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解析升級版Arm架構的Cortex-A77-國產單片機代理商

更新時間: 2019-05-30
閱讀量:3996

國產單片機代理商深圳英銳恩科技關注到Arm正在實現他們承諾的每年20~25%的CAGR,推出升級版Arm架構的Cortex-A77。Arm如何推動其新微架構的IPC,以及這將如何轉化為即將到來的2019年末/2020年初的SoC和器件的實際性能。國產單片機代理商深圳英銳恩科技為您解析。

Deimos轉向Cortex-A77

鑒于Arm仍舊保持著每年發布IP的節奏,Cortex-A77的發布并不讓人意外。事實上,今天并不是Arm第一次談論A77:去年8月,Arm在發布2020年前的性能路線圖時調侃了CPU核心:

解析升級版Arm架構的Cortex-A77線圖

代號為“Deimos”的新款Cortex-A77繼承了Cortex-A76的設計,并遵循Arm的發展軌跡,每一代Arm的Austin系列CPU都將帶來持續穩定的20-25%的性能提升。

Cortex-A77:頂層概覽

Cortex-A77是A76的直接微架構繼承者,這意味著新核心在很大程度上保持了前代的特性。Arm指出,構建核心時,供應商可以簡單地升級SoC IP,無需付出太多工作。

實際上,這意味著A77在架構上與A76保持一致,仍然是ARMv8.2 CPU核心,旨在與DynamIQ共享單元(DSU)集群內的Cortex-A55小CPU配對。

與前代相比,基本配置特性(如A77的緩存大小)也沒有變化:我們仍然看到64KB L1指令和數據緩存,以及256或512KB L2緩存。有趣的是,Arm確實為基礎設施Neoverse N1 CPU核心設計了1MB L2緩存選項(它本身來自A76),但選擇保留客戶端(手機)CPU IP上的較小配置選項。

作為A76的演進,A77的性能提升并不會像預期的那樣令人印象深刻,無論是從微架構的角度看,還是從絕對性能的角度看都是如此,因為我們無法期望即將到來新一代SoC有很大的工藝節點改進。

此處,對于大多數客戶而言,A77的產品預計仍在7nm工藝節點上,Arm也宣稱了與前代類似的3GHz峰值目標頻率。當然,由于頻率預計不會有太大的變化,這意味著核心+20%的性能提升可以完全歸功于IP的微架構變化。

為了實現IPC(每時鐘周期指令數)的提升,Arm對微架構進行了重新設計,并引入了一些巧妙的新特性,這通常會增強CPU IP,從而實現更廣泛、更高性能的設計。

Cortex-A77巡禮:邁向6-Wide前端

Cortex-A76在微架構方面代表了一種全新的設計,Arm從頭開始實現了多年CPU設計的知識和經驗。這使得Arm能夠設計出一種在微架構方面具有前瞻性思維的新核心。A76旨在作為Austin系列接下來兩代設計的基準,即今天的新款Cortex-A77以及明年的“Hercules”設計。

A77推出了新功能,其主要目標是提升微架構的IPC。Arm這一代的目標是繼續專注于提供業界最好的PPA,這意味著設計師的目標是提高核心的性能,同時保持A76核心卓越的能源效率和面積特性。

在頻率方面,新核心保持在與A76相同的頻率范圍內,Arm在最佳實現中以3 GHz峰值頻率為目標。

作為對微架構變化的概述,Arm幾乎觸及了核心的每個部分。從前端開始,我們看到了更高的讀取帶寬,它的分支預測能力翻了一番,新的macro-OP運算緩存結構充當了L0指令緩存,它有更寬的中央核心,解碼器寬度了增加50%,新的整數ALU流水線以及改進的加載/存儲隊列和發布能力。

Cortex-A77今天宣稱的變化并不像我們去年在A76上看到的那樣大,也不像今天新發布的Arm新ValHall GPU架構和G77 GPU IP那樣大。

然而,Arm通過A77成功實現的是繼續執行他們的路線圖,這在競爭環境中是非常重要的。A76實現了Arm的所有承諾,最終成為一個性能極佳的核心,同時保持了驚人的效率,并在密度上明顯領先于競爭對手。在這方面,Arm的主要客戶仍然非常注重在他們的產品中擁有最好的PPA,而Arm也在這方面提供服務。

A77的一大驚喜是,它的浮點性能提升了30~35%,比我對核心的預期要高得多,而在移動領域,網頁瀏覽是恰巧是考驗浮點運算的殺手級應用,所以我期待著未來擁有A77的SoC會有怎樣的表現。

但即使是在整數工作負載中,20~25%的IPC提升也絕對是了不起的改進,我們相信ARM能夠保持A76的能效。功耗將略有上升,但我認為業界已經表明,今天的移動設備可以正確處理至少兩個更高功率的核心,因此未來的SoC應該繼續使用大+中+小CPU配置。

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