ARM Cortex A15 будет в пять раз быстрее и эффективнее по энергопотреблению

Один из ведущих поставщиков микропроцессоров обнародовал свои планы на MWC относительно своей последней модели в линейке: Cortex A15 MPCore. Первые проекты продуктов на основе этого чипа появились осенью 2011 года, но выход продуктов на рынок ожидается только в конце 2012 года. У компании за плечами долгая история разработки ядер микропроцессоров.

От ARM 1 до ARM Cortex A15

ARM — это 32-битный компьютер с сокращенным набором команд (RISC), разработанный ARM Holdings. Он впервые назывался Acorn RISC Machine, а первый продукт был выпущен в 1985 году как ARM 1. Простота дизайна процессоров ARM сделала их идеальными для приложений с низким энергопотреблением, что сделало ARM одной из доминирующих сил на рынке мобильных и электронных устройств. Важно отметить, что ARM предоставляет только технологические знания, а их партнеры, Qualcomm или Texas Instruments, фактически производят чипы. Представитель ARM на MWC любезно подчеркнул это.

Их первый проект, начавшийся в октябре 1983 года, увидел сотрудничество Acorn и VLSI Technology, Inc, основной целью которого было достижение обработки ввода/вывода с низкой задержкой. 26 апреля 1985 года VLSI произвела первый рабочий ARM кремний. Но их первые производственные системы стали доступны только в следующем году с выпуском ARM 2.

Постоянное улучшение микропроцессоров ARM

Ядро имело 32-битную шину данных, 26-битное адресное пространство и двадцать семь 32-битных регистров. Это был, вероятно, один из самых простых и полезных микропроцессоров в мире, имеющий всего 30.000 транзисторов. Это было связано с тем, что он не имел микрокода и не включал кэш, что способствовало низкому потреблению энергии. Следующим в очереди было ядро ARM 3, которое имело 4 КБ кэша, что привело к дальнейшему улучшению производительности.

В конце 80-х годов Apple и VLSI начали работать над новым ядром ARM, и в 1992 году выпустили новую версию, названную ARM 6. Она вышла в трех версиях:

• ARM 60, который был первым, поддерживающим 32-битное адресное пространство без кэша;
• ARM 600, который также имел 32-битное адресное пространство, но на этот раз с 4 КБ кэша и шиной сопроцессора;
• ARM 610, который был идентичен версии 600, за исключением шины сопроцессора.

Ядро осталось почти того же размера, версии ARM 6 имели 35.000 транзисторов. С ARM 7 TDMI, который имел 3-ступенчатый конвейер, им удалось продать сотни миллионов ядер.

Продукты ARM начинают нацеливаться на мобильную сферу

Их архитектуры варьируются от устройств низкого диапазона ARM 5 до высококлассных ARM M-серии. Даже если ядра ARM 6 в некоторых случаях используются для устройств начального уровня, сейчас настало время для процессоров Cortex предоставить более быстрые и эффективные по энергопотреблению варианты. Как и их предшественники ARM 9 и ARM 11, Cortex-A нацелены на процессоры приложений, необходимые для смартфонов. Cortex-R предназначен для приложений реального времени, в то время как Cortex-M предназначен для микроконтроллеров.

В случае ARM 9 он имеет 32-битную архитектуру RISC с отдельными шинами данных, что увеличивало его потенциальную скорость. Обновления от предыдущих версий легко заметить, так как производство тепла и риск перегрева уменьшились. Более того, обновление до 5-ступенчатого конвейера удвоило тактовую частоту, и ядра имели встроенные инструкции “ Enhanced DSP ”, такие как умножение и накопление.

ARM 11 был представлен публике в 2002 году и был 32-битным RISC микропроцессором, который ввел архитектурные дополнения ARM 6. Он имеет SIMD инструкции, которые могут удвоить скорость алгоритма цифровой обработки аудио, физически адресованный кэш и переработанный 8-ступенчатый конвейер, который поддерживает тактовую частоту до 1 ГГц.

ARM Cortex A15 предлагает огромную скорость и управление энергопотреблением

Последний из серии процессоров Cortex-A, A15 MPCore будет многопроцессорным процессором, который предоставляет суперклассный конвейер, работающий на частоте до 2,5 ГГц. Небывалая обрабатывающая способность, сочетающаяся с низким потреблением энергии, позволяет создавать привлекательные продукты в широком диапазоне рынков ARM. Он обеспечивает полную совместимость приложений со всеми процессорами серии Cortex-A и предоставляет немедленный доступ к программной экосистеме, такой как Android и Adobe Flash Player (которые обнародовали свои недавние планы и дорожную карту).

Высокая вычислительная производительность для приложений веб-инфраструктуры будет доступна благодаря улучшениям в производительности с плавающей точкой и NEON медиа, а также 4 МБ кэша второго уровня с низкой задержкой. A15 MPCore обеспечит более пяти раз производительности предыдущих версий, а работа на 2,5 ГГц позволит реализовать решения в условиях сокращающегося бюджета на энергию и затраты.

Некоторые ключевые особенности ядра будут:

1. 40-битные расширения больших физических адресов (LPAE), которые будут адресовать до 1 ТБ ОЗУ;
2. 17-25 конвейер с плавающей точкой;
3. 4 ядра на кластер, с до 2 кластеров на чипе с CoreLink 400.

Процессор также вводит технологию ARM, которая позволяет эффективно обрабатывать программные среды, такие как поддержка управления данными и арбитража, позволяя приложениям одновременно получать доступ к возможностям системы.

Жесткая борьба с Nvidia и Intel

Сначала у нас есть ребята из Nvidia. Они атаковали рынок своим новым четырехъядерным процессором Tegra 3, предлагая производительность на уровне ПК, лучшую жизнь батареи и улучшенный мобильный опыт для телефонов. Процессор обеспечит в три раза большую графическую производительность по сравнению с Tegra 2 и до 60% меньшее потребление энергии. Tegra 3 реализует новую технологию, которая включает маломощный рабочий CPU.

Таким образом, когда выполняются задачи, требующие меньшего потребления энергии, четыре основных CPU отключаются. Процессор Tegra 3 предлагает самый быстрый веб-опыт в мире (с ускоренным Adobe Flash Player 11, HTML5 и WebGL браузингом), самые быстрые приложения (потрясающая производительность для мультимедийных приложений) и самое быстрое многозадачность (переключение между обычными задачами и фоновыми задачами). ARM Cortex A15 будет иметь трудную задачу, чтобы побить эти рекорды.

Intel имеет большие планы и много партнеров

С другой стороны, у нас есть Intel, ведущий разработчик чипов для серверов, настольных ПК, ноутбуков и нетбуков. Хотя AMD представляет угрозу для них на рынке ядер с их относительно низкими ценами, у Intel есть более серьезная проблема. На рынках ядер для мобильных платформ Intel действительно отсутствует, и теперь они решили разработать x86 процессор, чтобы соперничать с лидерами ARM.

С iPhone от Apple, Motorola Droid, Google Nexus One и HTC Incredible, работающими на процессорах ARM, Intel представила архитектуру процессора Moorestown, предоставляющую SoC, состоящий из ядра Intel Atom, в сочетании с графической обработкой, видео и функциями контроллера памяти. Компания обещала лучшую производительность и более богатую графику, с воспроизведением видео 1080p и записью HD-видео 780p. Более того, они утверждают, что процессор способен на два дня воспроизведения аудио и пять часов воспроизведения видео.

Теперь остается только увидеть, какая из трех компаний завоюет верховенство в этой борьбе.