Arm представи архитектурата Armv9.2 и ядрата Cortex-X4, Cortex-A720 и Cortex-A520 за бъдещите мобилни процесори

Британската Arm представи нова платформа за мобилни чипсети – Arm Total Compute Solutions 2023 (TCS23), а тайванската MediaTek вече обяви, че възнамерява да я използва в продуктите си от следващо поколение. Платформата включва новите изчислителни ядра Cortex-X4, Cortex-A720, Cortex-A520 с архитектурата Armv9.2 и графичните ядра Immortalis-G720, Mali-G720 и Mali-G620.

Според концепцията TCS23, един процесорен клъстер може да съдържа до 14 ядра, включително и три типа ядра: производителни, ядра от средно ниво и енергоефективни ядра. Производителното ядро ​​в тази група е Cortex-X4, ролята на средното ядро ​​се изпълнява от Cortex-A720, а енергефективното ядро ​​е Cortex-A520. В TCS23 всички те са 64-битови. В същото време, последните две от списъка традиционно играят ролята на “големи“ и “малки“ ядра в архитектурата Arm big.LITTLE. Но сега изглежда повече като big.big.LITTLE, защото ще включва и мощно X4 ядро.

Arm каза, че чрез подобряване на енергоефективността на Cortex-A720, лицензополучателите на тази архитектура ще могат да използват повече ядра от средно ниво и по-малко ядра с ниска ефективност, отколкото преди. С други думи, клъстерът ще може да използва A720 като основни работни коне, големият и енергоемък X4 ще са полезни за ресурсоемките задачи, а малките на брой A520 – за икономична фонова работа.

Така, докато типичната конфигурация е в състав един X4, три A720s и четири A520s, някои клиенти ще могат да се възползват от формулата 1+5+2, в зависимост от очакваните работни натоварвания и енергопотребление.

Според Arm, Cortex-X4 е „най-бързият ѝ процесор, правен някога“. Той може да се похвали с 15% увеличение на производителността спрямо предишното поколение, като същевременно консумира 40% по-малко електроенергия. Cortex-X4 също получи увеличен 2 MB L2 кеш. Но увеличаването на производителността не се дължи само на него, но и на подобренията в инструкциите. От Arm казват, че Cortex-X4 може да бъде направен по 3nm технологичен процес N3E на TSMC, което дава представа за това, в какви решения може да се види това процесорно ядро.

Подобренията са засегнали и други ядра. В сравнение с миналогодишния Cortex-A715, средноядреният Cortex-A720 е придобил 20 процента увеличение на енергоефективността за същата производителност (или производителност при същото ниво на консумация на енергия).

Cortex-A520 от своя страна предлага 8% по-висока производителност и 22% по-ниска консумация на енергия в сравнение с миналогодишния Cortex-A510. Cortex-A520 има най-малката електрическа мощност и площ сред ядрата Armv9.2. Базиран е на микроархитектура с обединени ядра, където две от тях съвместно използват L2 кеша. В допълнение, някои функции са премахнати от Cortex-A520, за да се намали консумацията на енергия, като например третия ALU конвейер.

Очакваните тактови честоти са около 4GHz за Cortex-X4, 2.5GHz до 3GHz за Cortex-A720 и 2GHz до 1.5GHz за Cortex-A520.

Предложеният от Arm нов обединен ядрен клъстер DSU-120 вече поддържа до 32MB споделен L3 кеш, както и нови режими на захранване, за да се намалят утечките на ток. Например, той е получил възможността да постави паметта в състояние на понижено енергопотребление, когато ядрата на процесора не работят. В допълнение, DSU-120 позволява по-гъвкави конфигурации на ядрото с всяка комбинация от Cortex-X4, Cortex-A720 или Cortex-A520, включително дори и десет Cortex-X4 и четири Cortex-A720, които са подходящи за ноутбуци.

По отношение на графиката, TCS23 разполага с архитектурата на Arm от пето поколение. Базираните на нея решения включват Imortalis-G720, Mali-G720 и Mali-G620. Тези графични процесори са по същество с еднакъв дизайн, но разликата е в броя на шейдърните ядра, които лицензополучателите избират. Mali-G620 има пет ядра или по-малко, Mali-G720 има шест до девет ядра, а Immortalis-G720 – над 10 ядра (с горна граница от 16 ядра). Освен това, Immortalis трябва да включва и хардуерен блок за трасиране на лъчи.

Основната актуализация в това поколение графики е Deferred Vertex Shading (DVS). Това означава, че по-голямата част от тежката работа по рендеринга се забавя, до окончателната обработка на геометрията. Arm заяви, че това е приложено, за да се справи с нарастващата сложност на сцените в игрите и да направи възможно стартирането на 3D-приложения от следващо поколение на мобилни устройства. Друго предимство на DVS е, че изисква 40% по-малко пропускателна способност на паметта, за да работи, което води до спестяване на енергия: новите графични процесори трябва да бъдат средно с 15% по-енергоефективни от предишното поколение. В същото време, от Arm твърдят за 15% увеличение на пиковата производителност спрямо предишното поколение, но не сравняват новите си графични процесори с конкурентите.

Трябва да се отбележи също, че Arm не произвежда свои собствени чипове, така че платформата TCS23 в крайна сметка ще се появи в окончателните решения на лицензополучателите. Arm очаква продуктите от следващо поколение да се появят на пазара в началото на следващата година. Първата компания, която обяви намерението си да премине към платформата TCS23, беше Mediatek.