ARM Cortex A15 sarà cinque volte più veloce ed efficiente dal punto di vista energetico

Uno dei principali fornitori di microprocessori ha reso pubblici, durante il MWC, i loro piani riguardo al loro ultimo modello in linea: il Cortex A15 MPCore. I primi progetti di prodotti basati sul chip sono apparsi nell’autunno del 2011, ma l’apparizione dei prodotti sul mercato non è prevista prima della fine del 2012. L’azienda ha una lunga storia alle spalle nello sviluppo di nuclei di microprocessori.

Da ARM 1 a ARM Cortex A15

ARM è un computer a set di istruzioni ridotto (RISC) a 32 bit sviluppato da ARM Holdings. È stato inizialmente chiamato Acorn RISC Machine, con il primo prodotto rilasciato nel 1985 come ARM 1. Il fatto che i processori ARM abbiano design piuttosto semplici li ha resi ideali per applicazioni a bassa potenza, rendendo ARM una delle forze dominanti sia nel mercato mobile che in quello dell’elettronica. Ciò che dovresti sapere è che ARM fornisce solo il know-how tecnologico ed è il loro partner, Qualcomm o Texas Instruments, a produrre effettivamente i chip. Il rappresentante ARM al MWC è stato gentile da sottolinearlo.

Il loro primo progetto iniziato nell’ottobre 1983 ha visto Acorn e VLSI Technology, Inc lavorare insieme, con l’obiettivo principale di raggiungere una gestione dell’input/output a bassa latenza. E il 26 aprile 1985, VLSI ha prodotto il primo silicio ARM funzionante. Ma i loro primi sistemi di produzione sono diventati disponibili solo l’anno successivo con il rilascio dell’ARM 2.

Miglioramento continuo dei microprocessori ARM

Il core presentava un bus dati a 32 bit, uno spazio indirizzi a 26 bit e ventisette registri a 32 bit. Questo era probabilmente uno dei microprocessori più semplici e utili al mondo, avendo solo 30.000 transistor. Questo era dovuto al fatto che non aveva un microcodice e non includeva cache, cose che portavano a un basso consumo energetico. Successivamente abbiamo avuto il core ARM 3, uno che aveva 4 KB di cache che portava a prestazioni ulteriormente migliorate.

Alla fine degli anni ‘80, Apple e VLSI iniziarono a lavorare su un nuovo core ARM, e rilasciarono una nuova versione nel 1992, chiamata ARM 6. Questa è arrivata in tre versioni:

• il ARM 60, che è stato il primo a supportare 32 bit di spazio indirizzi di memoria senza alcuna cache;
• il ARM 600, uno che aveva anche 32 bit di spazio indirizzi, ma questa volta con 4 KB di cache e bus coprocessore;
• il ARM 610, che era identico alla versione 600, eccetto per il bus coprocessore.

Il core è rimasto quasi delle stesse dimensioni, le versioni ARM 6 avevano 35.000 transistor. Con l’ARM 7 TDMI, che aveva una pipeline a 3 stadi, sono riusciti a vendere centinaia di milioni di core.

I prodotti ARM iniziano a mirare al campo mobile

Le loro architetture vanno dai dispositivi ARM 5 di fascia bassa ai dispositivi ARM M-series di fascia alta. Anche se i core ARM 6 sono utilizzati in alcuni casi per i dispositivi di fascia bassa, è ora il momento per i processori Cortex di fornire opzioni più veloci e più efficienti dal punto di vista energetico. Come i suoi ex parenti ARM 9 e ARM 11, il Cortex-A mira ai processori applicativi, come necessario per gli smartphone. Cortex-R è per applicazioni in tempo reale, mentre il Cortex-M è per microcontrollori.

Nel caso dell’ARM 9, ha un’architettura RISC a 32 bit, con bus dati separati che ne aumentano la velocità potenziale. Gli aggiornamenti dalle versioni precedenti sarebbero facili da individuare, poiché la produzione di calore e il rischio di surriscaldamento sono diminuiti. Inoltre, l’aggiornamento a una pipeline a 5 stadi ha visto la velocità di clock raddoppiata, e i core avevano istruzioni “Enhanced DSP“ incorporate come una moltiplicazione-accumulo.

L’ARM 11 è stato rilasciato al pubblico nel 2002 ed era un microprocessore RISC a 32 bit che ha introdotto le aggiunte architetturali dell’ARM 6. Ha istruzioni SIMD che possono raddoppiare la velocità dell’algoritmo di elaborazione audio digitale, una cache fisicamente indirizzata e una pipeline ridisegnata a 8 stadi che supporta una velocità di clock fino a 1GHz.

ARM Cortex A15 offre enorme velocità e gestione dell’energia

L’ultimo della serie di processori Cortex-A, l’A15 MPCore sarà un processore multicore che fornisce una pipeline superscalare che funziona fino a 2.5GHz. L’abilità di elaborazione senza precedenti combinata con il basso consumo energetico consente prodotti interessanti in un’ampia gamma di mercati ARM. Garantisce la piena compatibilità delle applicazioni con tutti i processori della serie Cortex-A e offre accesso immediato all’ecosistema software come Android e Adobe Flash Player (che hanno reso pubblici il loro recente piano e roadmap).

Le elevate prestazioni di calcolo per le applicazioni di infrastruttura web saranno disponibili grazie ai miglioramenti nelle prestazioni in virgola mobile e NEON media, così come alla cache di livello 2 a bassa latenza da 4MB. L’A15 MPCore offrirà oltre cinque volte le prestazioni delle versioni precedenti, e il funzionamento a 2.5GHz consentirà soluzioni all’interno di budget energetici e di costo in riduzione.

Alcune delle caratteristiche chiave del core saranno:

1. Estensioni di indirizzo fisico large a 40 bit (LPAE) che indirizzeranno fino a 1TB di RAM;
2. Pipeline in virgola mobile da 17-25;
3. 4 core per cluster, con fino a 2 cluster per chip con CoreLink 400.

Il processore introduce anche la tecnologia ARM che consente la gestione efficiente degli ambienti software come il supporto per gestione dei dati e arbitraggio, consentendo alle applicazioni di accedere simultaneamente alle capacità del sistema.

Battaglia serrata contro Nvidia e Intel

Per prima cosa, abbiamo i ragazzi di Nvidia. Hanno attaccato il mercato con il loro nuovo processore quad-core Tegra 3, portando livelli di prestazioni da PC, una migliore durata della batteria e esperienze mobili migliorate ai telefoni. Il processore porterà tre volte le prestazioni grafiche del Tegra 2 e fino al 60% in meno di consumo energetico. Tegra 3 implementa una nuova tecnologia che include una CPU a bassa potenza.

Quindi, quando le attività che richiedono meno consumo energetico sono in corso, le quattro CPU principali vengono spente. Il processore Tegra 3 porta sul tavolo l’esperienza web più veloce del mondo (con Adobe Flash Player 11 accelerato, HTML5 e navigazione WebGL), le applicazioni più veloci (prestazioni fulminanti per le app multimediali) e il multitasking più veloce (passaggio tra usi comuni e attività in background). L’ARM Cortex A15 avrà un compito difficile per battere questi record.

Intel ha grandi piani e molti partner

D’altra parte, abbiamo Intel, il principale sviluppatore di chip per server, desktop, notebook e netbook. Anche se AMD rappresenta una minaccia per loro nel mercato dei core con i loro costi piuttosto inferiori, Intel ha un problema più grande tra le mani. Nei mercati dei core per piattaforme mobili Intel è stata davvero assente, e ora hanno deciso di sviluppare un processore x86 per competere con i leader ARM.

Con l’iPhone di Apple, il Motorola Droid, il Google Nexus One e l’HTC Incredible tutti in esecuzione su processori ARM, Intel ha introdotto l’architettura del processore Moorestown, fornendo un SoC composto da un core Intel Atom, combinato con funzioni di elaborazione grafica, video e controller di memoria. L’azienda ha promesso migliori prestazioni e grafica più ricca, con riproduzione video 1080p e registrazione video HD 780p. Inoltre, affermano che il processore è in grado di due giorni di tempo di riproduzione audio e cinque ore di riproduzione video.

Ora resta da vedere quale delle tre aziende guadagnerà la supremazia in questa battaglia.