2019 a été une grande année pour Arm. Du côté mobile, on pourrait dire que les affaires se sont déroulées comme d’habitude, car la société a continué de voir des succès avec ses cœurs Cortex, en particulier le nouveau Cortex-A77 que nous avons maintenant vu utilisé dans des chipsets phares tels que le Snapdragon 865. la plus grande nouvelle pour la société au cours de la dernière année n’a cependant pas été dans l’espace mobile, mais plutôt dans l’espace serveur, où l’on peut aujourd’hui louer des processeurs Neoverse-N1 tels que l’impressionnante puce Graviton2 d’Amazon, avec plus de fournisseurs tels que Ampere. bientôt leurs produits serveurs.

Alors que l’espace serveur Arm prend vraiment son envol au moment où nous parlons, visant à rivaliser avec AMD et Intel, Arm n’a pas atteint l’apogée du marché mobile – du moins, pas encore. Les cœurs mobiles Cortex d’Arm ont vécu dans l’ombre des microarchitectures CPU personnalisées d’Apple au cours des dernières années, car Apple a apparemment toujours réussi à battre les conceptions Cortex de manière significative. Bien qu’il y ait certainement des raisons techniques à ces différences, elles étaient également dues à des raisons commerciales du côté d’Arm.

Aujourd’hui, pour les annonces d’Arm 2020 TechDay, la société ne publie pas seulement une nouvelle microarchitecture CPU, mais deux. Le Cortex-A78, attendu depuis longtemps, fait enfin son apparition, mais Arm présente également son nouveau processeur Cortex-X1 en tant que nouveau design phare de la société. Cette décision est non seulement surprenante, mais marque une divergence extrêmement importante dans le modèle d’entreprise et la méthodologie de conception d’Arm, ce qui a finalement permis de résoudre certains des compromis de la gamme de produits de l’entreprise qui durent depuis des années.

Le nouveau Cortex-A78: doubler l’efficacité

Le nouveau Cortex-A78 n’est pas exactement une grande surprise – Arm avait divulgué publiquement le nom de code Hercules il y a plus de deux ans quand il avait présenté la feuille de route des performances de l’entreprise jusqu’en 2020. Deux ans plus tard, et nous voici avec le Cortex-A78 représentant la troisième itération de la nouvelle microarchitecture CPU de la famille Austin d’Arm, qui avait commencé à partir de zéro avec le Cortex-A76.

Le nouveau Cortex-A78 poursuit à peu près la philosophie de conception traditionnelle d’Arm, c’est-à-dire qu’il est construit avec un accent rigoureux sur un équilibre entre performances, puissance et surface (PPA). PPA est le nom du jeu pour l’industrie au sens large, et ici, Arm est à peu près le principal acteur sur la scène, ayant été en mesure de fournir des performances extrêmement compétitives avec une faible consommation d’énergie et de petites zones de matrice. Ces objectifs de conception sont le pain et le beurre d’Arm, car la société a une gamme incroyable de clients qui visent des cas d’utilisation de produits très différents – certains favorisant la performance tandis que d’autres ont le coût comme priorité absolue.

Dans l’ensemble (nous entrerons dans les détails plus tard), le Cortex-A78 promet une amélioration de 20% des performances durables sous une enveloppe de puissance identique. Ce chiffre est censé être une projection des performances du produit, combinant les améliorations de la microarchitecture ainsi que les prochaines avancées du nœud 5 nm. L’IP devrait représenter un successeur assez simple du saut déjà grand qu’étaient l’A76 et l’A77.

Le nouveau Cortex-X1: rompre les chaînes de contraintes de conception

Le modèle commercial existant d’Arm visait à créer une adresse IP de processeur qui couvre le plus large éventail de besoins des clients. Cela crée le problème que vous ne pouvez pas vous concentrer sur une zone du triangle PPA sans faire de compromis dans les deux autres. J’ai mentionné que les cœurs de processeur d’Arm vivaient depuis des années dans l’ombre des cœurs de processeur d’Apple, et même si, à coup sûr, les cœurs d’Apple étaient techniquement supérieurs, un facteur très important contribuant au désavantage d’Arm était que le côté commercial d’Arm ne pouvait tout simplement pas justifier construire une microarchitecture plus grande.

Alors que la société gagne de plus en plus de clients et augmente ses ressources de R&D pour concevoir des cœurs plus performants (l’espace serveur étant un gros moteur), il semble qu’Arm ait finalement réussi à atteindre un point de croisement dans ses capacités de conception. L’entreprise est désormais en mesure de construire et de livrer plus d’une seule microarchitecture par an. Dans un sens, nous avons en quelque sorte vu le début de cette dernière année avec l’introduction du processeur Neoverse-N1, ayant déjà quelques changements microarchitecturaux plus notables par rapport à son frère mobile Cortex-A76.

En examinant rapidement le nouveau Cortex-X1, nous trouvons le X1 plus haut dans l’arbre généalogique des microarchitectures CPU du Panthéon grec d’Arm. Du nom de code Hera, le design est au moins nommé de la même manière que son frère Hercules, ce qui dénote leur étroite relation de conception. Le X1 ressemble beaucoup à l’A78 dans sa conception fondamentale – en fait, les deux processeurs ont été créés par la même équipe de conception de processeurs Austin en tandem, mais avec la grande différence que le X1 casse les chaînes sur ses contraintes de puissance et de surface, en se concentrant pour obtenir le très meilleures performances avec très peu de considération pour les deux autres métriques du triangle PPA.

Le Cortex-X1 a été conçu dans le cadre d’un nouveau programme chez Arm, que la société appelle le «programme personnalisé Cortex-X». Le programme est une évolution de ce que la société avait déjà fait avec le programme «Built on Arm Cortex Technology» lancé il y a quelques années. Pour rappel, cette licence a permis aux clients de collaborer tôt dans la phase de conception d’une nouvelle microarchitecture et de demander des personnalisations aux configurations, telles qu’un tampon de réorganisation plus volumineux (ROB), des prefetchers réglés différemment ou des personnalisations d’interface pour de meilleures intégrations dans les conceptions SoC. Qualcomm a été le principal bénéficiaire de cette licence, tirant pleinement parti des principales options de changement de marque.

Le nouveau programme Cortex-X est une évolution de la licence BoACT, cette fois-ci en apportant des modifications microarchitecturales beaucoup plus importantes à la conception «de base» répertoriée sur la feuille de route des produits Arm. Ici, Arm proclame qu’elle permet aux clients de personnaliser et de différencier davantage leurs produits; mais l’essentiel est que la société a maintenant les ressources pour enfin faire ce que certains de ses principaux clients demandent depuis des années.

Une chose à noter est que même si Arm nomme le programme «Cortex-X Custom Program», il ne doit pas être confondu avec de véritables microarchitectures personnalisées par des fournisseurs disposant d’une licence architecturale. La coutume fait référence à la personnalisation par Arm de leurs cœurs de processeur de feuille de route – la conception est toujours très construite par Arm eux-mêmes et ils fournissent l’IP. Pour l’instant, l’IP X1 sera également identique entre tous les licenciés, mais la société n’exclut pas les modifications spécifiques au fournisseur pour les futures itérations – s’il y a un intérêt.

Cette fois-ci, Arm maintient également le marketing et l’image de marque sur le cœur, ce qui signifie que nous ne verrons pas le processeur sous des noms différents. Dans l’ensemble, toute la divulgation marketing autour du programme de conception est peut-être un peu déroutante – le simple fait est que le X1 est simplement une autre offre IP CPU distincte d’Arm, destinée à ses principaux partenaires, qui sont probablement prêts à payer plus. pour plus de performances.

À la fin de la journée, nous obtenons deux microarchitectures différentes – toutes deux conçues par la même équipe et partageant les mêmes blocs de conception fondamentaux – mais avec l’A78 se concentrant sur la maximisation de la métrique PPA et ayant un grand accent sur l’efficacité , tandis que le nouveau Cortex-X1 est en mesure de maximiser les performances, même si cela implique de compromettre une consommation d’énergie plus élevée ou une zone de matrice plus grande.

C’est un changement de philosophie de conception incroyable pour Arm, car la société n’est plus handicapée dans le ring de performance ultra-haut de gamme avec les grands acteurs tels que Apple, AMD ou Intel – tout en conservant leurs avantages de conception de pain et de beurre pour le des fournisseurs plus orientés vers les coûts qui fournissent des centaines de millions d’appareils.

Commençons par disséquer les changements de microarchitecture des nouveaux processeurs, à commencer par le Cortex-A78…