昨日,英国芯片设计公司 Arm 公布了其最新 3 款 CPU 和 3 款 GPU 核心设计。

三款新 CPU 分别是旗舰核心 Cortex-X2、高能核心 Cortex-A710、高能效核心 Cortex-A510 CPU,三款新 GPU 核心则覆盖高中端和入门级。

这是继今年 3 月推出十年来最重要的创新 —— 全新 64 位指令集 Armv9、4 月推出基于 Armv9 的首个产品 —— 面向数据中心的 Neoverse N2 之后,Arm 首次展示基于 Armv9 设计的一系列面向消费级移动设备市场的新核心,这些新设计不仅能的大幅提升,而且增加新的安全和人工智能(AI)功能。

也许很多消费者对 Arm 核心并不了解,简单来说,Arm 的设计几乎是每部安卓手机芯片的共同配置。而此次推出的旗舰 CPU 核心,可以说预告了 2022 年旗舰安卓手机的 CPU 能。

新 CPU 核心:旗舰核机器学能提升 2 倍

Arm 今年将推出三款基于 Armv9 指令集的新 CPU 设计:X2、A710、A510,分别对标现有的 X1、A78、A55。

首先是 Cortex-X2,它是 Arm Cortex-X 定制项目的一部分,允许合作伙伴帮助为其特定用例设计专用核心。

作为去年 Cortex-X1 的继任者,它也是 Arm CPU 产品线中最强大的设计,可以用于笔记本电脑等大屏设备。Arm 称,与上一代相比,Cortex-X2 的能将提高 16%,机器学能提升 2 倍。

新款“big”核心 Cortex-A710 则有望比去年推出的 Cortex-A78 提高 10% 的能、30% 的能效、2 倍的机器学能。

相较“big”核心系列一年一迭代,“LITTLE”核心上一次发布还是在 2017 年。

时隔四年,Arm 首次推出了新的“LITTLE”高能效核心 Cortex-A510,该核心将取代自 2017 年推出以来一直用于主要手机的 Cortex-A55 设计。与老款 A55 相比,其能提升 35%,能效提高 20%,机器学能提升 3 倍。

当这些新核心进入芯片后,新的 Armv9 设计将带来能的大幅提升。例如,用在许多最新安卓旗舰手机的高通骁龙 888 芯片,即采用去年旗舰 Arm Cortex-X1 和 Cortex-A78 的部分定制版本作为其四个“大”核心,并使用大约四年历史的 Cortex-A55 设计作为其“LITTLE”核心。三星旗舰芯片 Exynos 2100 也采用类似的配置,并采用了 Arm 的 Mali-G78 GPU 设计。不出意外,这两款芯片的下一代都有望用上新的 Arm CPU 核心设计。

根据 Arm 公布的信息,相较 Armv8.2,由 Armv9 设计(单个 Cortex-X2、三个 Cortex-A710 核心和四个 Cortex-A510 核心)的 CPU 丛簇可以提升高达 30% 的峰值能(得益于 Cortex-X2)、30% 的整体效率(得益于 Cortex-A710)和 35% 的“LITTLE”能(得益于 Cortex-A510)。

A710 保留兼容 32 位,A510 采用新型微架构

三款新 CPU 核心中,X2、A510 都将是纯 64 位,不再兼容 32 位,而 A710 会继续支持 OL0 AArch32。

其中,X2 和 A710 的前端都改进了分支预测,精度更高,错误更少。

凭借 L3 缓存和丛簇设计 DSU-110 的特,单一丛簇(cluster)最多可容纳 8 个 X2 核心,并具有最大 16MB 的 L3 快取能力,使得笔记本电脑 SoC 的设计更具弹,也为其带来跨入高效能 PC 的可能。

A710 核心设计也优化了与 DSU 的联系,与 DSU、内存之间的延迟更低。

A510 则采用了一个混合核心微架构(merged core microarchitecture)新设计,可将 2 个 A510 组合成一个群组,单一 CPU 可由多个群组构成,从而实现更加弹化的结构设计。

新 GPU 核心:旗舰级游戏能提升 20%

Arm 还将推出 3 款新 GPU:旗舰产品 Mali-G710、中端产品 Mali-G510、入门级 Mali-G310。

其中,旗舰产品 Mali-G710 将带来 20% 的游戏能提升、20% 的能效提升、35% 的机器学能提升。

Mali-G510 为更高价比设备的中档选择,可将能提升 100%,能效提升 22%,机器学能提升 100%。

入门级 Mali-G310 可将纹理处理能力提升高达 6 倍,Vulkan 能提升 4.5 倍,安卓 UI 内容处理能力提升 2 倍。

结语:最早预计 2022 年初落地

Arm 的总体目标是为广泛的用例提供各种设计。计算机可能更多地依赖 Arm 的 Cortex-X2 CPU 和用于图形处理的独立 GPU 解决方案,先进的智能手机将采用基于 Arm 系列 CPU 设计的 CPU 丛簇和 Mali-G710 GPU,对能需求较低的智能手表可能采用 Cortex-A510 和 Mali-G310。

新的 Arm 设计还需要一段时间才能出现在手机或设备上:Arm 仍然需要将设计交给合作伙伴,然后合作伙伴需将它们引入自己的芯片产品,然后将这些芯片提供给手机制造商。

因此,新的 Arm CPU 和 GPU 设计可能要到 2022 年初才会应用在新款手机上,并且前提是持续发酵的全球芯片短缺不会影响明年产品的推出。