ARM Cortex A15は5倍の速度と電力効率を実現

マイクロプロセッサの主要な提供者の1つが、MWCで最新モデルであるCortex A15 MPCoreに関する計画を公表しました。このチップを基にした製品の最初の設計は2011年秋に登場しましたが、市場に出る製品の登場は2012年末まで期待されていません。この会社はマイクロプロセッサコアの開発において長い歴史を持っています。

ARM 1からARM Cortex A15へ

ARMは、ARM Holdingsによって開発された32ビットのリデュースドインストラクションセットコンピュータ（RISC）です。最初はAcorn RISC Machineと名付けられ、1985年にARM 1として最初の製品がリリースされました。ARMプロセッサは非常にシンプルな設計を持っているため、低電力アプリケーションに理想的であり、ARMはモバイルおよび電子市場で支配的な力の1つとなっています。ARMは技術的ノウハウを提供するだけで、実際にチップを製造するのはそのパートナーであるQualcommやTexas Instrumentsです。MWCでのARMの代表者はそれを強調してくれました。

彼らの最初のプロジェクトは1983年10月に始まり、AcornとVLSI Technology, Incが協力して、低遅延の入出力処理の達成を目指しました。そして1985年4月26日、VLSIは最初の動作するARMシリコンを製造しました。しかし、彼らの最初の生産システムは、ARM 2のリリースまで翌年まで利用可能になりませんでした。

ARMマイクロプロセッサの継続的な改善

コアは32ビットのデータバス、26ビットのアドレス空間、27の32ビットレジスタを備えていました。これは、おそらく世界で最もシンプルで便利なマイクロプロセッサであり、わずか30,000個のトランジスタしか持っていませんでした。これは、マイクロコードを持たず、キャッシュを含まないため、低電力使用につながりました。次に登場したのはARM 3コアで、4KBのキャッシュを持ち、さらなる性能向上を実現しました。

80年代後半、AppleとVLSIは新しいARMコアの開発に取り組み、1992年にARM 6という新しいバージョンをリリースしました。これには3つのバージョンがありました：

• ARM 60：キャッシュなしで32ビットのメモリアドレス空間をサポートする最初のものでした。
• ARM 600：32ビットのアドレス空間を持ち、4KBのキャッシュとコプロセッサバスを備えています。
• ARM 610：600バージョンと同一ですが、コプロセッサバスを除きます。

コアはほぼ同じサイズを維持し、ARM 6バージョンは35,000個のトランジスタを持っていました。ARM 7 TDMIでは、3段パイプラインを持ち、数億のコアを販売することに成功しました。

ARMの製品がモバイル分野をターゲットにし始める

彼らのアーキテクチャは、低価格のARM 5デバイスから高価格のARM Mシリーズデバイスまで多岐にわたります。ARM 6コアは一部の低価格デバイスで使用されていますが、今こそCortexプロセッサがより高速で電力効率の良いオプションを提供する時です。以前の親戚であるARM 9およびARM 11と同様に、Cortex-Aはスマートフォンに必要なアプリケーションプロセッサをターゲットにしています。Cortex-Rはリアルタイムアプリケーション用であり、Cortex-Mはマイクロコントローラ用です。

ARM 9は32ビットのRISCアーキテクチャを持ち、別々のデータバスがその潜在的な速度を向上させました。以前のバージョンからのアップグレードは、熱の発生と過熱リスクが減少したため、簡単に見分けることができます。さらに、5段パイプラインへのアップグレードにより、クロックスピードが倍増し、コアには「Enhanced DSP」命令が組み込まれ、乗算-累積が可能になりました。

ARM 11は2002年に一般に公開され、ARM 6のアーキテクチャの追加を導入した32ビットRISCマイクロプロセッサでした。これは、オーディオデジタル処理アルゴリズムの速度を倍増させるSIMD命令、物理アドレスキャッシュ、および最大1GHzのクロックスピードをサポートする再設計された8段パイプラインを備えています。

ARM Cortex A15は巨大な速度と電力管理を提供

Cortex-Aシリーズの最新プロセッサであるA15 MPCoreは、最大2.5GHzで動作するスーパースカラーパイプラインを提供するマルチコアプロセッサです。この前例のない処理能力と低電力消費の組み合わせにより、幅広いARM市場で魅力的な製品が実現します。これは、すべてのCortex-Aシリーズプロセッサとの完全なアプリケーション互換性を保証し、AndroidやAdobe Flash Player（最近のロードマップと計画を公表した）などのソフトウェアエコシステムへの即時アクセスを提供します。

ウェブインフラストラクチャアプリケーションのための高い計算性能は、浮動小数点およびNEONメディア性能の改善、ならびに4MBの低遅延レベル2キャッシュにより実現されます。A15 MPCoreは、以前のバージョンの5倍の性能を提供し、2.5GHzでの動作により、エネルギーとコストの予算を縮小しながらソリューションを可能にします。

コアの主な機能は次のとおりです：

1. 最大1TBのRAMをアドレス指定できる40ビットの大規模物理アドレス拡張（LPAE）;
2. 17-25の浮動小数点パイプライン;
3. 1チップあたり最大2クラスターの4コア。

このプロセッサは、データ管理や仲裁のサポートなど、ソフトウェア環境の効率的な処理を可能にするARM技術も導入しており、アプリケーションがシステム機能に同時にアクセスできるようにします。

NvidiaとIntelとの厳しい戦い

まず、Nvidiaの方々がいます。彼らは新しいクアッドコアTegra 3プロセッサで市場に攻撃を仕掛け、PCクラスのパフォーマンスレベル、より良いバッテリー寿命、そして携帯電話における改善されたモバイル体験を提供しています。このプロセッサは、Tegra 2の3倍のグラフィックス性能と最大60％の電力消費の削減をもたらします。Tegra 3は、小電力で動作するCPUを含む新しい技術を実装しています。

したがって、電力消費が少ないタスクが実行されると、4つの主要なCPUがオフになります。Tegra 3プロセッサは、世界で最も高速なウェブ体験（Adobe Flash Player 11、HTML5、WebGLブラウジングの加速）、最速のアプリケーション（マルチメディアアプリの驚異的なパフォーマンス）、および最速のマルチタスク（一般的な使用とバックグラウンドタスクの切り替え）を提供します。ARM Cortex A15は、これらの記録を打破するために厳しい課題を抱えています。

Intelは大きな計画と多くのパートナーを持つ

一方、サーバー、デスクトップ、ノートブック、ネットブック用のチップの主要な開発者であるIntelがあります。AMDがコア市場で比較的低コストで脅威を与えていますが、Intelはより大きな問題を抱えています。モバイルプラットフォームのコア市場では、Intelは実際には不在であり、今彼らはARMリーダーに対抗するx86プロセッサを開発することを決定しました。

AppleのiPhone、Motorola Droid、Google Nexus One、およびHTC IncredibleがすべてARMプロセッサで動作している中、IntelはMoorestownプロセッサアーキテクチャを導入し、Intel Atomコア、グラフィックス処理、ビデオおよびメモリコントローラ機能を組み合わせたSoCを提供しています。会社は、1080pビデオ再生と780p HDビデオ録画を伴うより良いパフォーマンスとリッチなグラフィックスを約束しました。さらに、彼らはこのプロセッサが2日間のオーディオ再生時間と5時間のビデオ再生が可能であると述べています。

今、どの3社がこの戦いで優位に立つかを見ることが残っています。