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作者: sxs112.tw
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[處理器 主機板] Arm全面進化:CPU超越Corei7、GPU光追性能猛增3倍

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作為行動晶片領域的王者,Arm每年都會帶來新的CPU、GPU、互連技術方案,近日就奉上了全新的Arm TCS22,也就是2022年全面計算解決方案,包括一系列IP組合。CPU方面是全新旗艦超大核心Cortex-X3、大核心Cortex-A715,以及升級版小核心Cortex-A510(名字沒變)。GPU方面是首次支援硬體光線追踪的旗艦級Immotalis-G715、高階的Mali-G715、高階的Mali-G615。互連方面則是升級版的DSU-110。
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接下來,我們就分別看看都有哪些變化。

2021年3月底Arm正式發布了全新的Armv9指令集,號稱10年最重要的創新、針對未來10年行動計算的基石。Armv9重點增強矢量計算(SEV2指令集)、機器學習、數位訊號處理,強化安全性,並繼續提升性能,號稱IPC性能未來兩代提升會超過30%。當然它完全向下相容Armv8。

Armv9指令集的Cortex-X2超大核心已經在驍龍8/驍龍8+、天璣9000/天璣9000+等旗艦行動處理器中得到應用,這次發布的是新一代Cortex-X3。Cortex-X3在架構設計上的變化相當深入、廣泛,譬如解碼器每週期指令從5個增加到6個,亂序執行窗口從288個增加到320個, ALU整數算數單元從4個增加到6個,L2快取容量從512KB翻倍到1MB,並且不再支援32位元指令集。
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性能方面3.3GHz頻率、1MB L2、8MB L3的配置下,與採用Cortex-X2的Android旗艦處理器對比,提升最多25%。3.6GHz頻率、1MB L2、16MB L3的配置下與主流筆記型處理器(Intel i7-1260p)相比,單核性能高出最多34%。

Cortex-A715注重性能與能效的平衡,對比去年的Cortex-A710,在同等性能下能效提升最多20%,而在同等功耗下性能提升最多5%。同時它已經達到了上上代超大核Cortex-X1的性能水準。對了A710也僅支援64位元指令集。
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Cortex-A510名字沒變,性能也沒變,不過能效提升了5%,應該是與更新製程結合的效果。同時它也是唯一保留32位元指令集支援的核心。如果一款App還沒有升級到64位元,今後只能依賴小核心執行,效率必然大打折扣。Arm也是意在通過此舉推動行業向64位元加速轉型。
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另外DSU-110互連單元也更加強大靈活,支援核心數量增加50%,譬如Cortex-X3可以最多12核心、16MB L3,還支持更多指令集。big.LITTLE大小核的組合也更加靈活、豐富,同樣1+3+4,X3+A715+A510的組合比去年的X2+A710+A510性能可提升12%。1+4+4則可比1+3+4性能提升最多21%,2+2+4可提升最多23%,還首次加入了8+4+0這樣的組合,針對中高階筆記型,性能高出足足120%。
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總體而言Cortex CPU今年的升級比較中規中矩。X3、A715都是預料之中的對位升級,A510本身幾乎毫無變化。但是結合新的DSU-10互連單元,三種核心的配置更加靈活多變,可滿足不同設備、應用場景的不同需求,包括在筆記型領域繼續競爭Intel、AMD x86雙雄。

Arm Mali GPU憑藉與Cortex CPU的整合優化、持續不斷的升級,已經成為行動行業的絕對主流,出貨量全球領先,累計已超80億。這一次Arm GPU迎來了一次超級變臉,旗艦型號放棄了Mali的傳統名字,改成了全新的Immortalis,首款型號Immortalis-G715。之所以改名,首要原因就是第一次支援採用硬體的光線追踪,和NVIDIA、AMD、Intel的高性能顯示卡一樣進入了光追時代。

當然Arm GPU不是第一個支援光追的行動端產品,Imagination此前已經做到,但是兩家的影響力不可同日而語,Imagination的光追方案時至今日仍然沒有落地。其實去年的Mali-G710已經支援軟體光追,聯發科天璣9000就開啟了這一功能,並用在了OPPO Find X5 Pro天璣版手機中,今年則升級為硬體光追。

當然光線追踪非常消耗硬體和軟體資源,一般也會大大增加功耗,不過Arm宣稱Immortalis-G715的光追單元只佔用了大約4%的著色器核心面積,而且功耗非常低,就帶來了超過3倍的性能提升(對比軟體光追)。

同時Arm 也發布了高階的Mali-G715 GPU(是的編號一樣),沒有光追,能效提升15%,可配置7-9個核心。還有高階的Mali-G615,可配置最多6個核心。它們倆也都支援VRS可變刷新率,這已經是Arm GPU的標配,同時也升級了執行引擎。總體而言Arm GPU今年的變化比較極端,新導入的頂級核心Immortalis-G715整體煥然一新,性能提昇明顯,尤其是將開啟手游的光追新時代。
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Mali-G715、G615的亮點則在於普及了VRS。

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