Чем так хороши ядра Cortex A73 и когда мы увидим их в смартфонах

Разбираемся в преимуществах новых ядер Cortex A73 и графического процессора Mali-G71 от ARM — что стоит за обещаниями большей мощности и лучшей энергоэффективности

Быстродействие, эффективность, потребляемая мощность и тепловыделение центрального процессора зависит от архитектуры его ядер. В этом вопросе задает моду компания ARM Limited. Ведь именно она является разработчиком класса микропроцессорных ядер ARM. Самым актуальным сегодня является семейство Cortex A, предназначенное для мобильных устройств с высокими требованиями к производительности. Это ядро используется практически всеми производителями в своих SoC, которые, в свою очередь, являются основой современных мобильных гаджетов. Исключением немного — собственные разработки Qualcomm (ядра Krait, Kryo), Apple (Swift, Cyclone), Samsung (Mongoose) и еще нескольких компаний.

Одной из последних представленных версий ядер компанией ARM Limited является Cortex A72. Это высокопроизводительное ядро, которое используется в топовых SoC, таких как Kirin 950, 955, Exynos 7650, 7880, Helio X20. А на выставке Computex 2016 компания анонсировала новое ядро — Cortex A73. Оно построено на базе ARMv8, является 64-разрядным и способно работать на тактовой частоте до 2,8 ГГц. Предусматривается возможность использования в конфигурациях big.LITTLE (будет отводится роль big). Ожидается, что компании будут производить SoC на основе Cortex-A73, используя нормы техпроцесса 10нм или 14нм/ 16нм. В целом, 10нм Cortex-A73 предлагает экономию потребления энергии на 30% по сравнению с 16nm Cortex-A72, при этом обеспечивая 30%-ий прирост в производительности. При равном же техпроцессе А73 на 20-30% экономичнее и на 5-15% быстрее, чем А72, в зависимости от задачи.

Достигаются такие улучшения за счет изменений в архитектуре нового ядра.

А именно:

• использование двух модулей загрузки и сохранения в памяти данных, за счет чего процесс декодирования в вычислительном конвейере занимает всего лишь одну стадию против трех в Cortex-A72;
• всего глубина конвейера стала составлять 11 этапов за счет его оптимизации, раньше было 15;
• используется 4-х канальный кэш для инструкций объемом 64Кб, вместо 3-х канального на 48 Кб у предшественника;
• возможность увеличения кэша второго уровня до 8 Мб;
• оптимизирован процесс, и, как следствие, увеличена скорость доступа к памяти;
• более эффективный предсказатель переходов предсказания (переходов), что позволит уменьшить время простоя процессора и оптимально использовать его вычислительные ресурсы;
• метод виртуальной адресации в кэше данных заменен с PIPT (физически индексируемые и тегируемые) на VIPT (виртуально индексируемые, физически тегируемые), который является менее прожорливым и имеет более низкое время задержки.

Это основные изменения, практически все они направленны на уменьшения сложности архитектуры, занимаемой процессором на кристалле площади (Cortex-A73 занимает менее 0.65мм2 на ядро), оптимизации вычислительного конвейера и использования ресурсов. Cегодня в среднем ценовом сегменте очень популярное решение на 8-и ядрах Cortex-A53 за счет хорошего баланса цены/производительности/энергоэффективности. Это доказывают SoC Helio X10 и P10 от MediaTek, Snapdragon 6-й серии от Qualcomm. Как утверждают ARM Limited, связка из двух ядер Cortex-A73 и 4-х Cortex-A53 будет работать быстрее, потреблять меньше энергии, а стоить в производстве дешевле, нежели 8-ми ядерный чипсет на базе только A53.

Вместе с Cortex-A73 был представлен и графический процессор Mali-G71 на архитектуре Bifrost, который будет на 50% производительнее и на 20% энергоэффективнее предыдущего продукта компании (Mali-T880).

Отмечается, что SoC на базе Cortex-A73 и графического чипа Mali-G71 готова для использования в решениях виртуальной реальности.

Когда же мы сможет увидеть эти устройства в действии на реальных устройствах? Такие производители, как Hisilicon, Marvell и Mediatek уже заключили договора на получение лицензий нового ядра и графического чипа. Так, что надеемся увидеть новые SoC на базе Cortex-A73 и Mali-G71 до конца года, а первые смартфоны уже в начале следующего.