Total Compute Solution 23
ARM poslední dobou uváděl každý rok novou generaci procesorových jader. A nejinak tomu bude letos, jen tentokrát tuto akci přesunul na veletrh Computex. ARM tam tento rok odhalil kompletní linii nových architektur: nové velké „prime“ jádro Cortex-X4 pro maximální jednovláknový výkon, nové prostřední jádro Cortex-A720, jehož rolí je generovat mnohovláknový výkon (jako E-Core Intelu) a konečně i nové malé úsporné jádro Cortex-A520.
V minulé generaci nebylo nové malé jádro představeno a místo něho se jádra pořád párovala s předchozím Cortexem-A510. To teď ARM napravuje a vydává nové malé jádro Cortex-A520, u kterého zrovna jsou slibována zlepšení poměrně velká – ale v efektivitě místo v rychlosti. Tato jádra zůstanou stále na relativně nízké výkonnostní úrovni. Stále jde o in-order architekturu, ARM tedy nenásleduje Apple, který svá malá jádra koncipuje jako výkonnější out-of-order jádra netriviálního výkonu.
Cortex-A520 není ale totálně nový design, stále vychází jako ze základu z architektury Cortex-A510, zachovává také její sdílenou FPU. Podporuje instrukce ARMv9.2 a je již čistě 64bitový, nemá tedy již legacy kompatibilitu s 32bitovými aplikacemi. Stejně jako předchozí jádra podporuje Cortex-A520 onen nový algoritmus QARMA3 pro bezpečnostní funkci Pointer Autentification.
Zatímco u Cortexu-X4 bylo jádro rozšířeno a u Cortexu-A720 se Arm soustředil na optimalizace efektivity bez rozšíření, Cortex-A520 byl ve jménu efektivity dokonce zúžen. Cortex-A520 zvedl proti Cortexu-A55 počet ALU na tři, ale Cortex-A520 toto revertuje a vrací se jen ke dvěma ALU. Toto zjednodušuje datovou komunikaci mezi jednotkami a issue logiku, takže je ušetřena energie (výkon zřejmě také klesne, ale méně, než spotřeba). Část výkonnostního propadu ARM vykompenzoval jinými úpravami, které mají nižší cenu, než třetí ALU.
Vedle dvou jednoduchých ALU má jádro jednu jednotku vyhrazenou pro celočíselné dělení a násobení a jednu jednotku pro větvení. Dále pak má jádro jednu load/store a jednu čistě load jednotku, podporuje tedy buď dvě čtení, nebo jedno čtení a jeden zápis do paměti za cyklus.
O oněch dalších změnách toho ale ARM zas tak mnoho neříká. Vylepšena byla opět predikce větvení a prefetch, což jsou součásti, které u jakéhokoliv jádra zlepší jeho efektivitu a využití jeho výpočetních zdrojů (hodně se na ně soustředí také třeba AMD, u kterého zřejmě mohou za to, že Zen 4 s menším počtem ALU a dalších jednotek dosahuje cca stejné IPC jako jádra Intelu s výrazně silnějšími výpočetními prostředky i delšími out-of-order frontami).
Jádru zůstaly L1 cache pro data a instrukce s kapacitami volitelně 32 nebo 64 KB a zřejmě je také zůstala ve stejných rysech také sdílená FPU a SIMD jednotka připomínající řešení FlexFPU u architektur AMD Bulldozer, Piledriver, Steamroller a Excavator. U Cortexu-A510 a A520 je ale možné ji volitelně dát každému jádru vlastní.
Obecně AMR uvádí, že se zaměřil na změny, které zvyšují výkon jádra významně, ale stojí jen málo energie (přičemž třetí ALU zřejmě měla opačný efekt). Také prý byl vyladěn pro větší efektivitu paměťový subsystém (load/store jednotky, fronty a cache).
Podle ARMu má Cortex-A520 až o 22 % vyšší energetickou efektivitu proti jádru A510, pokud se vyrobí na stejném výrobním procesu – znamená to, že určitý výkon toto jádro dosáhne při spotřebě o 22 % nižší, než Cortex-A510. Nebo alternativně dokáže v určité limitované hodnotě spotřeby dosáhnout o 8 % vyššího výkonu.
Toto ovšem nemusí škálovat až na nejvyšší možné frekvence, je možné, že pokud byste chtěli přetaktováním vymáčknout maximum, zastaví se Cortex-A520 níž. To ale není scénář, ve kterém tato jádra budou používána. Tato jádra poběží na nízkých frekvencích v roli jader, kterým budou svěřovány úlohy na pozadí, nebo na kterých poběží operační systém v okamžicích, kdy je systém nečinný, čeká na reakci uživatele, nebo běží v úsporném standby režimu.
Zdroje: AnandTech, WikiChip (1, 2, 3)
Jan Olšan, redaktor Cnews.cz
⠀
⠀
- Contents
- Total Compute Solution 23
- Cortex-X4: Nejširší out-of-order jádro v historii ARMu
- Cortex-A720: nové prostřední jádro proti E-Core u Intelu
- Nové malé jádro: Cortex-A520
