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Arm全面进化:CPU超越酷睿i7、GPU光追性能猛增3倍
(2024年12月21日更新)

作为移动芯片领域的王者,Arm每年都会带来新的CPU、GPU、互联网技术方案最近推出了全新的技术方案Arm TCS22,即2022年的综合计算解决方案,包括一系列IP组合。

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CPU方面是全新旗舰超大核心Cortex-X3、大核心Cortex-A715和升级版的小核心Cortex-A510(名字没变)。

GPU方面是旗舰级首次支持硬件光跟踪Immotalis-G715、高端的Mali-G715、高端的Mali-G615。

互连是升级版。DSU-110。

接下来,让我们分别看看变化。

【CPU:超大核性能提高25%,三个核心组合更灵活。

2021年3月底,Arm全新的正式发布Armv9指令集被称为未来10年最重要的创新和移动计算的基石。

Armv9重点加强矢量计算(SVE2指令集)、机器学习、数字信号处理、加强安全,继续提高性能,被称为IPC未来两代性能将提高30%以上。

当然,它完全向下兼容Armv8。

Armv9指令集的Cortex-X骁龙8/骁龙8 、天玑9000/天玑9000 应用于旗舰移动处理器,此次发布为新一代Cortex-X3。

Cortex-X3.架构设计的变化相当深刻和广泛。例如,解码器的周期指令从5个增加到6个,乱序执行窗口从288个增加到320个, ALU从4个到6个,二次缓存容量从512KB翻番到1MB,32位指令集不再支持。

性能方面,3.3GHz频率、1MB二级缓存、8MB基于三级缓存的配置Cortex-X与安卓旗舰处理器相比,最多提高25%。

3.6GHz频率、1MB二级缓存、16MB在三级缓存的配置下,主流笔记本处理器(Intel i7-1260p)单核性能最多高出34%。

Cortex-A与去年相比,715注重性能与能效的平衡Cortex-A710能效在同等性能下提高20%,在同等功耗下提高5%。

同时,它已经达到了上一代超大核Cortex-X性能水平1。

对了,A也只支持64位指令集。

Cortex-A510名没变,性能也没变,但能效提高了5%,应与更新制造工艺相结合。

同时,它也是保留32位指令集支持的唯一核心。如果一款App还没有升级到64位,以后只能靠小核心执行,效率必然会大大降低。

Arm也旨在通过此举加速行业向64位的转型。

另外,DSU-110互联单元也更加强大灵活,支持核心数量增加50%,如Cortex-X最多12个核心,16个MB三级缓存还支持更多指令集。

big.LITTLE大小核的组合也更加灵活丰富,同样的1 3 4,X3 A715 A与去年相比,510的组合是去年的X2 A710 A510性能可提高12%。

1 4 4则可比1 3 4性能最多提高21%,21% 2 最多可提高23%,第一次加入8 4 0这种组合,面向中高端笔记本,性能高出120%。

总体而言,Cortex CPU今年的升级相对正常。X3、A715是预期的对位升级,A510本身几乎没有变化。

但是,结合新的DSU-三个核心配置更加灵活多变,能够满足不同设备和应用场景的不同需求,包括在笔记本领域继续竞争Intel、AMD x86双雄。

【GPU:首次迎来硬CEL代理件光追 名字变了

Arm Mali GPU凭借与Cortex CPU整合优化和持续迭代升级已成为移动行业的绝对主流,出货量全球领先,累计超过80亿。

这一次,Arm GPU旗舰车型放弃了超级变脸Mali传统名称改为新的Immortalis第一款型号Immortalis-G715”。

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改名的主要原因是基于硬件的光跟踪首次支持,和NVIDIA、AMD、Intel进入光追时代的高性能显卡。

当然,Arm GPU不是第一个支持光追的移动产品,Imagination以前做过,但两家公司的影响力却不一样,Imagination到目前为止,光追方案还没有落地。

其实,去年的Mali-G710已经支持软件光追,联发科天竺9000开启此功能并用于OPPO Find X5 Pro今年升级为硬件光追级为硬件光追。

当然,光跟踪非常消耗硬件和软件资源,通常会大大增加功耗Arm宣称,Immortalis-G715光追单元只占着色器核心面积的4%左右,功耗很低,带来了3倍以上的性能提升(比较软件光追)。

以下是Arm官方给出的光追效果对比图,右半部分是打开光追,可以看到丰富清晰的反射和阴影,与非光追不同。

当然,性能、功耗、效果都有待实际考验。

VRS可变刷新率也成为标配,同样追上了NVIDIA、AMD、Intel的脚步。

该技术属于DX简单地说,12类可以改变单帧图像中的着色率,有选择地降低图像部分区域的细节水平(屏蔽/图像边缘等),从而在几乎不影响图像质量的情况下提高图形性能。

Arm展示了VRS在腾讯王者荣耀中,原画面和VRS图片几乎没有区别,但在性能上,官方声称帧率可以提高40%。

回到常规层面,Immotalis-G715的推广也相当可观,官方声称对比上代Mali-G710同等功耗下性能提高15%,机器学习性能直接翻倍,同等性能下能效提高15%。

它可以配置10-16个核心。

另外,Arm执行引擎也了执行引擎,主要有三个方面:

一是重新设计转换模块,大大缩小占用面积。

二是升级乘积累计算(FMA),将模块数量翻倍,进一步提高性能和能效。

三是支持矩阵乘法指令(Matrix Multiply),它可以提高计算摄影和图像的效率,这也是机器学习性能翻倍的主要来源。

在其他方面,指令流前端(Command Stream Frontend)、层次细节(LOD)、固定率压缩(AFRC)等技术升级。

同时,Arm 也发布了高端的Mali-G715 GPU(相同的编号),无光追,能效提高15%,可配置7-9个核心。

还有高端的Mali-G615,最多可配置6个核心。

两人都支持VRS可变刷新率变刷新率了Arm GPU标配也升级了执行引擎。

总体而言,Arm GPU今年变化极端,新引进的顶级核心Immortalis-G715整体焕然一新,性能明显提升,尤其是手机游戏的光追新时代。

Mali-G715、G615的亮点在于普及VRS。

【未来:一年一变 每年提高两位数性能

有趣的是,Arm这次大方宣布未来两年的路线图。

明年的TCS23,超大核CPU升级为CXC23(预计命名Cortex-X4)大核、小核分别升级为Hunter、Hayes,DSU升级为互联单元Hayden,旗舰GPU则升级为Titan。

后年的TCS24,超大核CPU再次升级为CXC24(预计命名Cortex-X5)大核升级为Chaberton,小核保持不变还是不变Hayes,旗舰GPU继续升级为Krake。

另外,沿用多代CoreLink CI-700一致性互联技术CoreLink NI-700片网络互联技术终将迎来更新,代号Tower。

希望Arm未来能够在能效、可扩展性、平台安全性等方面齐头并进。


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