解析升级版Arm架构的Cortex-A77-国产单片机代理商

国产单片机代理商深圳英锐恩科技关注到Arm正在实现他们承诺的每年20~25%的CAGR，推出升级版Arm架构的Cortex-A77。Arm如何推动其新微架构的IPC，以及这将如何转化为即将到来的2019年末/2020年初的SoC和器件的实际性能。国产单片机代理商深圳英锐恩科技为您解析。

Deimos转向Cortex-A77

鉴于Arm仍旧保持着每年发布IP的节奏，Cortex-A77的发布并不让人意外。事实上，今天并不是Arm第一次谈论A77：去年8月，Arm在发布2020年前的性能路线图时调侃了CPU核心：

代号为“Deimos”的新款Cortex-A77继承了Cortex-A76的设计，并遵循Arm的发展轨迹，每一代Arm的Austin系列CPU都将带来持续稳定的20-25%的性能提升。

Cortex-A77：顶层概览

Cortex-A77是A76的直接微架构继承者，这意味着新核心在很大程度上保持了前代的特性。Arm指出，构建核心时，供应商可以简单地升级SoC IP，无需付出太多工作。

实际上，这意味着A77在架构上与A76保持一致，仍然是ARMv8.2 CPU核心，旨在与DynamIQ共享单元（DSU）集群内的Cortex-A55小CPU配对。

与前代相比，基本配置特性（如A77的缓存大小）也没有变化：我们仍然看到64KB L1指令和数据缓存，以及256或512KB L2缓存。有趣的是，Arm确实为基础设施Neoverse N1 CPU核心设计了1MB L2缓存选项（它本身来自A76），但选择保留客户端（手机）CPU IP上的较小配置选项。

作为A76的演进，A77的性能提升并不会像预期的那样令人印象深刻，无论是从微架构的角度看，还是从绝对性能的角度看都是如此，因为我们无法期望即将到来新一代SoC有很大的工艺节点改进。

此处，对于大多数客户而言，A77的产品预计仍在7nm工艺节点上，Arm也宣称了与前代类似的3GHz峰值目标频率。当然，由于频率预计不会有太大的变化，这意味着核心+20%的性能提升可以完全归功于IP的微架构变化。

为了实现IPC（每时钟周期指令数）的提升，Arm对微架构进行了重新设计，并引入了一些巧妙的新特性，这通常会增强CPU IP，从而实现更广泛、更高性能的设计。

Cortex-A77巡礼：迈向6-Wide前端

Cortex-A76在微架构方面代表了一种全新的设计，Arm从头开始实现了多年CPU设计的知识和经验。这使得Arm能够设计出一种在微架构方面具有前瞻性思维的新核心。A76旨在作为Austin系列接下来两代设计的基准，即今天的新款Cortex-A77以及明年的“Hercules”设计。

A77推出了新功能，其主要目标是提升微架构的IPC。Arm这一代的目标是继续专注于提供业界最好的PPA，这意味着设计师的目标是提高核心的性能，同时保持A76核心卓越的能源效率和面积特性。

在频率方面，新核心保持在与A76相同的频率范围内，Arm在最佳实现中以3 GHz峰值频率为目标。

作为对微架构变化的概述，Arm几乎触及了核心的每个部分。从前端开始，我们看到了更高的读取带宽，它的分支预测能力翻了一番，新的macro-OP运算缓存结构充当了L0指令缓存，它有更宽的中央核心，解码器宽度了增加50％，新的整数ALU流水线以及改进的加载/存储队列和发布能力。

Cortex-A77今天宣称的变化并不像我们去年在A76上看到的那样大，也不像今天新发布的Arm新ValHall GPU架构和G77 GPU IP那样大。

然而，Arm通过A77成功实现的是继续执行他们的路线图，这在竞争环境中是非常重要的。A76实现了Arm的所有承诺，最终成为一个性能极佳的核心，同时保持了惊人的效率，并在密度上明显领先于竞争对手。在这方面，Arm的主要客户仍然非常注重在他们的产品中拥有最好的PPA，而Arm也在这方面提供服务。

A77的一大惊喜是，它的浮点性能提升了30~35%，比我对核心的预期要高得多，而在移动领域，网页浏览是恰巧是考验浮点运算的杀手级应用，所以我期待着未来拥有A77的SoC会有怎样的表现。

但即使是在整数工作负载中，20~25%的IPC提升也绝对是了不起的改进，我们相信ARM能够保持A76的能效。功耗将略有上升，但我认为业界已经表明，今天的移动设备可以正确处理至少两个更高功率的核心，因此未来的SoC应该继续使用大+中+小CPU配置。

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