ARM ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์รุ่นล่าสุด Cortex-A77 เช่นเดียวกับ Cortex-A76 ของปีที่แล้ว แกนหลักนี้ออกแบบมาเพื่องานระดับสูงในสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์ที่หลากหลาย ในนั้นนักพัฒนามีเป้าหมายที่จะเพิ่มจำนวนคำสั่งที่ดำเนินการต่อนาฬิกา (IPC) ความเร็วสัญญาณนาฬิกาและการใช้พลังงานยังคงอยู่ที่ระดับ Cortex-A76 โดยประมาณ
ปัจจุบัน ARM ตั้งเป้าที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของคอร์อย่างรวดเร็ว ตามแผน โดยเริ่มจาก Cortex-A73 ปี 2016 และจนถึงการออกแบบ Hercules ปี 2020 บริษัทตั้งใจที่จะเพิ่มพลัง CPU ขึ้น 2,5 เท่า การเปลี่ยนจาก 16 นาโนเมตรเป็น 10 นาโนเมตรจากนั้นเป็น 7 นาโนเมตรทำให้สามารถเพิ่มความถี่สัญญาณนาฬิกาได้และเมื่อใช้ร่วมกับสถาปัตยกรรม Cortex-A75 และ Cortex-A76 ตามการประมาณการของ ARM ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 1,8 เท่า ได้รับความสำเร็จจนถึงปัจจุบัน ตอนนี้คอร์ Cortex-A77 จะอนุญาตให้เพิ่มประสิทธิภาพอีก 20% ที่ความถี่สัญญาณนาฬิกาเดียวกันเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของ IPC นั่นคือการเพิ่มขึ้น 2,5 เท่าในปี 2020 ค่อนข้างเป็นจริง
แม้ว่า IPC จะเพิ่มขึ้น 20% แต่ ARM ก็ประเมินว่าการใช้พลังงานของ A77 ไม่ได้เพิ่มขึ้น ข้อเสียในกรณีนี้คือพื้นที่ชิป A77 มีขนาดใหญ่กว่า A17 ประมาณ 76% ในมาตรฐานการประมวลผลเดียวกัน เป็นผลให้ต้นทุนของแต่ละคอร์จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย หากเราเปรียบเทียบความสำเร็จของ ARM กับผู้นำในอุตสาหกรรม ก็คุ้มค่าที่จะบอกว่า AMD ใน Zen 2 มี IPC เพิ่มขึ้น 15% เมื่อเทียบกับ Zen+ ในขณะที่มูลค่า IPC ของคอร์ Intel ยังคงเท่าเดิมประมาณหลายปีที่ผ่านมา
หน้าต่างการดำเนินการสำหรับการเปลี่ยนลำดับของคำสั่ง (ขนาดหน้าต่างที่ไม่อยู่ในลำดับ) เพิ่มขึ้น 25% เป็น 160 หน่วย ซึ่งช่วยให้เคอร์เนลเพิ่มความขนานของการคำนวณได้ แม้แต่ Cortex-A76 ก็มีบัฟเฟอร์เป้าหมายสาขาขนาดใหญ่ และ Cortex-A77 ก็เพิ่มขึ้นอีก 33% เป็น 8 KB ซึ่งช่วยให้หน่วยทำนายสาขาสามารถรับมือกับการเพิ่มจำนวนคำสั่งแบบขนานที่เพิ่มขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นวัตกรรมที่น่าสนใจยิ่งกว่านั้นคือแคชใหม่ขนาด 1,5 KB ที่เก็บการทำงานของแมโคร (MOP) ที่ส่งคืนจากโมดูลถอดรหัส สถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์ ARM ถอดรหัสคำสั่งจากแอปพลิเคชันของผู้ใช้เป็นการดำเนินการแบบมาโครที่มีขนาดเล็กลง แล้วแยกย่อยออกเป็นการดำเนินการแบบไมโครที่ส่งผ่านไปยังแกนประมวลผล แคช MOP ใช้เพื่อลดผลกระทบของสาขาและฟลัชที่ไม่ได้รับ เนื่องจากขณะนี้การดำเนินการของแมโครถูกจัดเก็บไว้ในบล็อกที่แยกจากกัน และไม่จำเป็นต้องถอดรหัสซ้ำ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มปริมาณงานของคอร์โดยรวม ในบางเวิร์กโหลด บล็อกใหม่เป็นส่วนเสริมที่มีประโยชน์อย่างยิ่งจากแคชคำสั่งมาตรฐาน
มีการเพิ่มบล็อก ALU ที่สี่และบล็อกสาขาที่สองในแกนดำเนินการ ALU ตัวที่สี่เพิ่มทรูพุตโปรเซสเซอร์โดยรวม 1,5 เท่าโดยเปิดใช้งานคำสั่งรอบเดียว (เช่น ADD และ SUB) และการดำเนินการจำนวนเต็มแบบพุชพูล เช่น การคูณ ALU อีกสองตัวสามารถจัดการได้เฉพาะคำสั่งพื้นฐานรอบเดียวเท่านั้น ในขณะที่บล็อกสุดท้ายเต็มไปด้วยการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น การหาร การคูณสะสม เป็นต้น บล็อกสาขาที่สองภายในแกนดำเนินการจะเพิ่มจำนวนการเปลี่ยนสาขาพร้อมกันเป็นสองเท่า core สามารถจัดการงานได้ ซึ่งมีประโยชน์ในกรณีที่คำสั่งสองในหกคำสั่งที่ส่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสาขา การทดสอบภายในที่ ARM แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ด้านประสิทธิภาพจากการใช้บล็อกสาขาที่สองนี้
การเปลี่ยนแปลงเคอร์เนลอื่นๆ ได้แก่ การเพิ่มไปป์ไลน์การเข้ารหัส AES ที่สอง แบนด์วิดธ์หน่วยความจำที่เพิ่มขึ้น กลไกการดึงข้อมูลล่วงหน้ารุ่นถัดไปที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานในขณะที่เพิ่มปริมาณงาน DRAM ของระบบ การเพิ่มประสิทธิภาพแคช และอื่นๆ
การเติบโตที่ใหญ่ที่สุดจะเห็นได้ใน Cortex-A77 ในด้านจำนวนเต็มและการดำเนินการจุดลอยตัว สิ่งนี้ได้รับการสนับสนุนจากเกณฑ์มาตรฐาน SPEC ภายในของ ARM ซึ่งแสดงประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น 20% และ 35% ในการดำเนินการจำนวนเต็มและจุดลอยตัวตามลำดับ การปรับปรุงแบนด์วิธหน่วยความจำอยู่ในช่วง 15-20% โดยรวมแล้ว การเพิ่มประสิทธิภาพและการเปลี่ยนแปลงใน A77 ทำให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 20 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า ด้วยบรรทัดฐานทางเทคโนโลยีที่ใหม่กว่าเช่น 7nm ULV เราจึงสามารถได้รับประโยชน์เพิ่มเติมจากชิปขั้นสุดท้าย
ARM พัฒนา Cortex-A77 ให้ทำงานในการผสมผสาน 4+4 big.LITTLE (คอร์อันทรงพลัง 4 คอร์และคอร์ประหยัดพลังงานอย่างง่าย 4 อัน) แต่ด้วยพื้นที่ที่เพิ่มขึ้นของสถาปัตยกรรมใหม่ ผู้ผลิตหลายรายเพื่อประหยัดเงินสามารถแนะนำชุดค่าผสม 1+3+4 หรือ 2+2+4 ซึ่งได้รับการฝึกฝนอย่างแข็งขันอยู่แล้ว โดยจะมีเพียงหนึ่งหรือสองคอร์เท่านั้นที่จะ เป็น A77 ที่เต็มเปี่ยมและไม่ได้เจียระไน
ที่มา: 3dnews.ru