ARM Cortex-A

2021: Интеграция с Nvidia Aerial A100 AI-on-5G

28 июня 2021 года компания NVIDIA объявила о расширении поддержки CPU на базе Arm для платформы NVIDIA Aerial A100 AI-on-5G, обеспечивая более широкий выбор решений в экосистеме 5G.

По информации компании, вычислительная платформа NVIDIA Aerial A100 AI-on-5G использует комплект разработки ПО NVIDIA Aerial и будет включать 16 процессоров Arm Cortex-A78 в NVIDIA BlueField-3 A100. Такая автономная конвергентная карта обеспечит доступ к периферийным корпоративным приложениям ИИ через vRAN 5G с у оптимизированной производительностью на Ватт и меньшим временем развертывания. Подробнее здесь.

2018: Cortex-A76

1 июня 2018 года компания ARM анонсировала второе поколение мобильных процессоров на основе ядра Cortex-A76.

Согласно результатам синтетических тестов, опубликованных ARM, процессор Cortex-A76 в сравнении с A75 способен продемонстрировать на 35% более высокую производительность при решении стандартных задач и четырехкратный прирост при выполнении алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта.

Сравнение производительности Cortex-A76 с предшественниками

Кроме того, утверждается, что A76 превосходит предшественника на 40% по показателю энергоэффективности. А это значит, что в перспективе на рынке ноутбуков могут появиться модели на базе Cortex-A76 с временем автономной работы – свыше 20 часов, считают в ARM.

Чип Cortex-A76 выполнен по техпроцессу в 7 нм, работает на частоте 3 ГГц и основан на технологии DynamIQ, впервые примененной при разработке ядра A75, выпущенного в 2017 году. Технология DynamIQ позволила разработчикам однокристальных систем создавать процессоры из нескольких кластеров, содержащих различные процессорные ядра.

По подсчетам ARM, процессоры, производимые компанией, показывают ежегодный прирост производительности порядка 20%. Требования к питанию, при этом, остаются практически неизменными.

В компании ARM также сообщили, что компания Microsoft занялась портированием Windows 10 на платформу ARM.^[1]

2017: Cortex-A75 и Cortex-A55

Компания ARM, разработчик процессоров для мобильных устройств, представила в мае 2017 года два первых процессорных ядра Cortex-A75 и Cortex-A55 на базе новой мультиядерной процессорной микроархитектуры DynamIQ, которая на ближайшие годы станет основой всех новых процессоров семейства Cortex-A.

Микроархитектура DynamIQ, впервые представленная компанией в марте 2017 г., пришла на смену предыдущей технологии big.LITTLE, впервые представленной ARM в 2011 году и успешно зарекомендовавшей себя за пять с лишним лет. В ARM отмечают, что DynamIQ является дальнейшим эволюционным развитием идей и технологий big.LITTLE.

По словам представителей ARM, новые процессорные ядра Cortex-A75 и Cortex-A55 с технологией DynamIQ обеспечат оптимизацию для 50-кратного повышения производительности вычислений в области искусственного интеллекта в течение следующих трех-пяти лет, и 10-кратное увеличение производительности с применением интегрированных аппаратных акселераторов.

В ARM подчеркивают, что в отличие от прежнего позиционирования своих вычислительных ядер для определенных узких рынков – например, для мобильных устройств, с выпуском микроархитектуры DynamIQ компания начинает переход к гибкой универсальной платформе с огромными возможностями масштабирования, поддерживающей интеллектуальные решения для практически любых применений, от облаков и сетей до гаджетов.

Процессорная технология DynamIQ унаследовала от архитектуры предыдущего поколения ARM big.LITTLE проверенную временем организацию вычислительных мощностей – когда экономичные процессорные ядра сочетаются в одном кристалле с несколькими высокоэффективными ядрами. Это позволяет сконструировать мобильный процессор, способный при необходимости значительно наращивать производительность, и экономить заряд батареи мобильного устройства в остальное время.

Развивая идею «правильный процессор для правильной задачи», архитектура DynamIQ поддерживает до 8 процессорных ядер на один вычислительный кластер, при этом кластеров в финальном чипе может быть практически бесконечно много.

Каждый вычислительный кластер, в свою очередь, обеспечивает определенный уровень производительности. В отличие от традиций big.LITTLE, где использовалось только попарное ускорение мощных и экономичных ядер (2+2, 2+4, 4+4 и т.п.), архитектура DynamIQ может работать с любыми сочетаниями экономичных и мощных ядер – от 1+3 или 1+7 до любых других.

Особенности ARM Cortex-A75

Производительное процессорное ядро ARM Cortex-A75 обеспечивает значительный прирост производительности и энергоэффективности по сравнению со своими предшественниками Cortex-A72 и Cortex-A73. Чип обладает улучшенной примерно на 20% производительностью при работе с целыми числами, значительными улучшениями при работе с числами с плавающей запятой и задачами с большой нагрузкой на подсистему памяти.

Для процессора Cortex-A75 характерна пиковая производительность при однопоточных нагрузках благодаря наличию симметричного трехстороннего суперскалярного конвейера варьируемой длины с полностью произвольной (out-of-order) выборкой команд.

Ядра Cortex-A75 обладают распределенным кластером кэша L3, поддержкой асинхронных частот и практически независимых напряжений питания для различных ядер внутри многоядерного процессора или кластера. Ядра Cortex-A75 также оснащены отдельной кэш-памятью L2 на каждое ядро с уменьшенной вдвое латентностью по сравнению со своими предшественниками.

В сочетании с распределенным модулем DynamIQ (DynamIQ Shared Unit, DSU), процессор Cortex-A75 позволяет обеспечить необходимый уровень производительности для широкого спектра системы и рынков – от смартфонов и умных домов до серверов и автомобильной электроники.

Благодаря базовому исполнению на уровне микроархитектуры ARMv8-A, вычислительные ядра Cortex-A75 обладают полной обратной совместимостью со всей экосистемой операционных систем, инструментов и приложений, разработанных для этой платформы, обеспечивая в то же время новые возможности для разработчиков систем с искусственным интеллектом.

Особенности ARM Cortex-A55

Экономичное процессорное ядро ARM Cortex-A55, по данным компании, обеспечивает лучшее в серии сочетание энергоэффективности и производительности в своем классе. Чип также базируется на технологиях DynamIQ и архитектуре ARMv8-A с поддержкой самых последних ее расширений в области машинного обучения.

Ядро Cortex-A55 обеспечивает на 18% лучшую производительность при работе с целыми числами, на 20% с числами с плавающей запятой, на 40% при расчетах NEON SIMD, на 15% при работе с JavaScript и на 200% при расчетах с большой нагрузкой на память при уменьшенном на 15% потреблении энергии по сравнению со своим предшественником Cortex-A53.

Ядро Cortex-A55 также обладает интегрированным конфигурируемым кэшем L2 на каждое ядро с более чем на 50% сниженной латентностью при обращении к подсистеме памяти. Ядра Cortex-A55 поддерживают кэш-память L3, распределяемой на кластер из 8 ядер.

Примечания