ARM en 2014 et au-delà - l'avenir de la technologie mobile

Points de discussion du matériel tournent souvent autour de ce que les grands noms de la fabrication de puces, Qualcomm, Samsung, MediaTek, etc, se préparent pour leur nouveau SoC plus tard cette année et en 2015, mais la véritable force motrice derrière notre technologie de processeur mobile est le bras. BRAS's processeur conçoit puissance un grand nombre de dispositifs, à partir de votre Tablette Nexus à Samsung smartwatch. Pour mieux comprendre où notre industrie se dirige bien-aimée, nous allons jeter un oeil à ce que ARM a prévu pour nos futurs smartphones et ordinateurs vestimentaires.

Nouveau CPU et le passage à 64 bits

Technologie de processeur mobile a parcouru un long chemin de ce que, une fois alimenté les premiers smartphones d'antan. Ces jours-ci, les utilisateurs exigent une gamme diversifiée de tâches à partir de leurs appareils. Il ya la foule enthousiaste qui réclament des niveaux toujours plus élevés de performance, tandis que les niveaux de performance de smartphones existants sont déjà adapté pour la grande majorité de la journée à des tâches quotidiennes. Pour ce dernier groupe de consommateurs, des améliorations dans l'efficacité énergétique et de la vie de la batterie sont plus importants. Dans la poursuite de la performance et de l'énergie amélioration de l'efficacité, ARM a déjà développé sa prochaine génération modèles de processeur pour une utilisation dans les appareils mobiles. Nous sommes déjà en anticipant les premiers smartphones Android qui font usage de ARM le plus récent 64 bits ARMv8 l'architecture, et Cortex A53 et A57 cœurs de processeur. Pour un résumé, voici ce que nous pouvons attendre de nouveaux cœurs de processeur ARM, qui devraient arriver dans les appareils vers la fin de cette année. Nouveaux cœurs de processeur ARM arrivent avec mise à jour ARMv8-Une architecture de l'entreprise, qui conserve la compatibilité avec l'architecture 32 bits ARMv7 répandue. ARMv8 est livré avec deux états d'exécution, qui contrôlent les largeurs des registres, des jeux d'instructions, etc. Tout d'abord, il ya le AArch32 (A32) et T32 jeux d'instructions, qui conservent la compatibilité avec le 32 bits ARMv7-A architecture existante et le 16/32 -BIT état Thumb2 qui est fréquemment utilisé dans ARMv7 à diminuer l'empreinte mémoire. Incidemment, le jeu d'instructions Thumb2 est le même que celui utilisé dans les processeurs Cortex-M, on retrouve souvent dans les produits portables, micro-contrôleurs embarqués, et les dispositifs IdO. Toutefois, en raison de certaines modifications apportées à A64 et A32, les logiciels écrits pour AArch32 ne sera pas compatible avec les implémentations ARMv7-A. Le deuxième état est AArch64 (A64), qui inclut l'on parle beaucoup plus de l'exécution et des instructions 64-bit. A64 est entièrement distinct de AArch32, et rend l'utilisation d'un format légèrement différent et de nouvelles tables de décodage. A64 introduit également une nouvelle exception et un modèle de privilège pour les développeurs.

Autrement dit, l'introduction de 64 bits se prête à une meilleure efficacité dans des domaines comme le multitâche, les tests de stress, et le regroupement, ainsi que la possibilité d'accéder à plus de 4 Go de RAM, si désiré. Largeur 64 bits permettra également le processeur de traiter avec des pièces complexes de l'information de manière plus efficace, ce qui fournira des améliorations de performances pour des logiciels spécifiques, ainsi que des améliorations de performance générale. L'informatique 64 bits va arriver dans l'espace Android avec le lancement du nouveau matériel et le récemment annoncé Android L système d'exploitation, qui est prévue pour apparaître cet automne. Pour les développeurs, le passage au 64 bits aidera à la création de logiciels et de développement de jeux plus intensive mathématique basé.

L'architecture ARMv8 ajoute également dans une sélection de nouvelles extensions, y compris Neon - le moteur 128 bits SIMD d'ARM, extensions cryptographiques, ainsi que plusieurs autres. Pour aider dans la transition vers une nouvelle architecture 64 bits, ARM a déjà mis à jour son propre compilateur pour soutenir ARMv8-A, et a prête également assistance aux gcc avec le support de son jeu de AArch64. ARM a également publié une série de correctifs qui implémentent noyau support du noyau Linux pour AArch64 trop, même si nous devrons attendre et voir ce qui se passe avec Android. ARM a également été mise à jour de ses outils de développement pour les développeurs qui cherchent à faire usage de ses nouveaux noyaux, y compris son studio de développement DS-5. Ok suffisante de l'entreprise de l'architecture, ce que sur les processeurs physiques? Qu'est-ce que tout cela signifie pour les consommateurs? En commençant par le haut de gamme Cortex-A57 coeur, ARM vise le consommateur plus exigeant de smartphone, quelqu'un qui est intéressé par la modification de leur contenu des médias, le multitâche productive, et ceux qui sont après, une expérience plus riche de jeu plus lisse. Ainsi que la nouvelle architecture ARMv8, ARM est upping la performance de pointe de ses processeurs une fois de plus avec le processeur Cortex-A57. ARM prévoit que sa nouvelle puce pourrait offrir entre 20 à 55 pour cent plus de performance sur son processeur Cortex-A15 existante haut de gamme conçu sur le même noeud de traitement. Les plus rapides gains de performance seront vus lors de l'exécution du noyau en mode 64-bit, mais en mode 32 bits devraient encore voir des gains de performance dans la région de 20 à 30 pour cent. Une fois ses partenaires de puces commencent à se déplacer vers les nœuds de production plus petites, cependant, ARM prévoit que la performance pourrait doubler son processeur line-up actuel. L'autre noyau de CPU de la gamme est le processeur Cortex-A53, qui est conçu pour être une efficacité énergétique design plus pour répondre aux exigences de l'utilisateur de smartphone plus conservatrice. En d'autres termes, quelqu'un qui préfère la vie de la batterie supplémentaire, plutôt que la foudre photo rapide édition. 

Comparer la performance du dernier appareil de HTC par rapport au premier appareil Android, (nous parlons) 40 fois les performances du processeur. Pour porter à cette croissance sur l'avenir est une tâche très difficile en effet.

Le Cortex-A53 fait usage de la même ARMv8-A architecture, mais est ciblé comme un successeur de l'énergie efficace Cortex-A7. ARM suggère que l'A53 va consommer moins d'énergie tout en offrant des performances légèrement au-dessus de son processeur A9 existante, qui était à la base de fleurons un peu plus âgés, comme le quad-core Samsung Galaxy S3. ARM offre beaucoup de choix à ses partenaires de fabrication de SoC, derniers processeurs de l'entreprise peuvent encore profiter de configurations big.LITTLE, et peuvent évoluer tout le chemin jusqu'à 16 configurations de base pour la conception de serveurs. Qualcomm a déjà annoncé que ses SoC Snapdragon 410, 610 et 615 vont utiliser Cortex A53 d'ARM, tandis que son haut de gamme 808 et 810 seront utiliser des combinaisons big.LITTLE de Cortex A53s et A57s pour des performances de pointe plus élevée. Non seulement cela, mais ARM a également conçu ses processeurs avec la possibilité de partager un cache de mémoire cohérente avec le Mali unités de traitement graphique ARM, ce qui ouvre le monde des GPU de calcul sur les appareils mobiles.

Mali converge sur Midgar

Cela nous amène à l'un des prochains grands domaines d'intervention pour ARM, traitement graphique. Avec plus de pixels étant poussés dans nos affichages et utilisateurs exigeants une meilleure qualité vidéo et le contenu de jeu sur leurs appareils mobiles, les GPU sont en passe de devenir parties de plus en plus importantes de nos appareils mobiles. Nous allons certainement avoir besoin de beaucoup plus de puissance graphique pour soutenir 2K et 4K affiche et le contenu, sans parler de tout potentiel de jouer à des jeux à ces résolutions. Est chaud sur cette tendance ARM trop bien, ayant annoncé sa dernière gamme de GPU Mali à la fin de l'année dernière. Le prochain Mali-T-760, futur volet phares graphique ARM, bénéficie d'une augmentation de 400% de l'efficacité énergétique par rapport à la Mali-T604, ainsi que des performances accrues au cours de la génération précédente et une évolutivité jusqu'à 16 cœurs. Le milieu de gamme T-720, quant à lui, offre un rendement coup de pouce de 150% au cours de la populaire Mali-400. Cependant, ces GPU ne seront pas apparaissent dans les smartphones jusqu'en 2014. Avec ses dernières générations de GPU, ARM va unifier ses hautes performances et de milieu de gamme des motifs sur l'architecture unique Midgard. Midgard est conçu autour de plusieurs concepts émergents pour mobile, y compris les GPU de calcul, une architecture 64 bits native, réduction de la latence mémoire, l'efficacité énergétique, et de la gestion de l'emploi, ainsi que le coup de pouce d'habitude dans des performances de pointe. La gamme Mali-T700 d'ARM des GPU appuiera également une gamme de API graphique, y compris OpenGL ES 3.1 / 3.0 /2.0 / 1.1, Microsoft Windows Direct3D 11.1, le profil complet OpenCL 1.1, et renderScript / FilterScript.

GPU ne sont pas seulement utilisés pour le jeu rendant ces jours. GPU calcul est de plus en plus commun pour certaines tâches, et peut produire jusqu'à quatre fois la performance par rapport à l'utilisation du CPU pour la même tâche. Les exemples incluent le traitement d'image, des soins du visage et la reconnaissance vocale, la cryptographie, les moteurs de la physique, et la réalité augmentée. La série Mali-T600 d'ARM des GPU a été le premier à apporter GPU de calcul à plate-forme mobile d'ARM par le soutien à OpenCL, et ARM semblent croire fermement que l'union encore plus étroite entre tous les composants d'un SoC complété jouera un rôle de plus en plus important dans le développement intelligent A l'avenir.

BRAS Systèmes cohérents (Heterogeneous Computing)

Alors qu'il est facile de se laisser emporter parler des vitesses et des améliorations CPU et GPU horloge, il ya beaucoup plus qui va dans une puce de système complet. Bien que ARM ne fabrique pas les SoC lui-même, la société se consacre à aider les fabricants de construire des systèmes sur puce plus efficaces. 

Au cours des 2-6 prochains mois, nous arrivons à ce point de transition où nous avons la performance de calcul assez pour le jour les tâches quotidiennes. (À l'avenir), il est pas tellement les performances du processeur qui va augmenter, mais des améliorations globales dans le SoC lui-même.

Informatique hétérogène semble être la fin du jeu pour la prochaine génération de composants SoC ARM. En informatique hétérogène, nous entendons un système complet qui peut utiliser plusieurs processeurs à la fois pour effectuer des tâches spécifiques de manière plus efficace. La vidéo ci-dessous montre mieux que je peux expliquer. ARM, avec d'autres grands noms comme AMD et Qualcomm, sont des membres éminents de la Fondation de l'Architecture système hétérogène. Conceptions SoC actuels ont déjà tous les composants nécessaires pour des tâches spécialisées, nous utilisons déjà processeurs, DSP, et GPU pour leurs propres avantages, mais même une plus grande coopération entre les processeurs peuvent même conduire à une plus grande efficacité. Il devient évident que les développeurs ne peuvent pas garder jetant des vitesses d'horloge plus élevées à la demande des consommateurs pour des performances toujours plus haut. Nous sommes actuellement sévèrement limitée par la quantité d'énergie de la batterie nos dispositifs intelligents peuvent contenir. Au lieu de cela, les développeurs de matériel devront trouver de nouvelles façons de faire sortir la puissance maximale tout en rendant leurs piles durent aussi longtemps que possible.

la technologie big.LITTLE est probablement l'exemple le plus manifeste d'un type de système hétérogène, où éconergétiques-noyaux, tels que le Cortex-A7 ou A53, sont utilisés pour des tâches moins exigeantes et peuvent aider à maintenir la consommation d'énergie vers le bas, tout en remettant la lourds de levage Cortex-A15 ou A57 processeurs lorsque le traitement grognement supplémentaire est nécessaire. De même, le GPU de calcul vise à prendre la souche loin de la CPU si le GPU peut effectuer la tâche plus efficacement. Le Midgard Job Manager, qui gère GPU chargement et le pouvoir d'équilibrage, est également conçu pour garder le plus efficacement possible le GPU tourne.

La mémoire est aussi un autre problème majeur avec les appareils portables, mais il est souvent négligé. Bien que les consommateurs pourraient être exigeants 3 Go ou 4 Go de RAM smartphones et mémoires internes plus grandes, tout cela a un impact énorme sur la vie de la batterie des appareils. Lecture et écriture de la mémoire prend un peu juste de la puissance de la batterie, donc les fabricants de matériel ne veulent pas comprendre plus ils ont besoin. La clé de l'efficacité informatique hétérogène est une mémoire partagée à haute largeur de bande, qui répond aux exigences de faible consommation d'énergie des appareils mobiles. La mémoire cache partagée de ARM entre ARMv8-A CPU et GPU Midgard est une solution possible à ce problème. Un autre est les investissements de bras dans la compression de tampon de trame avec Adaptable Scalable Texture Compression (ASTC), une compression sans perte qui permet aux développeurs d'utiliser beaucoup moins de mémoire lorsque vous déplacez des données graphiques d'un endroit à l'autre. Bien que tu ne vas pas en entendre parler sur toutes les fiches techniques de smartphones, la technologie d'interconnexion CoreLink ARM est susceptible de jouer un rôle crucial dans l'optimisation de systèmes sur puce achevés. Il fournit la pleine cohérence de cache entre deux clusters de processeurs multi-core, y compris le soutien pour la technologie big.LITTLE, sa gamme de GPU Mali T-600, et une gamme de périphériques d'E / S, y compris le modem et WiFi tous les composants importants. Le concept clé, est de maximiser l'efficacité de la circulation et le stockage des données, en offrant les performances nécessaires à la puissance la plus faible possible.

Mise sous tension une nouvelle gamme de idées de produits

La chose importante à retenir est qu'il ne soit pas un bras, mais ses partenaires de silicium comme ST, Freescale, Qualcomm et MediaTek qui vont être en œuvre ces idées, ou peut-être même leurs propres visions. Une partie de l'évolution vers des conceptions plus efficaces sera vers le bas pour les fonderies, ainsi que les concepteurs de processeurs. Les capacités de production sont également fixés pour améliorer au cours de cette année et la suivante, avec les fonderies enfin poussant 20nm SoC ARM mobiles viennent 2015. Ce devrait conduire à des améliorations des performances et de consommation d'énergie fortes sur le processeur line-up actuel. À l'extrémité supérieure du marché, nous sommes susceptibles de voir plus de technologies propres de ARM faire leur chemin dans nos appareils, y compris plusieurs configurations big.LITTLE et les solutions éventuellement hétérogènes qui peuvent faire une meilleure utilisation de la puissance du GPU en constante amélioration trouvé dans notre dispositifs intelligents. Bien évincer plus de performance devient une tâche difficile ces jours-ci, de l'énergie et de performance efficacités sont toujours là à faire.

Alors que Qualcomm utilise les dessins de bras dans la poursuite des spécifications supérieures, MediaTek et d'autres marchés de masse chinois développeurs SoC sont poussant les prix chemin vers le bas à l'extrémité inférieure du marché. Nous avons déjà vu nos premiers 60 $ smartphones, et Firefox est de repousser les limites de prix à la marque de 25 $. L'industrie est également de voir un grand nombre de développeurs de produits ramasser inférieure puissance Cortex-M de la gamme de processeurs ARM pour construire la prochaine génération de produits et smartwatches portables, de la Samsung Gear 2 au Fitness Tracker Fitbit. Nous avons déjà couvert ARM et wearables assez longuement, mais il est important de noter que la société est non seulement axé sur le marché des smartphones ces jours.

Il ya beaucoup de possibilités de développement à avoir, à la fois pour ARM et les développeurs, dans les dispositifs portables et Internet croissantes des marchés Things. Vaste gamme de processeurs ARM sont également trouver des utilisations dans un éventail de nouvelles applications intelligentes, de l'industrie automobile d'un téléviseur connecté au web et les décodeurs. Il ya une bonne raison pour laquelle ARM est devenu un leader dans le marché du mobile. La combinaison de technologies de pointe et un modèle d'affaires raisonnable qui permet aux fabricants de répondre aux demandes des consommateurs de l'entreprise a veillé à une vaste gamme d'implémentations de processeur pratiques au cours de la dernière décennie. Heureusement, ARM et ses partenaires ne semblent pas se ralentir non plus, car nous semblons être dans une nouvelle vague de l'innovation au cours des deux prochaines années.