Arm, la empresa que desarrolla los procesadores utilizados en muchos de los teléfonos inteligentes y otros dispositivos móviles del mundo, ha anunciado su última generación de núcleos de CPU. Los nuevos núcleos incluyen un núcleo insignia Cortex-X4, un núcleo de rendimiento Cortex-A720 y un núcleo de eficiencia Cortex-A520. Estos núcleos están diseñados para ofrecer un aumento significativo en el rendimiento en comparación con las generaciones anteriores al tiempo que mejoran la eficiencia. Los nuevos núcleos se basan en la última arquitectura ARMv9.2 de Arm. Y admiten una variedad de funciones nuevas, aprendizaje automático y criptografía.
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Arms núcleos de CPU para 2023
Aunque Arm no fabrica SoC por sí mismo, la empresa ofrece una plataforma Total Compute Solution (TCS) como diseño de referencia para ayudar a los fabricantes a crear sus propias implementaciones de chips. La solución informática total de este año se llama TCS23. Incluye tres niveles de núcleos de CPU: Cortex-X4, Cortex-A720 y Cortex-520. Cada núcleo está diseñado para un tipo diferente de carga de trabajo y puede trabajar en conjunto para proporcionar una solución de sistema completa.
Antes de sumergirse en las ganancias de rendimiento y eficiencia de estos núcleos, es importante señalar un cambio importante en TCS23. Este año, ARM realizó un cambio importante en la estructura de su CPU. Todos los núcleos nuevos serán solo de 64 bits y no habrá revisiones de 32 bits. Esto significa que todos los futuros conjuntos de chips para teléfonos inteligentes de gama alta y SoC ARM en otros segmentos, como las computadoras portátiles, solo serán de 64 bits.
Este cambio puede parecer drástico, pero ha estado en proceso durante algún tiempo. Arm ha eliminado el soporte de 32 bits en sus últimos núcleos y Google ha estado alentando a los desarrolladores a actualizar sus aplicaciones a 64 bits durante varios años. Ahora parece que Android de 32 bits finalmente está muerto.
Armar el núcleo de la CPU Cortex-X4
Ahora sumerjámonos en el buque insignia Cortex-X4. Arquitectónicamente, es similar al X3 del año pasado. Y puede funcionar a las mismas frecuencias que los núcleos del año pasado, pero consume hasta un 40 % menos de energía. También es menos de un 10 % más grande y el núcleo Cortex-X más eficiente jamás construido.
Las mejoras de rendimiento del X4 provienen de una serie de cambios en la parte delantera y trasera. En la interfaz, Arm mejoró la predicción de ramas, que puede ser costosa si es incorrecta. Arm también promete que un caché L2 de 2 MB brindará un mejor rendimiento en el mundo real.
Además, el núcleo X4 tiene unidades lógicas aritméticas (ALU) adicionales, una unidad de rama y una unidad de acumulación múltiple. También reenvía operaciones de punto flotante y raíz cuadrada.
En el backend, la generación de direcciones de almacenamiento de carga se incrementó de 3 a 4 instrucciones por ciclo y el búfer de búsqueda de traducción en L1 se duplicó. Todos estos cambios dan como resultado un aumento promedio del rendimiento del 15 % con Cortex-X4.
Cortex-A720
Mientras que los núcleos de la serie X están diseñados para un alto rendimiento, los núcleos de la serie A generalmente equilibran la potencia y el rendimiento. Y el nuevo Cortex-A720 de Arm no es ninguna expectativa.
El nuevo núcleo de CPU Cortex-A720 es un 20 % más eficiente energéticamente que el núcleo Cortex-A715 del año pasado. También puede ofrecer un 4% más de rendimiento con el mismo consumo de energía. Esto se debe a una serie de cambios de diseño, que incluyen canalizaciones más cortas y eficientes y un nuevo motor de captación previa espacial.
Arm también ha hecho posible implementar el Cortex-A720 en diferentes tamaños. La configuración más pequeña tiene el mismo tamaño que el núcleo Cortex-A78 y aún ofrece un 10 % más de rendimiento y todas las funciones de seguridad de ARMv9. Por supuesto, esta configuración más pequeña no es ideal para teléfonos inteligentes. Pero podría ser útil en otros dispositivos donde el tamaño del área de silicio es un factor limitante.
Cortex-A520
Finalmente, el anuncio de la CPU de Arm incluye el núcleo Cortex-A520. Mientras que la serie X se centra en la potencia de procesamiento pura y la serie A7xx equilibra los requisitos de procesamiento y el consumo de energía, la serie A5xx está optimizada para una batería de larga duración. Al igual que Cortex-A720 y Cortex-X4, el A520 es un núcleo puro de 64 bits.
Según Arm, es un 22% más eficiente que el núcleo A510 de la generación anterior. Arm ha logrado esta eficiencia al eliminar una unidad ALU. Sin embargo, los ingenieros también realizaron mejoras en la caché y la captura previa de datos, lo que les permitió lograr un aumento del 8 % en el rendimiento promedio.
DymaicIQ
La unidad compartida DynamIQ (DSU) de Arm es un componente fundamental de cualquier chip que utilice los diseños centrales de Arm. Integra uno o más núcleos con un sistema de memoria L3, lógica de control e interfaces externas para formar un clúster multinúcleo. Esto permite que todos los núcleos se comuniquen entre sí y compartan recursos, lo cual es fundamental para el rendimiento y la eficiencia.
La última versión de DSU, DSU-120, ofrece una serie de mejoras con respecto a la versión anterior, DSU-110. Estas mejoras incluyen soporte para hasta 14 núcleos por clúster, hasta 32 MB de caché L3 y eficiencia mejorada en varias áreas clave. Estas mejoras benefician a todo el chip, pero tienen un impacto particularmente positivo en el consumo de energía y la eficiencia.
ultimas palabras
Estas CPU ARMv9.2 de 64 bits serán la base para los SoC emblemáticos de Snapdragon, MediaTek, Samsung y otros. Las pruebas internas de Arm han demostrado que las nuevas CPU ofrecen ganancias significativas de rendimiento y eficiencia en un diseño de 1+5+3 núcleos. Sin embargo, los fabricantes de chips eligen sus propios diseños de CPU, lo que puede afectar el rendimiento y la eficiencia.
Según las tendencias anteriores, podemos esperar ver teléfonos inteligentes con SoC y los nuevos núcleos de Arm para fines de este año. Arm también anunció una GPU Immortalis G720 actualizada junto con las nuevas CPU.
