A ARM revelou seu mais recente design de processador, o Cortex-A77. Assim como o Cortex-A76 do ano passado, este núcleo foi projetado para tarefas de ponta em smartphones e uma ampla variedade de dispositivos. Nele, o desenvolvedor pretende aumentar o número de instruções executadas por clock (IPC). A velocidade do clock e o consumo de energia permaneceram aproximadamente no nível do Cortex-A76.
Atualmente, a ARM pretende aumentar rapidamente o desempenho dos seus núcleos. De acordo com seus planos, começando com o Cortex-A73 2016 e até o design Hercules 2020, a empresa pretende aumentar a potência da CPU em 2,5 vezes. Já as transições de 16 nm para 10 nm e depois para 7 nm permitiram aumentar a frequência do clock e, em combinação com a arquitetura Cortex-A75 e depois Cortex-A76, segundo estimativas da ARM, um aumento de 1,8 vezes no desempenho foi alcançado até o momento. Agora o núcleo Cortex-A77 permitirá, devido ao aumento do IPC, aumentar o desempenho em mais 20% na mesma frequência de clock. Ou seja, um aumento de 2,5 vezes em 2020 torna-se bastante real.
Apesar do aumento de 20% no IPC, a ARM estima que o consumo de energia do A77 não aumentou. A desvantagem neste caso é que a área do chip A77 é aproximadamente 17% maior que a do A76 nos mesmos padrões de processamento. Como resultado, o custo de um núcleo individual aumentará ligeiramente. Se compararmos as conquistas da ARM com as dos líderes da indústria, vale a pena dizer que a AMD no Zen 2 alcançou um aumento de IPC de 15% em comparação com o Zen+, enquanto o valor de IPC dos núcleos Intel permaneceu aproximadamente o mesmo por muitos anos.
A janela de execução para alteração da sequência de comandos (tamanho da janela fora de ordem) foi aumentada em 25%, para 160 unidades, o que permite ao kernel aumentar o paralelismo dos cálculos. Até o Cortex-A76 tinha um grande buffer de alvo de ramificação, e o Cortex-A77 o aumentou em mais 33%, para 8 KB, o que permite que a unidade de previsão de ramificação lide efetivamente com o aumento no número de instruções paralelas.
Uma inovação ainda mais interessante é um cache completamente novo de 1,5 KB que armazena operações de macro (MOPs) retornadas do módulo de decodificação. A arquitetura do processador ARM decodifica instruções do aplicativo do usuário em macrooperações menores e, em seguida, as divide em microoperações que são passadas para o núcleo de execução. O cache MOP é usado para reduzir o impacto de ramificações e liberações perdidas porque as operações de macro agora são armazenadas em um bloco separado e não exigem recodificação - aumentando assim o rendimento geral do núcleo. Em algumas cargas de trabalho, o novo bloco é uma adição extremamente útil ao cache de instruções padrão.
Um quarto bloco ALU e um segundo bloco de ramificação foram adicionados ao núcleo de execução. A quarta ALU aumenta o rendimento geral do processador em 1,5 vezes, permitindo instruções de ciclo único (como ADD e SUB) e operações inteiras push-pull, como multiplicação. As outras duas ALUs só podem lidar com instruções básicas de ciclo único, enquanto o último bloco é carregado com operações matemáticas mais complexas, como divisão, multiplicação-acumulação, etc. Um segundo bloco de ramificação dentro do núcleo de execução dobra o número de transições de ramificação simultâneas. core pode lidar com o trabalho, o que é útil nos casos em que dois dos seis comandos enviados estão relacionados a transições de ramificação. Os testes internos na ARM mostraram benefícios de desempenho com o uso deste segundo bloco de ramificação.
Outras mudanças no kernel incluem a adição de um segundo pipeline de criptografia AES, maior largura de banda de memória, um mecanismo aprimorado de pré-busca de dados de próxima geração para melhorar a eficiência de energia enquanto aumenta a taxa de transferência de DRAM do sistema, otimizações de cache e muito mais.
Os maiores ganhos são observados no Cortex-A77 em operações inteiras e de ponto flutuante. Isto é apoiado pelos benchmarks SPEC internos da ARM, que mostram ganhos de desempenho de 20% e 35% em operações inteiras e de ponto flutuante, respectivamente. As melhorias na largura de banda da memória estão em algum lugar na faixa de 15 a 20%. No geral, as otimizações e alterações no A77 representam um aumento médio de 20% no desempenho em comparação com a geração anterior. Com normas tecnológicas mais recentes, como 7nm ULV, podemos obter benefícios adicionais nos chips finais.
A ARM desenvolveu o Cortex-A77 para funcionar em uma combinação 4+4 big.LITTLE (4 núcleos poderosos e 4 simples com eficiência energética). Mas, dada a área aumentada da nova arquitetura, muitos fabricantes, para economizar dinheiro, podem introduzir combinações 1+3+4 ou 2+2+4, que já são praticadas ativamente, onde apenas um ou dois núcleos serão ser A77 completo e sem cortes.
Fonte: 3dnews.ru