Mobily budou rychlejší a úspornější. ARM uvedl novinky včetně superjádra Cortex-X1

Rok po uvedení procesoru Cortex-A77 a grafiky Mali-G77 představil ARM jejich nástupce. Žádnou velkou revoluci nečekejte, v obou případech jde o jeden z těch menších mezigeneračních skoků. Kromě Cortexu-A78 a Mali-G78 ale dorazí i překvapení v podobě nadupaného Cortexu-X1. V prvních mobilech by se novinky mohly objevit ještě letos. Podrobněji se na ně podíváme v jednotlivých kapitolách.

Cortex-A78

Procesorová jádra Cortex-A78 nabídnou oproti A77 až o 20 % více výkonu při stejné spotřebě, konkrétně v benchmarku SpecInt2006, případně o 50 % nižší spotřebu při stejném výkonu. Změna nejde na vrub jen úpravám mikroarchitektury (ta samotná je efektivnější jen o 7 %), ale také výrobní technologii, která umožní dělat čipy menší a vyššími takty.

Cortex-A78 by tak na 5nm křemíku mohl běžet při frekvenci až 3 GHz a onou spotřebou by se rovnal 2,6GHz Cortexu-A77 na 7nm technologií. Případně by A78 s taktem 2,1 GHz nabídl výkon 2,3GHz jádra A77.

Nové čipsety využívající jádra A78 mohou být o něco výkonnější, budou menší (tudíž levnější) a s nižší spotřebou. Cílem ARMu bylo zvýšit dlouhodobě udržitelný výkon, který je v mobilech značně problematický. Procesorům v zátěži vzroste spotřeba a generované teplo se nedá v tenkém těle dobře uchladit, takže systém začne throttlovat, tudíž uměle zpomalovat. Nové mobily s Cortexy-A78 by to mohly zvrátit a maximální výkon tolik neomezovat.

Cortex-X1

Důvod, proč je Cortex-A78 zaměřuje hlavně na efektivitu, má svůj název. Cortex-X1. ARM představil další řadu procesorů, které doplní microcontrollery Cortex-Mx, realtime procesory Cortex-R, výkonné univerzální čipy Cortex-A7x a úsporné modely Cortex-A5x. Cortex-X1 je prvním zástupcem svého druhu a zaměří se na maximální výkon, energetická úspora nebude prioritou.

ARM už dnes pomáhal Qualcommu nebo Samsungu připravovat výkonnější jádra vymykající se „áčkovým standardům“. Teď bude mít poprvé celé referenční řešení, které bude moci licencovat každému. Pravděpodobně jde také o reakci na Apple, který razil cestu menším počtem jader, zato výkonnějšími jednotkami.

X1 slibuje až o 30 % vyšší výkon v celočíselných operacích oproti A77 a nad A78 si ve stejném oboru získá 22% náskok. V úlohách zaměřených na strojové učení oba přeskočí o 100 %.

Jako obě zmiňovaná áčka je stále postaven kolem instrukční sady ARMv8.2. V architektuře ale došlo k několik podstatným rozšířením. Dokáže zpracovat 5 místo 4 instrukcí za takt a 8 místo 6 Mops. NEON instrukce potečou skrz 4 místo 2 pipeline a zdvojnásobily se kapacity vyrovnávací paměti. L2 má nyní 1 MB na jádro, L3 pak 8 MB sdílených pro všechna jádra, takže z něj mohou těžit i spřátelené Cortexy-A78.

Samotný ARM naznačuje, že nová generace nejvýkonnějších čipsetů ponese hned tři CPU klastry, jako jsme to dosud viděli i u Snapdragonů nebo Exynosů. Potenciální SoC s jedním jádrem X1, třemi A78 a čtyřmi A55 nabídne o 30 % výkonu a jen o 15 % větší plochu než čip využívající po čtyřech jádrech A77 a čtyřech A55.

Detailní rozbor architektonických novinek provedl Anandtech.

Mali-G78 a G68

Grafické čipy ARM Mali jsou díky Samsungu, Huawei a MediaTeku nejrozšířenějšími GPU na světě. To ale hlavně díky ceně, nikoliv kvalitě. V mobilním segmentu totiž grafiky ARMu nestačí na Adrena integrovaná ve Snapdragonech ani jádra jablečných čipsetech.

Díky změnám v mikroarchitektuře (celková architektura Valhall se nemění) a novému výrobnímu procesu umožňujícímu dosáhnout vyšších taktů se výkon G78 zvýšil ve srovnání s G77 o 25 %. Stejně jako u nových procesorových jader zde došlo ke zlepšení efektivity, kterou by výrobci v konkrétních implementacích mohli využít ke zvýšení výkonu při stejné spotřebě nebo snížení spotřeby při stejném výkonu. Případně půjdou nějakou střední cestou.

Hlavní novinkou je zavedení tzv. Asynchronous Top Level. Shadery a vyšší obvody v GPU poběží na samostatných taktech (jako je tomu na desktopu zvykem již 10 let), což zvýší výkon o 10+ %. Dalších 6 až 17 % navíc má na svědomí upravený rasterizér, který si má lépe poradit s hrami využívajícími složité scény s trávou, stromy, kouřem apod.

Dalšího hrubého navýšení výkonu mohou výrobci dosáhnout zvětšením počtu jader. Mali-G77 počítá s konfiguracemi až 16 jednotek, u G78 to bude až 24. Těžko říct, jestli ale někdo půjde na maximum. MediaTek nasadil u Dimensity 1000 jen 9 jader G77, Samsung u Exynosu 990 pak 11. V obou případech jde přitom o nejvýkonnější čipsety výrobců.

Kromě Mali-G78 dorazí i Mali-G68, ale až příští rok. Funkčně jde o stejné řešení, ale nabídne maximálně 6 jader. G78 tak logicky bude v konfiguracích od sedmi.

Detailní rozbor novinek i v tomto případě najdete na Anandtechu.