Cortex-X2, Cortex-A710, Cortex-A510 e nuove GPU Mali: il futuro è ARMv9

Sul finire di marzo ARM annunciò l'arrivo di ARMv9, la nuova ISA (Instruction Set Architecture) su cui l'azienda e i suoi partner baseranno i progetti dei prossimi dieci anni per soddisfare le necessità di svariati settori tecnologici, da quello degli smartphone fino al mondo dei computer, dalle smart TV agli indossabili, dagli smart speaker fino arrivare al mondo dei server. Dopo averci dato un'infarinatura sui capisaldi di ARMv9, l'azienda britannica ha finalmente diffuso qualche dettaglio in più sui suoi progetti, partendo da tre nuove generazioni di core che i partner potranno usare nei loro SoC a partire dal prossimo anno.

Cortex-X2, Cortex-A710 e Cortex-A510

Cortex-X2 è un core ad alte prestazioni che troverà spazio non solo sui futuri smartphone ma anche nel mondo dei notebook. Rispetto al predecessore Cortex-X1, ARM indica di un progresso prestazionale del 16%, ma in una slide dichiara prestazioni il 30% maggiori rispetto "agli attuali smartphone Android di punta": in questo caso s'intende il raffronto tra un ipotetico chip composto da un core Cortex-X2, tre Cortex-A710 e quattro Cortex-A510 e un SoC basato sui core attuali.

Il programma Cortex-X, lo ricordiamo, è nato per offrire ai partner ulteriori possibilità di personalizzazione e differenziazione rispetto a quelle garantite dai core Cortex-A, permettendo così di realizzare SoC con prestazioni ancora più spinte per specifici casi d'uso, senza badare troppo al rapporto tra prestazioni, consumi e area (PPA - performance, power and area).

La nuova offerta di ARM prosegue con Cortex-A710, un core ad alte prestazioni (nel gergo dell'azienda un "big core") in grado di offrire un miglioramento prestazionale del 10% rispetto al core Cortex-A78, garantendo allo stesso tempo un progresso sul fronte dell'efficienza energetica del 30%. Questo core sarà affiancato dal nuovo Cortex-A510, il primo core ad alta efficienza (LITTLE core) da quattro anni a questa parte, successore del diffusissimo Cortex-A55. 

A510, secondo l'azienda, fornirà miglioramenti prestazionali fino al 35%, un'efficienza superiore del 20% e un progresso delle prestazioni nel machine learning di ben tre volte. "Queste prestazioni si avvicinano a quelle delle precedenti generazioni di big core di solo pochi anni fa, il che lo rende ideale per smartphone e dispositivi domestici e indossabili", assicura il progettista britannico.

Cortex-A510 rappresenta la novità più importante delle tre e continua a presentarsi con una pipeline in-order a fronte della pipeline out of order dei progetti più complessi. ARM ha inoltre dichiarato che dal 2023 tutti i core "big" e "LITTLE" saranno solo a 64 bit, per cui ARM dirà addio ai 32 bit e così dovranno fare i suoi partner, con l'ecosistema di app che dovrà adeguarsi entro la fine di quest'anno.

Dei tre progetti svelati, non tutti sono però solo a 64 bit: l'A710 supporta ancora i 32 bit per rispondere alle necessità del mercato cinese dove il mercato delle app non è ancora omogeneo e pronto a passare totalmente ai 64 bit. Il prossimo anno potremmo quindi vedere SoC nei quali solo metà dei core potrà eseguire app a 32 bit, impossibilitate a girare sull'A510 e sui core ad alte prestazioni X2. Fortunatamente, il supporto ai 64 bit da parte delle app più diffuse in Europa non desta preoccupazioni.

L'altro aspetto interessante del nuovo Cortex-A510 è che la capacità di condividere cache L2 e pipeline FP/SIMD con un secondo core, un approccio che ARM ha chiamato "merged core" per offrire migliori prestazioni ed efficienza. L'idea ricorda il "Clustered Multithreading" (CMT) dell'architettura Bulldozer di AMD (proposta su PC nel 2011) anche se con delle differenze nel funzionamento.

La spina dorsale dei futuri SoC ARMv9 sarà rappresentata da una nuova DynamIQ Shared Unit chiamata DSU-110. Una DSU, nel gergo di ARM, è l'insieme di cache L3, logica di controllo e interfacce esterne. Per quanto concerne la nuova soluzione, ARM afferma che offrirà scalabilità, prestazioni maggiori grazie al supporto di un massimo di 8 core Cortex-X2, sicurezza e capacità di machine learning, assicurando al tempo stesso efficienza.

GPU: ARM Mali-G710, G610, G510 e G310

Per quanto concerne le GPU, ARM ha in cantiere diverse soluzioni che vedremo a bordo dei progetti di partner. ARM Mali-G710 è la soluzione più potente, pensata per gli smartphone migliori e il mercato dei Chromebook. In termini prestazionali ARM assicura il 20% di prestazioni in più nei videogiochi più complessi rispetto alle migliori soluzioni odierne, ma anche un miglioramento del 35% nei carichi di machine learning (effetti e miglioramenti di foto e video).

Mali-G610 offrirà tutte le funzionalità di G710, ma ovviamente perderà qualcosa dal punto di vista prestazionale per contenere i costi. ARM non ha purtroppo indicato le effettive differenze. C'è anche Mali-G510, una GPU presentata come il "perfetto bilanciamento tra prestazioni ed efficienza" per smartphone di fascia media, smart TV di punta e set-top box. Si parla di un miglioramento delle prestazioni del 100% rispetto alle soluzioni attuali, anche nei carichi di machine learning e un risparmio energetico del 22%.

Infine, ecco Mali-G310, la prima GPU di fascia bassa basata su architettura Valhall. Questa GPU è pensata per offrire un buon connubio di tecnologie senza far lievitare i prezzi eccessivamente e contenendo le dimensioni il più possibile: secondo ARM la vedremo su smartphone entry-level, dispositivi di realtà aumentata e indossabili.