Společnost ARM představila svůj nejnovější design procesoru, Cortex-A77. Stejně jako loňský Cortex-A76 je toto jádro navrženo pro špičkové úkoly v chytrých telefonech a široké škále zařízení. V něm si vývojář klade za cíl zvýšit počet instrukcí provedených za takt (IPC). Taktovací frekvence a spotřeba energie zůstaly přibližně na úrovni Cortex-A76.
Aktuálně má ARM za cíl rychle zvýšit výkon svých jader. Podle svých plánů, počínaje modelem Cortex-A73 2016 a až po design Hercules 2020, společnost hodlá zvýšit výkon CPU 2,5krát. Již přechody z 16 nm na 10 nm a následně na 7 nm umožnily zvýšit taktovací frekvenci a v kombinaci s architekturou Cortex-A75 a následně Cortex-A76 podle odhadů ARM 1,8násobný nárůst výkonu bylo dosud dosaženo. Nyní jádro Cortex-A77 umožní díky nárůstu IPC zvýšit výkon o dalších 20 % při stejné taktovací frekvenci. To znamená, že 2,5násobný nárůst v roce 2020 se stává zcela reálným.
Navzdory 20% nárůstu IPC ARM odhaduje, že spotřeba energie A77 se nezvýšila. Kompromisem v tomto případě je, že plocha čipu A77 je přibližně o 17 % větší než u A76 při stejných standardech zpracování. V důsledku toho se náklady na jednotlivé jádro mírně zvýší. Pokud porovnáme úspěchy ARM s lídry v oboru, stojí za to říci, že AMD v Zen 2 dosáhlo nárůstu IPC o 15 % ve srovnání se Zen+, zatímco hodnota IPC jader Intel zůstala po mnoho let přibližně stejná.
Prováděcí okno pro změnu sekvence příkazů (velikost okna mimo pořadí) bylo zvýšeno o 25% na 160 jednotek, což jádru umožňuje zvýšit paralelnost výpočtů. I Cortex-A76 měl velký Branch Target Buffer a Cortex-A77 ho navýšil o dalších 33 %, na 8 KB, což umožňuje jednotce pro predikci větvení efektivně se vyrovnat s nárůstem počtu paralelních instrukcí.
Ještě zajímavější novinkou je zcela nová mezipaměť o velikosti 1,5 KB, která ukládá operace maker (MOP) vrácené z dekódovacího modulu. Architektura procesoru ARM dekóduje instrukce z uživatelské aplikace do menších makrooperací a poté je rozděluje na mikrooperace, které jsou předány prováděcímu jádru. Mezipaměť MOP se používá ke snížení dopadu zmeškaných větví a vyprázdnění, protože operace maker jsou nyní uloženy v samostatném bloku a nevyžadují opětovné dekódování – čímž se zvyšuje celková propustnost jádra. V některých úlohách je nový blok mimořádně užitečným doplňkem standardní mezipaměti instrukcí.
K prováděcímu jádru byl přidán čtvrtý blok ALU a druhý blok větvení. Čtvrtá ALU zvyšuje celkovou propustnost procesoru 1,5krát tím, že umožňuje instrukce s jedním cyklem (jako ADD a SUB) a push-pull celočíselné operace, jako je násobení. Další dvě ALU mohou zpracovávat pouze základní jednocyklové instrukce, zatímco poslední blok je zatížen složitějšími matematickými operacemi, jako je dělení, násobení-akumulace atd. Druhý větvený blok v prováděcím jádru zdvojnásobuje počet simultánních přechodů větví. core zvládne práci, což je užitečné v případech, kdy se dva ze šesti odeslaných příkazů týkají přechodů větví. Interní testování v ARM prokázalo výkonnostní výhody plynoucí z použití tohoto druhého větveného bloku.
Mezi další změny jádra patří přidání druhého kanálu šifrování AES, větší šířka pásma paměti, vylepšený modul předběžného načítání dat nové generace pro zlepšení energetické účinnosti při současném zvýšení propustnosti DRAM systému, optimalizace mezipaměti a další.
Největší zisky jsou pozorovány u Cortex-A77 v operacích s celými čísly a s pohyblivou řádovou čárkou. To je podpořeno interními benchmarky SPEC společnosti ARM, které ukazují nárůst výkonu o 20 % a 35 % v operacích s celými čísly a 15 % v operacích s plovoucí desetinnou čárkou. Zlepšení šířky pásma paměti je někde v rozmezí 20–77 %. Celkově lze konstatovat, že optimalizace a změny A20 v průměru o 7 procent narostou ve srovnání s předchozí generací. S novějšími technologickými normami, jako je XNUMXnm ULV, můžeme získat další výhody ve finálních čipech.
ARM vyvinul Cortex-A77 tak, aby fungoval v kombinaci 4+4 big.LITTLE (4 výkonná jádra a 4 jednoduchá energeticky účinná). Ale vzhledem k rozšířené oblasti nové architektury může mnoho výrobců, aby ušetřili peníze, zavést kombinace 1+3+4 nebo 2+2+4, které jsou již aktivně praktikovány, kde bude pouze jedno nebo dvě jádra být plnohodnotný, nerozřezaný A77.
Zdroj: 3dnews.ru