Az ARM bemutatta legújabb processzortervezését – Cortex-A77. Akárcsak a tavalyi Cortex-A76, ez a mag a prémium feladatokhoz készült okostelefonokban és különböző eszközökben. A fejlesztő célja a végrehajtási parancsok számának (IPC) növelése. A órajel és az energiafogyasztás körülbelül a Cortex-A76 szintjén maradt.
Jelenleg az ARM gyorsan a magjai teljesítményének növelésére összpontosít. A terveik szerint a Cortex-A73 2016-os bemutatásától kezdve egészen a 2020-as Hercules dizájnig 2,5-szörös növekedést terveznek a CPU teljesítményében. Már a 16 nm-ről 10 nm-re, majd onnan 7 nm-re való áttérés lehetővé tette az órajel növelését, és a Cortex-A75, majd a Cortex-A76 architektúrákkal kombinálva az ARM becslései szerint ma már 1,8-szoros teljesítménynövekedés valósult meg. Most a Cortex-A77 mag lehetővé teszi az IPC növekedésével a teljesítmény további 20%-os növelését azonos órajelen. Ezért a 2,5-szörös növekedés 2020-ra teljesen reálisnak tűnik.
Annak ellenére, hogy az IPC 20%-os növekedésen ment keresztül, az ARM becslései szerint az A77 energiafogyasztása nem nőtt. Az adott esetben a kompromisszum az, hogy az A77 chipek területe körülbelül 17%-kal nagyobb az A76-hoz képest azonos technológiai normák mellett. Ennek eredményeként az egyes magok költsége kissé növekedni fog. Ha az ARM teljesítményét a szektor éllovasaival hasonlítjuk össze, akkor érdemes megjegyezni, hogy az AMD a Zen 2-nél 15%-os IPC-növekedést ért el a Zen+-hoz képest, míg az Intel magok IPC-értéke évek óta körülbelül azonos szinten maradt.
A parancsok sorrendjének megváltoztatása (out-of-order window size) 25%-kal, 160 egységre növekedett, ami lehetővé teszi a mag számára, hogy növelje a párhuzamos számítások mértékét. Még a Cortex-A76 is rendelkezett nagy átkapcsolási címzési pufferral (Branch Target Buffer), míg a Cortex-A77 esetében ez 33%-kal, 8 KB-ra nőtt, ami lehetővé teszi a várakozási blokk hatékony kezelését a párhuzamos utasítások számának növekedésével.
A még érdekesebb újítás a teljesen új 1,5 KB-os gyorsítótár, amelyben a dekódolás modulból visszatérő makrooperációk (MOP) tárolódnak. Az ARM processzor architektúrája a felhasználói alkalmazásból származó utasításokat kisebb makrooperációkra bontja, majd azokat mikrooperációkra szedi, amelyeket már a végrehajtó maghoz továbbítanak. A MOP gyorsítótár az elveszett elágazások és újraindítások hatásának csökkentésére szolgál, mivel most a makrooperációk külön blokkban tárolódnak, és nem igénylik a dekódolás újbóli elvégzését - ezzel növelve a mag általános áteresztőképességét. Bizonyos terhelések esetén az új blokk rendkívül hasznos kiegészítése a standard utasításgyorsítótárnak.
A végrehajtó magban egy negyedik ALU blokk és egy második elágazási blokk került hozzáadásra. A negyedik ALU 1,5-szörösére növeli a processzor áteresztőképességét azzal, hogy képes egy ciklusos utasítások (például ADD és SUB) és két ciklusos egész szám műveletek, mint a szorzás végrehajtására. A másik két ALU csak alapvető egy ciklusos utasításokat képes kezelni, míg az utolsó blokkot bonyolultabb matematikai műveletekkel, például osztással, összeadás-szorzással stb. terhelik. A végrehajtó magon belüli második elágazási blokk megduplázza az egyidejű elágazási ugrások számát, amellyel a mag tud dolgozni, ami hasznos, amikor a hat elküldött utasításból kettő elágazási ugrás. Az ARM belső tesztelése teljesítménynövekedést mutatott e második ugrás blokk használatával.
A mag más változásai között szerepel egy második AES titkosítási csővezeték hozzáadása, a memóriakapacitás növelése, a következő generációs előzetes adatbevitel mechanizmusának tökéletesítése, amely lehetővé teszi az energiahatékonyság javítását, miközben növeli a DRAM rendszer áteresztőképességét, a gyorsítótár teljesítményének optimalizálása, és így tovább.
A legnagyobb növekedés a Cortex-A77-nél tapasztalható az egész számokkal végzett műveletek és a lebegőpontos számítások terén. Ezt az ARM belső SPEC tesztjei is megerősítik, amelyek 20%-os és 35%-os teljesítménynövekedést mutattak az egész számú műveletek és a lebegőpontos számítások esetében, illetőleg. A memóriaátviteli sebesség javulásai 15-20% között mozognak. Összességében az A77 optimalizálásai és változtatásai átlagosan 20%-os teljesítménynövekedést nyújtanak a korábbi generációhoz képest. Az újabb technológiai normák, mint a 7 nm ULV, lehetővé teszik a további előnyöket a végső chipek esetében.
Az ARM a Cortex-A77-et a 4+4 big.LITTLE architektúrához tervezte (4 erősebb és 4 energiatakarékos mag). Az új architektúra megnövekedett területe alapján azonban sok gyártó takarékossági célokból 1+3+4 vagy 2+2+4 kötéseket kínálhat, amelyeket már aktívan gyakorolnak, ahol csak egy vagy két mag lesz a teljesértékű, levágatlan A77.
Forrás: 3dnews.ru
