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ARM發A75/A55新架構 亮點卻是人工智慧DynamIQ

ARM在2017台北國際電腦展前夕宣布推出基於ARM DynamIQ技術的全新處理器,包括ARM Cortex-A75處理器、ARM Cortex-A55處理器和ARM Mali-G72 圖形處理器,旨在進一步加速提升人工智慧體驗。

發燒學堂:ARM發布A75 亮點卻是DynamIQ

多年功臣A53終於更新

沿用多年的big.LITTLE架構被更新為DynamIQ多核技術,常規更新包括了大核部分的Cortex-A75以及小核部分的Cortex-A55;在大核更新了Cortex-A72、A73兩代之後,應用極為廣泛、3年內出現在15億台終端里的小核部分A53也終於換代了。當然,同期公布的還有新的GPU架構Mali-G72。


ARM發布A75 多年A53終於更新
Cortex-A75、A55各自相比上代性能提升

簡單粗暴地說,性能上以最接地氣的GeekBench 4來看,大核新架構也就是A75的性能是原來A73的1.34倍,小核A55是原來A53的1.21倍。

全新多核技術DynamIQ造就單從集八核

2011年big.LITTLE成為全球首次應用於手機市場的異構處理技術,該技術的架構包括一個高性能「大」(big)CPU集群和一個高效率「小」(LITTLE)CPU集群,它們之間通過一致互聯實現連接。在該架構上運行的軟體(全局任務調度)可以將正確的應用程序任務調度到正確的CPU上。

多年以來,CPU不斷推陳出新,以實現更多功能、更強性能和更高能效。軟體層也得到了更新,引入了更加智能化的任務調度演算法。然而,在此期間,硬體技術架構基礎卻基本保持不變,仍是大小兩個(或多個)CPU集群。


big.LITTLE與DynamIQ

儘管「大」CPU和「小」CPU的潛在組合方式保持不變,DynamIQ卻帶來了一種可以改變異構處理格局的新型技術架構。它的做法是將大小兩個集群合併,從而形成一個兼具大小CPU、完全集成化的CPU集群。使用DynamIQ技術構建的big.LITTLE設計被稱為DynamIQ big.LITTLE。

DynamIQ big.LITTLE技術在CPU集群中引入了智能化功耗功能,有助於在一定發熱量之內最大限度地發揮性能。

雖然用戶體驗由於應用程序的不斷發展而不斷變化,但是有一件事情始終不變:用戶體驗在響應速度上十分依賴於單線程計算性能。諸如人工智慧(AI)和增強現實(AR)之類的高級用途將對用戶體驗不斷提出更高要求。然而,手機市場很快就提醒我們:發熱量限制了設備能夠實現的性能大小。熱效率問題的範圍已經超出了手機市場,它在汽車和筆記本電腦等其他市場也是不容忽視的一大因素。

為了克服該問題,big.LITTLE依靠動態電壓/頻率調節(DVFS)等技術,可以實現兩個互補的性能域,其中每個性能域都能一致地調節電壓和頻率。而DynamIQ通過在單個集群中支持多個可配置的性能域,進一步發展了該技術。這些性能域由單個或多個ARM CPU組成,可以在性能和功耗方面進行調節,並獲得更佳的精細程度,比以前的Cortex-A四核心集群在調節精度方面可獲得多達4倍的提升。

先進電源管理實現更高能效

在監控管理系統升級后,大小CPU之間所有任務轉移現在都可以通過共享內存在單個CPU集群之內進行,從而提升了能效。共享數據在「大」CPU和「小」CPU之間的轉移也可以在單個集群之內進行。從系統角度來看,這減少了數據流量,從而減少了功耗,帶來了整體系統效率的優勢。

配置上以後的中端產品也不再需要像以往全部採用小核心,而是可以採用1大+7小的配置,以幫助中端產品應對更複雜的應用場景。

此外,DynamIQ big.LITTLE系統還受益於在CPU集群中可配置更大的緩存空間。該緩存空間大小是完全可配置的,進而可以在集群內進行更大量的異構處理,這樣可以減少對外部存儲器的訪問,從而減少運行某些應用程序時系統使用的功耗。這也意味著減少了CPU的數據等待時間,從而在降低功耗的同時提高性能。

DynamIQ big.LITTLE還採用了DynamIQ技術的先進電源管理功能。DynamIQ系統的設計能夠加快在不同CPU電源狀態(例如開機、關機和休眠)之間的轉換速度。這縮短了CPU進入待機模式或掉電模式所花費的時間,從而讓進/出待機狀態的轉換更加高效。此外,還有一項自動內存功耗管理功能,它可以根據CPU上運行的應用程序的類型,智能地調整集群中可用的本地內存量。

總而言之,big.LITTLE改進了受限環境中的功耗和熱效率問題,提高了設備的計算能力,從而為消費者提供了更豐富的用戶體驗。DynamIQ技術讓我們站在了一個全新的異構處理時代。更加重要的是DynamIQ big.LITTLE提高了AR和VR等高性能高級用途的效率。



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