ARM-მა წარმოადგინა ახალი ძლიერი CPU ბირთვი - Cortex-A77

ARM-მა წარმოადგინა თავისი უახლესი პროცესორის დიზაინი Cortex-A77. გასული წლის Cortex-A76-ის მსგავსად, ეს ბირთვი შექმნილია სმარტფონებისა და სხვადასხვა მოწყობილობების მაღალი დონის ამოცანებისთვის. მასში დეველოპერი მიზნად ისახავს გაზარდოს საათზე შესრულებული ინსტრუქციების რაოდენობა (IPC). საათის სიჩქარე და ენერგიის მოხმარება დარჩა დაახლოებით Cortex-A76 დონეზე.

ამჟამად, ARM მიზნად ისახავს სწრაფად გაზარდოს თავისი ბირთვების შესრულება. მისი გეგმების მიხედვით, დაწყებული 73 Cortex-A2016 და 2020 წლის Hercules დიზაინით, კომპანია აპირებს CPU სიმძლავრის 2,5-ჯერ გაზრდას. უკვე 16 ნმ-დან 10 ნმ-მდე და შემდეგ 7 ნმ-მდე გადასვლამ შესაძლებელი გახადა საათის სიხშირის გაზრდა, ხოლო Cortex-A75 და შემდეგ Cortex-A76 არქიტექტურასთან ერთად, ARM-ის შეფასებით, შესრულების 1,8-ჯერ გაზრდა. მიღწეულია დღემდე. ახლა Cortex-A77 ბირთვი საშუალებას მისცემს, IPC-ის გაზრდის გამო, გაზარდოს შესრულება კიდევ 20%-ით იმავე საათის სიხშირეზე. ანუ 2,5-ჯერ მატება 2020 წელს საკმაოდ რეალური ხდება.

IPC-ის 20%-იანი ზრდის მიუხედავად, ARM-ის შეფასებით, A77-ის ენერგიის მოხმარება არ გაზრდილა. კომპრომისი ამ შემთხვევაში არის ის, რომ A77 ჩიპის ფართობი დაახლოებით 17%-ით მეტია A76-ზე იმავე დამუშავების სტანდარტების მიხედვით. შედეგად, ინდივიდუალური ბირთვის ღირებულება ოდნავ გაიზრდება. თუ შევადარებთ ARM-ის მიღწევებს ინდუსტრიის ლიდერებთან, ღირს იმის თქმა, რომ AMD-მა Zen 2-ში მიაღწია IPC-ის ზრდას 15%-ით Zen+-თან შედარებით, მაშინ როცა Intel-ის ბირთვების IPC ღირებულება დაახლოებით იგივე რჩებოდა მრავალი წლის განმავლობაში.

ბრძანებების თანმიმდევრობის შეცვლის შესრულების ფანჯარა (უწესრიგო ფანჯრის ზომა) გაიზარდა 25%-ით, 160 ერთეულამდე, რაც საშუალებას აძლევს ბირთვს გაზარდოს გამოთვლების პარალელიზმი. Cortex-A76-საც კი ჰქონდა დიდი განშტოების სამიზნე ბუფერი და Cortex-A77-მა გაზარდა ის კიდევ 33%-ით 8 კბ-მდე, რაც საშუალებას აძლევს ფილიალების პროგნოზირების ერთეულს ეფექტურად გაუმკლავდეს პარალელური ინსტრუქციების რაოდენობის ზრდას.

კიდევ უფრო საინტერესო ინოვაციაა სრულიად ახალი 1,5 KB ქეში, რომელიც ინახავს დეკოდირების მოდულიდან დაბრუნებულ მაკრო ოპერაციებს (MOPs). ARM პროცესორის არქიტექტურა დეკოდირებს ინსტრუქციებს მომხმარებლის აპლიკაციიდან მცირე მაკროოპერაციებად და შემდეგ ანაწილებს მათ მიკროოპერაციებად, რომლებიც გადაეცემა შესრულების ბირთვს. MOP ქეში გამოიყენება გამოტოვებული განშტოებებისა და გამოწურვის ზემოქმედების შესამცირებლად, რადგან მაკრო ოპერაციები ახლა ინახება ცალკეულ ბლოკში და არ საჭიროებს ხელახლა გაშიფვრას - ამით გაზრდის ბირთვის საერთო გამტარუნარიანობას. ზოგიერთ დატვირთვაში, ახალი ბლოკი ძალიან სასარგებლო დამატებაა სტანდარტული ინსტრუქციის ქეშისთვის.

მეოთხე ALU ბლოკი და მეორე განშტოების ბლოკი დაემატა შესრულების ბირთვს. მეოთხე ALU ზრდის პროცესორის მთლიან გამტარუნარიანობას 1,5-ჯერ, ერთციკლიანი ინსტრუქციების (როგორიცაა ADD და SUB) და Push-pull მთელი რიცხვის ოპერაციების ჩართვით, როგორიცაა გამრავლება. დანარჩენ ორ ALU-ს შეუძლია გაუმკლავდეს მხოლოდ ერთ ციკლის ძირითად ინსტრუქციებს, ხოლო ბოლო ბლოკი დატვირთულია უფრო რთული მათემატიკური ოპერაციებით, როგორიცაა გაყოფა, გამრავლება-დაგროვება და ა. core-ს შეუძლია გაუმკლავდეს სამუშაოს, რაც სასარგებლოა იმ შემთხვევებში, როდესაც გაგზავნილი ექვსი ბრძანებიდან ორი დაკავშირებულია ფილიალების გადასვლებთან. ARM-ის შიდა ტესტირებამ აჩვენა მუშაობის უპირატესობა ამ მეორე ფილიალის ბლოკის გამოყენებით.

ბირთვის სხვა ცვლილებები მოიცავს მეორე AES დაშიფვრის მილსადენის დამატებას, მეხსიერების გამტარუნარიანობის გაზრდას, გაუმჯობესებულ შემდეგი თაობის მონაცემების წინასწარ ამოღების ძრავას ენერგიის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად, სისტემის DRAM გამტარუნარიანობის გაზრდისას, ქეშის ოპტიმიზაცია და სხვა.

ყველაზე დიდი მიღწევები ჩანს Cortex-A77-ში მთელ რიცხვებში და მცურავი წერტილის ოპერაციებში. ამას მხარს უჭერს ARM-ის შიდა SPEC სტანდარტები, რომლებიც აჩვენებს შესრულების 20% და 35% ზრდას მთელ რიცხვებში და მცურავი წერტილის ოპერაციებში, შესაბამისად. მეხსიერების გამტარუნარიანობის გაუმჯობესება სადღაც 15-20% დიაპაზონშია. საერთო ჯამში, ოპტიმიზაცია და ცვლილებები A77-ში საშუალოდ 20 პროცენტით იზრდება წინა თაობასთან შედარებით. ახალი ტექნოლოგიური ნორმებით, როგორიცაა 7nm ULV, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ დამატებითი უპირატესობები საბოლოო ჩიპებში.

ARM-მა შეიმუშავა Cortex-A77, რომ იმუშაოს 4+4 big.LITTLE კომბინაციაში (4 ძლიერი ბირთვი და 4 მარტივი ენერგოეფექტური). მაგრამ, ახალი არქიტექტურის გაზრდილი არეალის გათვალისწინებით, ბევრ მწარმოებელს, ფულის დაზოგვის მიზნით, შეუძლია შემოიტანოს 1+3+4 ან 2+2+4 კომბინაციები, რომლებიც უკვე აქტიურად გამოიყენება, სადაც მხოლოდ ერთი ან ორი ბირთვი იქნება. იყოს სრულფასოვანი, მოუჭრელი A77.

წყარო: 3dnews.ru