Arm全面進化：CPU超越Corei7、GPU光追性能猛增3倍

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。

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。

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。

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。

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％。

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。

Mali-G715、G615的亮點則在於普及了VRS。

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