ARM выпустила процессоры нового поколения, которые ускорят искусственный интеллект в 50 раз

Интеграция Техника
мобильная версия
, Текст: Владимир Бахур
ARM представила два первых процессорных ядра Cortex-A75 и Cortex-A55 с новой архитектурой DynamIQ, а также новую графику ARM Mali-G72. Компания обещает 50-кратный рост производительности в области ИИ и универсальность использования – от смартфонов до серверов.

Первые процессоры нового поколения

Компания ARM, ведущий мировой разработчик процессоров для мобильных устройств, представила два первых процессорных ядра Cortex-A75 и Cortex-A55 на базе новой мультиядерной процессорной микроархитектуры DynamIQ, которая на ближайшие годы станет основой всех новых процессоров семейства Cortex-A.

Новая микроархитектура DynamIQ, впервые представленная компанией в марте 2017 г., пришла на смену предыдущей технологии big.LITTLE, впервые представленной ARM в 2011 году и успешно зарекомендовавшей себя за пять с лишним лет. В ARM отмечают, что DynamIQ является дальнейшим эволюционным развитием идей и технологий big.LITTLE.

По словам представителей ARM, новые процессорные ядра Cortex-A75 и Cortex-A55 с технологией DynamIQ обеспечат оптимизацию для 50-кратного повышения производительности вычислений в области искусственного интеллекта в течение следующих трех-пяти лет, и 10-кратное увеличение производительности с применением интегрированных аппаратных акселераторов.

Новые процессорные ядра ARM Cortex-A75 и Cortex-A55

В ARM подчеркивают, что в отличие от прежнего позиционирования своих вычислительных ядер для определенных узких рынков – например, для мобильных устройств, с выпуском микроархитектуры DynamIQ компания начинает переход к гибкой универсальной платформе с огромными возможностями масштабирования, поддерживающей интеллектуальные решения для практически любых применений, от облаков и сетей до гаджетов.

Нандан Найямпали (Nandan Nayampally), глава ARM Compute Products Group, отметил: «По мере усложнения вычислительных систем, нам необходимо переосмысление мультипроцессорной обработки данных. Это означает не только гибкую обработку данных в CPU, но также совершенствование и интеграцию гетерогенных вычислений в виде, более близком к разнообразным, дифференцированным решениям. С новой архитектурой вы можете настраивать производительность как на уровне кластеров, так и отдельных процессорных ядер, устанавливая для каждого подходящий уровень производительности и характеристик потребления энергии».

DynamIQ выводит возможности big.LITTLE на новый уровень

Вместе с первыми процессорными ядрами Cortex-A на платформе DynamIQ компания также представила новое графическое ядро ARM Mali-G72. Список улучшений новой графики включает расширенную поддержку игровых и VR-технологий, а также специфические возможности в области машинного обучения.

Новая графика ARM Mali-G72

Графика ARM Mali-G72 ориентирована на использование в мобильных устройствах премиального сегмента и обещает увеличение производительности на 40% по сравнению с предыдущим поколением.

Обновленное семейство процессорных ядер Cortex-A: что нового

Процессорная технология DynamIQ унаследовала от архитектуры предыдущего поколения ARM big.LITTLE проверенную временем организацию вычислительных мощностей – когда экономичные процессорные ядра сочетаются в одном кристалле с несколькими высокоэффективными ядрами. Это позволяет сконструировать мобильный процессор, способный при необходимости значительно наращивать производительность, и экономить заряд батареи мобильного устройства в остальное время.

Особенности архитектуры новых процессорных ядер Cortex-A

Развивая идею «правильный процессор для правильной задачи», архитектура DynamIQ поддерживает до 8 процессорных ядер на один вычислительный кластер, при этом кластеров в финальном чипе может быть практически бесконечно много.

Каждый вычислительный кластер, в свою очередь, обеспечивает определенный уровень производительности. В отличие от традиций big.LITTLE, где использовалось только попарное ускорение мощных и экономичных ядер (2+2, 2+4, 4+4 и т.п.), архитектура DynamIQ может работать с любыми сочетаниями экономичных и мощных ядер – от 1+3 или 1+7 до любых других.

Более гибкая работа вычислительных кластеров нового типа

Благодаря микроархитектуре DynamIQ, каждое ядро кластера может иметь различные показатели производительности и энергопотребления. Новая архитектура DynamIQ также поддерживает ряд новых инструкций, оптимизированных для ускорения процесса машинного обучения и для работы с приложениями искусственного интеллекта.

Специфика микроархитектуры DynamIQ

Дополнительную гибкость новой вычислительной архитектуре придает переделанная подсистема памяти, которая обеспечивает более быстрый доступ к данным при одновременном снижении энергопотребления. 

Архитектура DynamIQ способна обеспечить низкое энергопотребление благодаря быстрому переключению между различными уровнями состояния и точному управлению уровнями производительности.

Особенности ARM Cortex-A75

Производительное процессорное ядро ARM Cortex-A75 обеспечивает значительный прирост производительности и энергоэффективности по сравнению со своими предшественниками Cortex-A72 и Cortex-A73. Чип обладает улучшенной примерно на 20% производительностью при работе с целыми числами, значительными улучшениями при работе с числами с плавающей запятой и задачами с большой нагрузкой на подсистему памяти. 

Для процессора Cortex-A75 характерна пиковая производительность при однопоточных нагрузках благодаря наличию симметричного трехстороннего суперскалярного конвейера варьируемой длины с полностью произвольной (out-of-order) выборкой команд. 

Ядра Cortex-A75 обладают распределенным кластером кэша L3, поддержкой асинхронных частот и практически независимых напряжений питания для различных ядер внутри многоядерного процессора или кластера. Ядра Cortex-A75 также оснащены отдельной кэш-памятью L2 на каждое ядро с уменьшенной вдвое латентностью по сравнению со своими предшественниками.

В сочетании с распределенным модулем DynamIQ (DynamIQ Shared Unit, DSU), процессор Cortex-A75 позволяет обеспечить необходимый уровень производительности для широкого спектра системы и рынков – от смартфонов и умных домов до серверов и автомобильной электроники.

Благодаря базовому исполнению на уровне микроархитектуры ARMv8-A, вычислительные ядра Cortex-A75 обладают полной обратной совместимостью со всей экосистемой операционных систем, инструментов и приложений, разработанных для этой платформы, обеспечивая в то же время новые возможности для разработчиков систем с искусственным интеллектом. 

Особенности ARM Cortex-A55

Экономичное процессорное ядро ARM Cortex-A55, по данным компании, обеспечивает лучшее в серии сочетание энергоэффективности и производительности в своем классе. Чип также базируется на технологиях DynamIQ и архитектуре ARMv8-A с поддержкой самых последних ее расширений в области машинного обучения. 

Ядро Cortex-A55 обеспечивает на 18% лучшую производительность при работе с целыми числами, на 20% с числами с плавающей запятой, на 40% при расчетах NEON SIMD, на 15% при работе с JavaScript и на 200% при расчетах с большой нагрузкой на память при уменьшенном на 15% потреблении энергии по сравнению со своим предшественником Cortex-A53. 

Ядро Cortex-A55 также обладает интегрированным конфигурируемым кэшем L2 на каждое ядро с более чем на 50% сниженной латентностью при обращении к подсистеме памяти. Ядра Cortex-A55 поддерживают кэш-память L3, распределяемой на кластер из 8 ядер. 

На горизонте – новый мобильный флагман Qualcomm Snapdragon 845

В Сети уже появилась информация о том, что в Qualcomm работают над созданием следующего за Snapdragon 835 нового флагманского 8-ядерного процессора Snapdragon 845, выполненного на представленных сегодня ядрах Cortex-A75 и Cortex-A55. По аналогии с чипом Snapdragon 835, новый Snapdragon 845 также будет производиться с нормами 10-нм техпроцесса.

Для Snapdragon 845 ожидается рост производительности примерно на 30% при однопоточных вычислениях и ориентировочно на 70% при мультипоточных вычислениях. 

Сроки официального анонса чипа Snapdragon 845 пока не известны, но аналитики прогнозируют это событие на конец 2017 г. 

Первые смартфоны на DynamIQ: уже в 2018

По данным ARM, компания в последние четыре года поставила своим партнерам порядка 50 млрд 64-битных чипов, и в следующие пять лет планирует как минимум удвоить это число. Ожидается, что большинство из этих 100 млрд чипов, которые компания планирует поставить до 2021 года, будут ARM-ядрами на основе Dynamiq или из экономичных семейств Cortex-R и Cortext-M. 

Планы ARM и партнеров по выпуску нового поколения смартфонов

Согласно заявлению ARM, компания работает с «многочисленными партнерами» над практическим внедрением технологий DynamIQ. По мнению представителей руководства ARM, микроархитектура Dynamiq может появиться во множестве различных смартфонов в ближайшие два года.