, Cortex-A77. Подобно на миналогодишния Cortex-A76, това ядро е предназначено за задачи от висок клас в смартфони и голямо разнообразие от устройства. В него разработчикът има за цел да увеличи броя на инструкциите, изпълнявани на такт (IPC). Тактовите честоти и консумацията на енергия останаха приблизително на нивото на Cortex-A76.
В момента ARM има за цел бързо да увеличи производителността на своите ядра. Според плановете си, като се започне с Cortex-A73 от 2016 г. и се стигне до дизайна на Hercules от 2020 г., компанията възнамерява да увеличи мощността на процесора с 2,5 пъти. Вече преходите от 16 nm към 10 nm и след това към 7 nm направиха възможно увеличаването на тактовата честота и в комбинация с архитектурата Cortex-A75 и след това Cortex-A76, според оценките на ARM, 1,8-кратно увеличение на производителността е постигнато до момента. Сега ядрото Cortex-A77 ще позволи, поради увеличаването на IPC, да увеличи производителността с още 20% при същата тактова честота. Тоест 2,5-кратно увеличение през 2020 г. става съвсем реално.
Въпреки 20% увеличение на IPC, ARM изчислява, че консумацията на енергия на A77 не се е увеличила. Компромисът в този случай е, че площта на чипа A77 е приблизително 17% по-голяма от A76 при същите стандарти за обработка. В резултат на това цената на отделно ядро ще се увеличи леко. Ако сравним постиженията на ARM с лидерите в индустрията, струва си да кажем, че AMD в Zen 2 постигна увеличение на IPC от 15% в сравнение с Zen+, докато IPC стойността на ядрата на Intel остава приблизително същата в продължение на много години.
Прозорецът за изпълнение за промяна на последователността от команди (размер на прозореца извън реда) е увеличен с 25%, до 160 единици, което позволява на ядрото да увеличи паралелността на изчисленията. Дори Cortex-A76 имаше голям целеви буфер за разклонения, а Cortex-A77 го увеличи с още 33%, до 8 KB, което позволява на блока за прогнозиране на разклонения да се справи ефективно с увеличаването на броя на паралелните инструкции.
Още по-интересна иновация е напълно нов кеш от 1,5 KB, който съхранява макро операции (MOP), върнати от декодиращия модул. Архитектурата на ARM процесора декодира инструкциите от потребителското приложение в по-малки макрооперации и след това ги разделя на микрооперации, които се предават на ядрото за изпълнение. MOP кешът се използва за намаляване на въздействието на пропуснатите разклонения и флъшове, тъй като макро операциите вече се съхраняват в отделен блок и не изискват повторно декодиране - като по този начин се увеличава общата пропускателна способност на ядрото. При някои работни натоварвания новият блок е изключително полезно допълнение към стандартния кеш на инструкциите.
Четвърти ALU блок и втори разклонен блок са добавени към ядрото за изпълнение. Четвъртият ALU увеличава общата пропускателна способност на процесора с 1,5 пъти, като позволява инструкции с един цикъл (като ADD и SUB) и операции с целочислени push-pull като умножение. Другите две ALU могат да обработват само основни инструкции за един цикъл, докато последният блок е зареден с по-сложни математически операции като деление, умножение-натрупване и т.н. core може да се справи с работата, което е полезно в случаите, когато две от шестте изпратени команди се отнасят до преходи на клонове. Вътрешното тестване в ARM показа ползи от производителността от използването на този втори разклонителен блок.
Други промени в ядрото включват добавянето на втори тръбопровод за AES криптиране, увеличена честотна лента на паметта, подобрен механизъм за предварително извличане на данни от следващо поколение за подобряване на енергийната ефективност, като същевременно се увеличи пропускателната способност на системната DRAM, оптимизации на кеша и др.
Най-големите печалби се наблюдават в Cortex-A77 при операции с цели числа и с плаваща запетая. Това се подкрепя от вътрешните тестове SPEC на ARM, които показват подобрения в производителността съответно с 20% и 35% при операции с цели числа и операции с плаваща запетая. Подобренията в честотната лента на паметта са някъде в диапазона от 15-20%. Като цяло оптимизациите и промените в A77 водят до средно 20 процента увеличение на производителността в сравнение с предишното поколение. С по-новите технологични норми като 7nm ULV, можем да спечелим допълнителни предимства в крайните чипове.
ARM разработи Cortex-A77 за работа в комбинация 4+4 big.LITTLE (4 мощни ядра и 4 прости енергийно ефективни). Но предвид увеличената площ на новата архитектура, много производители, за да спестят пари, могат да въведат вече активно практикуваните комбинации 1+3+4 или 2+2+4, където само едно или две ядра бъдете пълноценни, необрязани A77.
Източник: 3dnews.ru