ARM je predstavil svojo najnovejšo zasnovo procesorja Cortex-A77. Tako kot lanski Cortex-A76 je tudi to jedro zasnovano za naloge višjega cenovnega razreda v pametnih telefonih in najrazličnejših napravah. V njem razvijalec želi povečati število ukazov, izvedenih na uro (IPC). Takt in poraba energije sta ostala približno na ravni Cortex-A76.
Trenutno želi ARM hitro povečati zmogljivost svojih jeder. V skladu s svojimi načrti, začenši s Cortex-A73 iz leta 2016 in do zasnove Hercules iz leta 2020, namerava podjetje povečati moč procesorja za 2,5-krat. Že prehodi s 16 nm na 10 nm in nato na 7 nm so omogočili povečanje taktne frekvence, v kombinaciji z arhitekturo Cortex-A75 in nato Cortex-A76 pa po ocenah ARM 1,8-kratno povečanje zmogljivosti je bil dosežen do danes. Zdaj bo jedro Cortex-A77 zaradi povečanja IPC omogočilo povečanje zmogljivosti za dodatnih 20% pri isti taktni frekvenci. To pomeni, da 2,5-kratno povečanje leta 2020 postane povsem realno.
Kljub 20-odstotnemu povečanju IPC ARM ocenjuje, da se poraba energije A77 ni povečala. Kompromis v tem primeru je, da je površina čipa A77 približno 17 % večja od A76 pri enakih standardih obdelave. Posledično se bodo stroški posameznega jedra nekoliko povečali. Če primerjamo dosežke ARM z vodilnimi v industriji, velja povedati, da je AMD v Zen 2 dosegel 15-odstotno povečanje IPC v primerjavi z Zen+, medtem ko je vrednost IPC Intelovih jeder ostala približno enaka že vrsto let.
Izvedbeno okno za spreminjanje zaporedja ukazov (velikost okna izven reda) se je povečalo za 25 %, na 160 enot, kar jedru omogoča povečanje vzporednosti izračunov. Tudi Cortex-A76 je imel velik Branch Target Buffer, Cortex-A77 pa ga je povečal še za 33 %, na 8 KB, kar omogoča enoti za napovedovanje veje, da se učinkovito spopade s povečanjem števila vzporednih navodil.
Še bolj zanimiva novost je popolnoma nov 1,5 KB predpomnilnik, ki shranjuje makro operacije (MOP), vrnjene iz modula za dekodiranje. Arhitektura procesorja ARM dekodira navodila iz uporabniške aplikacije v manjše makro operacije in jih nato razdeli na mikro operacije, ki se posredujejo v izvršilno jedro. Predpomnilnik MOP se uporablja za zmanjšanje vpliva zgrešenih vej in izpiranja, ker so makro operacije zdaj shranjene v ločenem bloku in ne zahtevajo ponovnega dekodiranja – s čimer se poveča skupna prepustnost jedra. Pri nekaterih delovnih obremenitvah je novi blok izjemno uporaben dodatek k standardnemu predpomnilniku navodil.
Izvedbenemu jedru sta bila dodana četrti blok ALU in drugi blok veje. Četrti ALU poveča skupno prepustnost procesorja za 1,5-krat z omogočanjem ukazov z enim ciklom (kot sta ADD in SUB) in potisnih in vlečnih celoštevilskih operacij, kot je množenje. Druga dva ALU-ja lahko obravnavata le osnovna enociklična navodila, medtem ko je zadnji blok naložen z bolj zapletenimi matematičnimi operacijami, kot so deljenje, množenje-seštevanje itd. Drugi vejni blok znotraj izvršilnega jedra podvoji število sočasnih prehodov veje. jedro lahko opravi delo, kar je uporabno v primerih, ko se dva od šestih poslanih ukazov nanašata na prehode vej. Interno testiranje pri ARM je pokazalo, da uporaba tega drugega vejičnega bloka izboljša zmogljivost.
Druge spremembe jedra vključujejo dodajanje drugega cevovoda za šifriranje AES, povečano pasovno širino pomnilnika, izboljšan mehanizem za vnaprejšnje pridobivanje podatkov naslednje generacije za izboljšanje energetske učinkovitosti ob povečanju prepustnosti sistemskega DRAM-a, optimizacije predpomnilnika in drugo.
Največje izboljšave so vidne v Cortex-A77 pri operacijah s celimi števili in plavajočo vejico. To podpirajo interna merila uspešnosti SPEC podjetja ARM, ki kažejo povečanje zmogljivosti za 20 % oziroma 35 % pri operacijah celih števil in operacijah s plavajočo vejico. Izboljšave pasovne širine pomnilnika so nekje v območju 15-20 %. Na splošno so optimizacije in spremembe A77 v povprečju povečale zmogljivost za 20 odstotkov v primerjavi s prejšnjo generacijo. Z novejšimi tehnološkimi normami, kot je 7nm ULV, lahko pridobimo dodatne prednosti pri končnih čipih.
ARM je razvil Cortex-A77 za delovanje v kombinaciji 4+4 big.LITTLE (4 zmogljiva jedra in 4 preprosta energijsko učinkovita). Toda glede na povečano površino nove arhitekture lahko številni proizvajalci zaradi prihrankov uvedejo kombinacije 1+3+4 ali 2+2+4, ki se že aktivno izvajajo, kjer bo le eno ali dve jedri biti polnopravni, neobrezani A77.
Vir: 3dnews.ru