Spoločnosť ARM predstavila svoj najnovší dizajn procesora, Cortex-A77. Rovnako ako minuloročný Cortex-A76, aj toto jadro je navrhnuté pre špičkové úlohy v smartfónoch a širokej škále zariadení. V ňom sa vývojár zameriava na zvýšenie počtu inštrukcií vykonaných za hodinu (IPC). Takt a spotreba zostali približne na úrovni Cortex-A76.
V súčasnosti má ARM za cieľ rýchlo zvýšiť výkon svojich jadier. Podľa svojich plánov, počnúc modelom Cortex-A73 2016 a až po dizajn Hercules 2020, spoločnosť zamýšľa zvýšiť výkon procesora 2,5-krát. Už prechody z 16 nm na 10 nm a následne na 7 nm umožnili zvýšiť taktovaciu frekvenciu a v kombinácii s architektúrou Cortex-A75 a následne Cortex-A76 podľa odhadov ARM 1,8-násobný nárast výkonu. sa doteraz dosiahol. Teraz jadro Cortex-A77 umožní vďaka nárastu IPC zvýšiť výkon o ďalších 20% pri rovnakej frekvencii hodín. To znamená, že 2,5-násobný nárast v roku 2020 sa stáva celkom reálnym.
Napriek 20% nárastu IPC, ARM odhaduje, že spotreba energie A77 sa nezvýšila. Kompromisom v tomto prípade je, že plocha čipu A77 je približne o 17 % väčšia ako A76 pri rovnakých štandardoch spracovania. V dôsledku toho sa náklady na jednotlivé jadro mierne zvýšia. Ak porovnáme úspechy ARM s lídrami v tomto odvetví, stojí za to povedať, že AMD v Zen 2 dosiahlo nárast IPC o 15 % v porovnaní so Zen+, pričom hodnota IPC jadier Intel zostáva už mnoho rokov približne rovnaká.
Spúšťacie okno pre zmenu postupnosti príkazov (veľkosť okna mimo poradia) sa zvýšilo o 25% na 160 jednotiek, čo jadru umožňuje zvýšiť paralelnosť výpočtov. Dokonca aj Cortex-A76 mal veľký Branch Target Buffer a Cortex-A77 ho zvýšil o ďalších 33%, na 8 KB, čo umožňuje jednotke na predikciu vetvenia efektívne sa vyrovnať s nárastom počtu paralelných inštrukcií.
Ešte zaujímavejšou novinkou je úplne nová vyrovnávacia pamäť s veľkosťou 1,5 KB, ktorá ukladá operácie s makrami (MOP) vrátené z dekódovacieho modulu. Architektúra procesora ARM dekóduje inštrukcie z používateľskej aplikácie na menšie makrooperácie a potom ich rozdelí na mikrooperácie, ktoré sa prenesú do vykonávacieho jadra. Cache MOP sa používa na zníženie vplyvu zmeškaných vetiev a vyprázdnení, pretože operácie makier sú teraz uložené v samostatnom bloku a nevyžadujú opätovné dekódovanie – čím sa zvyšuje celková priepustnosť jadra. V niektorých pracovných zaťaženiach je nový blok mimoriadne užitočným doplnkom k štandardnej vyrovnávacej pamäti inštrukcií.
K exekučnému jadru bol pridaný štvrtý blok ALU a druhý blok vetvy. Štvrtá ALU zvyšuje celkovú priepustnosť procesora 1,5-krát povolením inštrukcií s jedným cyklom (napríklad ADD a SUB) a celočíselných operácií typu push-pull, ako je násobenie. Ďalšie dve ALU dokážu spracovať iba základné jednocyklové inštrukcie, zatiaľ čo posledný blok je zaťažený zložitejšími matematickými operáciami, ako je delenie, násobenie-akumulácia atď. Druhý blok vetvy v rámci vykonávacieho jadra zdvojnásobuje počet súčasných prechodov vetvy. core zvládne prácu, čo je užitočné v prípadoch, keď sa dva zo šiestich odoslaných príkazov týkajú prechodov vetiev. Interné testovanie v ARM ukázalo výkonnostné výhody z použitia tohto druhého bloku vetvy.
Medzi ďalšie zmeny jadra patrí pridanie druhého šifrovacieho kanála AES, zvýšená šírka pásma pamäte, vylepšený modul predbežného načítania údajov novej generácie na zlepšenie energetickej účinnosti a zároveň zvýšenie priepustnosti DRAM systému, optimalizácie vyrovnávacej pamäte a ďalšie.
Najväčšie zisky zaznamenal Cortex-A77 v celočíselných operáciách a operáciách s pohyblivou rádovou čiarkou. Podporujú to interné benchmarky SPEC spoločnosti ARM, ktoré ukazujú nárast výkonu o 20 % a 35 % v operáciách s celými číslami a 15 % v operáciách s pohyblivou rádovou čiarkou. Zlepšenia šírky pásma pamäte sú niekde v rozsahu 20-77%. Celkovo možno konštatovať, že optimalizácie a zmeny modelu A20 predstavujú v porovnaní s predchádzajúcou generáciou priemerný nárast výkonu o 7 percent. S novšími technologickými normami, ako je XNUMXnm ULV, môžeme získať ďalšie výhody vo finálnych čipoch.
ARM vyvinul Cortex-A77 tak, aby fungoval v kombinácii 4+4 big.LITTLE (4 výkonné jadrá a 4 jednoduché energeticky úsporné). Ale vzhľadom na zväčšený priestor novej architektúry môže veľa výrobcov, aby ušetrili peniaze, zaviesť kombinácie 1+3+4 alebo 2+2+4, ktoré sa už aktívne praktizujú, kde bude stačiť len jedno alebo dve jadrá. byť plnohodnotný, nerozrezaný A77.
Zdroj: 3dnews.ru