首页天道酬勤arm内核的四个功能模块(arm架构详解)

arm内核的四个功能模块(arm架构详解)

admin 12-14 23:57 420次浏览

【新智元介绍】近日,ARM发布了下一代架构设计方案,出现了Cortex-A77 CPU、Mali-G77 GPU、ARM ML处理器三款强大的工具,都提升了它们的性能。ARM表示,新的旗舰ip将定义2020年高端智能手机的性能,并提供新一代人工智能体验。

ARM提供了三种锋利的武器。

昨天,全球领先的半导体知识产权(IP)提供商ARM发布了下一代架构设计,包括:

cortex-A77 CPU;马里-G77 GPU;ARM多处理器

ARM表示,新的旗舰ip将定义2020年高端智能手机的性能,并提供新一代人工智能体验。

此前,新智元也报道了ARM宣布暂停与华为合作的消息。或许ARM这次发布的旗舰ip,将与华为无缘。

但华为获得了ARM8架构的永久许可(ARM8是ARM公司的32/64位指令集,目前的处理器都是这个指令集的产物)。也有可能完全自主设计ARM处理器,掌握核心技术和完整的知识产权,具备长期自主研发ARM处理器的能力。

(对Cortex和Mali一无所知?没关系,新智元在文末附上了他们的全家福!)

ARM去年从010到1010发布的Cortex-A76,其实是一个非常成功的核心架构。全新架构与7纳米TSMC技术的结合带来了性能和效率的巨大飞跃。麒麟980和骁龙855就是很好的例子。

但ARM真正的竞争对手主要来自苹果的CPU设计团队。就CPU而言,目前苹果的A11和A12依然有明显的性能和效率优势。

ARM发布的Cortex-A77,代号戴莫斯(wndxlb,恐惧之神),与上一代A76一脉相承,基本保持了上一代的特点。

根据官方参数,有以下几个关键特征:

依然采用Armv8.2架构,AArch32和AArch64支持。64KB L1指令和数据缓存;26或512KB L2缓存;而高达4Mb的L3缓存ARM则表明Cortex-A77和Cortex-A76保持了3.GHz的同一个峰值频率目标,不过,预计厂商在新一代Soc中不会达到这么高的频率。

Cortex-A77将更多计算能力应用于设备安全的边缘计算。这些计算能力的应用范围包括AI摄像头、视觉场景检测、3D扫描、生物识别用户ID(人脸识别)、语音识别、游戏中的ML和AR中的ML等。

从性能来看,Cortex-A77与A76相比有很多性能提升:

单线程性能提升20%;FP性能提升35%;记忆力提高了15%。更高的性能也意味着对支持增强现实及其带来的体验的新应用程序有更好的响应。通过Cortex-A77,增强现实技术在移动游戏领域有望在未来几年实现大幅增长。Cortex-A77还将支持5G。爱立信在2018年11月的移动报告中预测,到2024年,将有大约15亿台具备5G功能的智能手机设备。

class="ql-align-justify">而众所周知,对于计算密集型ML、AR和其他新出现的设备来说,5G是一个基本需求。它将带来更快的速度、大带宽(5到20 Gbps)、8K分辨率的流媒体和360度视频。

ARM GPU采用全新架构Valhall,性能大跃进

除了Cortex-A77之外,ARM还重磅发布了新一代Mali-G77。

划重点:Mali-G77采用了全新架构,Valhall。而在G71-G76采用的架构都是Bifrost。

Mali-G77在性能、密度和效率方面取得了一些重大改进。虽然去年的Mali-G76引入了对执行引擎计算架构的一些重大更改,但G77的改进更大,并且脱离了ARM相对不同寻常的计算核心设计。

据ARM官方宣称,Mali-G77较前代产品相比:

效能提升30%、性能提升30%、机器学习性能提升60%;每mm²性能较A76预计提升1.4倍;在相同的工艺和相同的性能下,实现30%的同比能效改进;并且比Mali-G72节省50%的功耗。

从官方给出的性能来看,ARM Mali-G77的性能已然接近目前苹果A12的性能,同时也超过了高通Adreno 640的性能。

ARM ML NPU

随着智能手机和计算机继续利用AI来实现摄影中的场景识别或增强现实中的物体识别等功能。同时,许多公司也构建了专门的神经处理单元来处理这些任务,从而减轻了CPU和GPU的压力。

而此次,ARM还发布了其最新的NPU,提供了高达两倍的能效,并且是上一代内存压缩的三倍。与开源的ARM NN软件框架相结合,ARM表示该芯片的八核版本可提供高达32 TOP/s的性能。

网友怎么看?

worldvoipcenter:可惜了华为不能用

abufrejoval指出,虽然扩展所有Prefetch(预加载)对于性能来说似乎是一件好事,但它也增加了旁路攻击的概率。

syxbit吐槽:ARM的每个Q&A环节都应该有人说“嘿,赶上Apple之前请闭嘴”作为Android用户,拥有严重劣质的SoC真的很令人沮丧。

raptormissle:所以看起来SD 865最终将打破4000 geekbench单核心得分,并且可能在多核心中获得12000+。ARM终于在苹果公司的竞争环境中占据了一席之地,因为我真的不希望看到A13那么火!

GC2:CS对苹果的发热问题非常不满:76性能实现了飞跃。老实说,我很乐意以较低的功率获得相同的性能。并削减/限制峰值功率...而不是购买风扇配备手机

0iron邪魅一笑发出灵魂一问:那么A77属于“美国原厂技术”,会受到出口禁令的影响吗?

wilsonkf回应0iron:非常有可能,但也许为时已晚。设计阶段大部分应该(在禁令之前)早就完成了。

Lodix想知道海思关于今年晚些时候使用ARM IP推出麒麟SOC以及所有正在发生的事情,目前的情况看起来让人有些沮丧。

Wilco1:由于大内核之间的性能差距鸿沟正在加速撕裂,因此提高小内核的性能似乎比进一步增加性能更为重要。

那么亲爱的新智元网友,你怎么看?留言说出你对ARM的看法吧!

附:Cortex、Mali全家福一览

面向嵌入式的Cortex家族

ARM处理器能耗和成本低,性能高,被广泛应用在动通信领域。另一方面,超级计算机消耗大量电能,ARM同样被视作更高效的选择。

但是移动设备对嵌入式微处理器的综合性能越来越高,为了应对日益增长的算力需求,ARM推出了Cortex系列,Cortex在英文里代表大脑皮层。

针对不同的应用需求,ARM推出了Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M。其中Cortex-R追求实时性,而Cortex-M追求低成本。

Cortex-A系列则追求极致性能,是Cortex系列中性能王者,而且制作工业也在不断挑战极限。从A76的10nm开始,到A77的7+nm,未来A系列还会推出5nm芯片。

A系列利用多核技术为传统MPCore处理器提供单个到四个内核的可扩展性,为DynamIQ处理器提供单个多达八个内核;改进了数据安全性和隐私性,高级安全性和RAS功能以及集成的AI功能,使基于DynamIQ的系统能够提供广泛的解决方案。集成在DynamIQ处理器中的高级电源管理功能可为节能设计提供更高的功耗节省。主要应用于性能密集型同,例如移动设备、自动驾驶以及医疗。

下图是Cortex-A系全家福:

Cortex-A系列器件的主要特性:

支持单核和多核配置的可扩展集群RISC内核支持Armv7-A和Armv8-A架构完全向后兼容以前ARM处理器的代码VFP和Neon单元执行浮点和高级SIMD指令集可选的加密加速器引擎,支持AES,SHA1和SHA2-256等算法内存管理支持(MMU)支持具有各种页面大小的虚拟地址和物理地址空间硬件转换表走向虚拟到物理地址转换Big-endian和little-endian数据访问支持对基本加载/存储指令的未对齐访问支持

ARM的GPU:Mali家族

除了ARM处理器授权,ARM还有一整套GPU授权方案,称为Mali。之前很多不具备独立开发GPU技术的芯片供应商,直接使用了ARM处理器+Mali GPU的设计,比如三星、瑞芯微、展讯、意法半导体、全志等。

Mali全家福:

ARM Mali系列多媒体处理器为SoC提供图形和显示解决方案。能够为从入门级大众市场智能手机扩展到视觉震撼的高性能智能手机、以及基于Android OS的平板电脑和智能电视提供非常好的视觉体验。

和其他基于IP核心(IP cores)嵌入式技术的3D显示芯片一样,Mali显示芯片组没有提供特别用来驱动LCD显示器显示图像的显示控制器(类似于显卡),相反地,它是一个纯3D显示引擎,它将图像加载到缓存中,并且由专门负责图像显示处理的内置显示核心来显示这些图像。

参考链接:

https://www.anandtech.com/show/14384/arm-announces-cortexa77-cpu-ip

https://www.anandtech.com/show/14385/arm-announces-malig77-gpu

https://www.theverge.com/2019/5/27/18641190/arms-cortex-a77-mali-g77-premium-smartphone-2020-chip-design

https://liliputing.com/2019/05/arm-launches-cortex-a77-cpu-mali-g77-gpu-and-arm-ml-npu.html

https://www.tomshardware.com/news/arm-cortex-a77-mali-g77-ml-processor,39430.html

极速赛车7码口诀ustify">Wilco1:由于大内核之间的性能差距鸿沟正在加速撕裂,因此提高小内核的性能似乎比进一步增加性能更为重要。

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附:Cortex、Mali全家福一览

面向嵌入式的Cortex家族

ARM处理器能耗和成本低,性能高,被广泛应用在动通信领域。另一方面,超级计算机消耗大量电能,ARM同样被视作更高效的选择。

但是移动设备对嵌入式微处理器的综合性能越来越高,为了应对日益增长的算力需求,ARM推出了Cortex系列,Cortex在英文里代表大脑皮层。

针对不同的应用需求,ARM推出了Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M。其中Cortex-R追求实时性,而Cortex-M追求低成本。

Cortex-A系列则追求极致性能,是Cortex系列中性能王者,而且制作工业也在不断挑战极限。从A76的10nm开始,到A77的7+nm,未来A系列还会推出5nm芯片。

A系列利用多核技术为传统MPCore处理器提供单个到四个内核的可扩展性,为DynamIQ处理器提供单个多达八个内核;改进了数据安全性和隐私性,高级安全性和RAS功能以及集成的AI功能,使基于DynamIQ的系统能够提供广泛的解决方案。集成在DynamIQ处理器中的高级电源管理功能可为节能设计提供更高的功耗节省。主要应用于性能密集型同,例如移动设备、自动驾驶以及医疗。

下图是Cortex-A系全家福:

Cortex-A系列器件的主要特性:

支持单核和多核配置的可扩展集群RISC内核支持Armv7-A和Armv8-A架构完全向后兼容以前ARM处理器的代码VFP和Neon单元执行浮点和高级SIMD指令集可选的加密加速器引擎,支持AES,SHA1和SHA2-256等算法内存管理支持(MMU)支持具有各种页面大小的虚拟地址和物理地址空间硬件转换表走向虚拟到物理地址转换Big-endian和little-endian数据访问支持对基本加载/存储指令的未对齐访问支持

ARM的GPU:Mali家族

除了ARM处理器授权,ARM还有一整套GPU授权方案,称为Mali。之前很多不具备独立开发GPU技术的芯片供应商,直接使用了ARM处理器+Mali GPU的设计,比如三星、瑞芯微、展讯、意法半导体、全志等。

Mali全家福:

ARM Mali系列多媒体处理器为SoC提供图形和显示解决方案。能够为从入门级大众市场智能手机扩展到视觉震撼的高性能智能手机、以及基于Android OS的平板电脑和智能电视提供非常好的视觉体验。

和其他基于IP核心(IP cores)嵌入式技术的3D显示芯片一样,Mali显示芯片组没有提供特别用来驱动LCD显示器显示图像的显示控制器(类似于显卡),相反地,它是一个纯3D显示引擎,它将图像加载到缓存中,并且由专门负责图像显示处理的内置显示核心来显示这些图像。

参考链接:

https://www.anandtech.com/show/14384/arm-announces-cortexa77-cpu-ip

https://www.anandtech.com/show/14385/arm-announces-malig77-gpu

https://www.theverge.com/2019/5/27/18641190/arms-cortex-a77-mali-g77-premium-smartphone-2020-chip-design

https://liliputing.com/2019/05/arm-launches-cortex-a77-cpu-mali-g77-gpu-and-arm-ml-npu.html

https://www.tomshardware.com/news/arm-cortex-a77-mali-g77-ml-processor,39430.html

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