Fii atent, ARM? Noile nuclee pe 64 de biți Synopsys ARC vor tripla performanța

Puțini știu că arhitectura procesorului ARC este una dintre cele mai răspândite arhitecturi alături de ARM, MIPS și x86. Dezvoltată în anii '80, arhitectura ARC este utilizată în diverse microcontrolere pentru o gamă largă de produse high-tech, iar în fiecare an se produc aproximativ 1,5 miliarde dispozitive.

Recent, compania Synopsys a anunțat o nouă generație de nuclee de procesor pe 32 și 64 de biți ARC, care promit să crească performanța de trei ori comparativ cu predecesoarele sale și vor permite construirea de sisteme pe cip cu 12 nuclee. Astfel, noile nuclee vor permite Synopsys să concureze cu ARM în mai multe domenii noi.

«Aplicațiile încorporate, cum ar fi controlerele pentru unități de stocare SSD sau echipamentele de rețea, devin din ce în ce mai complexe, ceea ce necesită o creștere semnificativă a performanței, în condițiile unor limite stricte de consum de energie și dimensiune», a declarat John Koeter, vicepreședinte senior pentru marketing și strategie în domeniul proprietății intelectuale la Synopsys. «Odată cu lansarea noii arhitecturi ARCv3 și a nucleelor ARC HS5x și HS6x, dezvoltatorii vor putea să răspundă cerințelor de performanță în creștere ale SoC-urilor lor de astăzi și de mâine».

Noile familii de procesoare Synopsys DesignWare ARC includ nuclee pe 32 de biți HS56/HS57D/HS58 și nuclee pe 64 de biți HS66/HS68. Procesorul recent anunțat este destinat unei game variate de aplicații, precum controlere pentru unități de stocare SSD, controlere de rețea, sisteme de conducere automată pentru vehicule, sisteme informaționale și de divertisment pentru automobile și multe altele. Având în vedere cerințele în creștere pentru capacitatea de memorie, ARC HD6x pe 64 de biți vor permite construirea de sisteme cu 4,5 PB DRAM, în timp ce dispozitivele bazate pe ARC HD5x vor trebui să se limiteze la capacități mai mici. Cu toate acestea, cantitățile reale de memorie suportate vor fi dictate mai mult de sistemul de operare utilizat, iar avantajele vizibile ale CPU-urilor pe 64 de biți vor fi un pipeline mai larg și un fișier de registre mai mare.

În ceea ce privește arhitecturile DesignWare ARC HS5x și DesignWare ARC HS6x, acestea suportă setul de instrucțiuni ARCv3, care poate fi extins cu instrucțiuni APEX (ARC Processor EXtensions), dacă vreunul dintre clienți are nevoie de ceva specific. În plus, ARC HS57D este echipat cu un procesor de semnal digital ARCv3DSP care suportă 150 de instrucțiuni. Noile nuclee au o adâncime a tubului de 10 trepte, pot executa două instrucțiuni pe ciclu și sunt echipate cu un modul de operații în virgulă mobilă de 128 de biți. În același timp, cele mai avansate versiuni ale nucleelor suportă un cache de nivelul 2 (L2) cu o capacitate de până la 16 MB.

Când vine vorba de performanță, Synopsys anunță 3 DMIPS pe MHz în calculele numerice și, de asemenea, 5,1 CoreMark pe MHz, ceea ce este foarte bine pentru nuclee miniaturale cu un consum de energie minim. Astfel, 3 DMIPS pe MHz este mai mult decât procesoarele destul de puternice Cortex-A55, în timp ce 5,1 CoreMark pe MHz este mai mult decât orice procesor ARM pentru microcontrolere.

Nucleele de procesor Synopsys DesignWare ARC HS5x și HS6x
	HS5x			HS6x
	HS56	HS57D	HS58	HS66	HS68
Setul de instrucțiuni	ARCv3
Instrucțiunile APEX	Sunt suportate
Lățimea de bandă	32 de biți			64 de biți
Instrucțiuni pe ciclu	2
Lungimea tubului	10 trepte
DSP	—	ARCv3DSP 150 de instrucțiuni	—	—	—
Precizia FPU	FP16, FP32, FP64
Cluster de procesor	12 nuclee
Acceleratori per cluster	16 acceleratori
L1	Cache de instrucțiuni + Cache de date
L2	—	—	16 MB	—	16 MB
Capacitatea maximă a memoriei	64 GB (depinde de OS)			4,5 Petabytes
Frecvența (pe 16FFC)	1,8 GHz
DMIPS	5400 DMIPS pe nucleu / 3 DMIPS pe MHz
CoreMark	9180 CoreMark pe nucleu / 5,1 CoreMark pe MHz

Una dintre caracteristicile cheie ale noului familiei DesignWare ARC HS5x și DesignWare ARC HS6x este capacitatea de a crea sisteme pe cip (system-on-chip, SoC) cu 12 nuclee de procesor generice și 16 acceleratori specializați. Fiecare nucleu/accelerator dintr-un asemenea procesor funcționează la propria frecvență de ceas și utilizează propriul subsistem de alimentare pentru maximizarea eficienței energetice. Pe lângă noile nuclee, Synopsys oferă, de asemenea, o conexiune de coerență a cache-ului interprocesor cu o lățime de bandă de 800 GB/s.

Un astfel de SoC bazat pe arhitectura ARC nu este foarte răspândit astăzi, dar având în vedere procesoarele promițătoare pentru sisteme de autoconducere, stocare de date, gestionarea fluxurilor de date, mulți nucleu și diverse tipuri de acceleratoare se vor dovedi foarte utile. Aceasta va permite Synopsys să concureze cu nucleele ARM pentru un loc în SoC pentru aplicațiile menționate, ceea ce nu s-a întâmplat până acum. Astfel, nucleele DesignWare ARC HS5x și DesignWare ARC HS6x au stârnit deja interesul producătorului de SSD-uri Starblaze.

„Dezvoltatorii de soluții integrate de înaltă performanță se confruntă constant cu noi provocări în domeniul obținerii unei performanțe ridicate în utilizarea unor cantități mari de memorie, cu constrângeri privind consumul de energie și dimensiunile”, a spus Bruce Cheng, chief scientist la Starblaze. „Capabilitățile noilor procesoare de 32 de biți ARC HS5x și procesoare de 64 de biți HS6x de la Synopsys în domeniul multicoarserii ne vor permite să trecem la un nou nivel de eficiență energetică, care nu este oferit de alte procesoare disponibile pe piață în prezent.”

Synopsys va începe să ofere nucleele ARC HS56, HS57D, HS58, HS66, HS68, precum și versiunile lor multiprocesor HS56MP, HS57DMP, HS58MP, HS66MP, HS68MP, începând cu trimestrul al treilea din 2020. În plus, compania va oferi pachetul ARC MetaWare Development Toolkit pentru crearea circuitelor integrate bazate pe aceste nuclee, precum și un simulator și un verifier pentru a verifica funcționarea SoC înainte de a fi materializat în siliciu. În ceea ce privește suportul din partea sistemelor de operare, noile nuclee vor fi compatibile cu o serie de distribuții Linux, Zephyr și diverse sisteme de operare personalizate.

Sursa: 3dnews.ru