COMPUTEX 2023 : ARM 專家解密全面運算方案 23 方案技術細節,手機突破 8 核條件已具備只待誰會開第一槍

Arm 在 COMPUTEX 介紹全新的全面運算解決方案 23 ( TCS23 )微架構組合,聚焦在新一代 Cortex-X4 、 Cortex-A720 、 Cortex-A520 、 Immortalis-G720 以及 DSU-120 等技術授權,其中由於新一代小核 Cortex-A520 也採用原生 64 位元的 Armv9.2 ,象徵 2023 年採用 TSC23 的 Arm 架構 CPU 也全面邁入原生 64 位元化;在 COMPUTEX 期間專訪 Arm 終端產品事業部產品管理資深總監 Stefan Rosinger 、  Arm 終端產品事業部產品管理總監 Andy Craigen 、 Arm 終端產品事業部產品行銷資深總監 Ian Hutchinson ,由三位專家回答關於 TCS23 產品組合的技術相關問題。

產品組合邁入全 64 位元是因應生態所需, TCS23 CPU 組合足以應對自智慧手機至行動 PC 需求

▲ Cortex-A520 為了節能建議以雙核構成一個 Complex ,但客戶亦可選擇單核構成單一 Complex

Arm 的 TSC23 組合當中,全新的小核(節能核) Cortex-A520 也採用原生 64 位元,主要是因應當前無論智慧手機、 PC 的系統產業逐步轉向 64 位元化, Arm 也藉由將 Cortex-A520 提升至 Armv9.2 進一步提升性能與安全性。 Cortex-A520 仍承襲 Cortex-A510 以執行背景任務的節能運算特性,在 Arm 白皮書的參考設計當中, cortex-A520 與 Cortex-A510 同樣是以兩個核心共享快取與 NEON 擴充指令集構成一個 Complex ,是由於以 Cortex-A520 負責的任務而言共享這些資源對效能影響不大,然而客戶仍能依據需求採用單一核心獨立的 Complex (例如 Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 即是 3 個小核)。

▲ Cortex-A78C 出現的時空情境是當時 DynamIQ 有最多 4 大核的限制

Arm 在 2020 年曾針對 PC 產品公布 Cortex-A78C 架構,不過後續 Arm 並未推出後繼架構; Arm 指出當時由於 Arm 的 DynamIQ 技術仍僅限最多 4 個大核與 4 個小核的 8 核組合,然而 Arm 在 2022 年的 TCS22 推出增訂版的 DSU-110 後,不僅不再限制大核心的容量,同時也使總核心數量進一步提升到 12 核心,今年的 DSU-120 更達到最多 14 核與最大 32MB 快取,使 TCS22 的 CPU 組合能應對自手機至運算級 PC 的需求,就不再需要為了 PC 級所需的效能核心數量提供額外的架構。

Arm 建議手機用 8 核改採 1+5+2 有其道理,認客戶遲早在手機晶片突破 8 核 CPU

▲ Arm 認為以現行高階手機的運作行為採用 1+5+2 比 1+3+4 更有效益

在 Arm 官方關於 TCS23 的部落格,有提到 Arm 對於手機夥伴的 8 核心 CPU 建議配置從當前主流的 1+3+4 希望能轉向 1+5+2 ;筆者向 Arm 進一步追問 1+5+2 配置的優勢, Arm 的回答是以當前高階智慧手機執行的負載情況,大核心( Cortex-A720 )負責的持續負載變得較為吃重,尤其像是手遊、應用 app 等都會需要更多的持續運算效能,增加大核心強化持續負載的效益相當明顯;此外考慮到目前 Cortex-A520 的效能,即便僅配置雙核心,其運算能力足以提供絕多數背景運算的負載需求,在大小核配置不受以往只能最多 4 大核的情形, Arm 認為客戶可以在高階處理器考慮 1+5+2 的組合。(註,高通已先一步於 Snapdragon 8 Gen 2 導入 1+(2+2)+3 組合。

另外,先前傳聞有手機晶片商打算在未來的旗艦級平台導入超過 8 核心, Arm 則認為以無論是 DSU-110 或是 DSU-120 早就打破原本大小核僅能 4+4 且最多 8 核心配置的情況,甫以目前手機所需的運算效能日益吃重,高階手機晶片突破 8 核心應該也是遲早的事情;但 Arm 強調客戶仍需評估怎樣的核心數量與組合才是具備最佳能源效益的,就如同前面提到以現在高階手機運算負載增加大核數量與減少小核數量是一個方向,怎麼做出抉擇就是合作夥伴的智慧。

GPU 會持續為不同層級需求提供架構,在手機上更新 GPU 驅動的效益還不及與引擎、開發者最佳化

▲ Arm 仍將維持 Immortalis 與 Mali 兩種 GPU 產品線的布局

雖然蘋果、高通、三星等客戶紛紛在頂級產品使用自研或非 Arm 的 GPU ,然而 Mali 仍是目前市場上相當主流的 GPU 架構; Arm 表示仍會持續因應市場對 GPU 的需求提供分眾的產品,不會有 Immortalis 問世後就不再更新 Mali 的情況,而 Immortalis 也將秉持以 Arm 最先進的圖形技術與最強大的圖形運算效能為宗旨發展。至於 Mali 則透過不同的核心組合,提供主流市場所需的 GPU 效能。另外現在在 PC 級 GPU 逐漸成為主流的 AI 遊戲幀數增強技術,也將出現在未來的 Immortalis 與 Mali GPU 產品。

雖然相較 PC 主機,手機較少聽到 GPU 提供驅動更新,不過 Arm 每年都會提供 OEM 夥伴數次的 GPU 驅動,只是 OEM 夥伴是否透過 OTA 方式為客戶裝置更新驅動就視客戶的抉擇;然而 Arm 強調他們比較過更新驅動程式以及與遊戲引擎、遊戲開發商合作進行遊戲最佳化,發現透過與引擎、開發者合作進行遊戲最佳化的效益較更新驅動更明顯。

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