armv9-a指令集打造的ip核心到底有多强 ARM在2011年发布的ARMv8-A指令集见

ARM在2011年发布的ARMv8-A指令集见证了智能手机的崛起，至今已经衍生出了ARMv8-A、ARMv8.1-A、ARMv8.2-A~ARMv8.6-A共七个版本。

文章图片
其中，从Cortex-A75~Cortex-A78/X1 ，均是基于ARMv8.2-A打造，而苹果AppleA12/A13和A14则分别基于ARMv8.3-A和ARMv8.4-A指令集架构设计，苹果自研的A系列芯片始终强于同期的原生Cortex-A架构，更先进的指令集也在背后出力不少。

文章图片
然而，历经10年的开发， ARMv8-A指令集的潜力以及挖掘殆尽。为了未来10年计算设备的发展考虑， ARM在前不久发布了全新的ARMv9指令集（详见《ARMv9影响下一个十年！一文了解ARM指令集发展史》）。
如今， ARM再度祭出了首批基于ARMv9-A指令集打造的IP核心，它们便是超级核心Cortex-X2、大核心Cortex-A710和小核心Cortex-A510 ，分别取代现有的Cortex-X1、Cortex-A78和Cortex-A55 。

文章图片
同时， ARM还带来了与这些IP搭配的MaliGPU ，而且还是Mali-G710、Mali-G610、Mali-G510、Mali-G310一大家子。

文章图片
那么，上述这些CPU和GPU核心到底有多强，是否值得我们期待？
超级核心Cortex-X2
和基于ARMv8-A指令集打造的Cortex-X1相比， Cortex-X2除了指令集升级到ARMv9-A ，还对分支预测与预取单元、流水线长度、乱序执行窗口、FP/ASIMD流水线、载入存储窗口和结构等方面进行了优化。此外， Cortex-X2仅支持AArch6464位指令而不再兼容32位应用。
作为普通消费者，咱们没必要探求底层的细节，只需要知道Cortex-X2相比于X1的整数性能提升16% ， AI机器学习性能（ML）则可以翻一番即可。

文章图片
需要注意的是， ARM公布的对比数据存在水分， Cortex-X2的三级缓存为8MB ，但与其对比的Cortex-X1三级缓存却只有4MB ，要知道满血的Cortex-X1也是支持8MB缓存的。
但即便如此，超过10%的IPC性能提升也是可以接受的，只是希望Cortex-X2能在功耗和发热方面有所优化，在搭配现有的5nm工艺时不要因过热降频而拉胯。
大核心Cortex-A710
原本我们以为ARM今年的大核心IP会叫Cortex-A79 ，没想到一下子进入了3位数的后缀时代。全新的Cortex-A710只这代IP中唯一继续支持OL0AArch32的核心。这意味着，当你打开某个32位的老旧APP时，无论它处于前台还是后台挂起状态都会触发Cortex-A710大核以高功耗运行。因此，如果你希望手机可以更省电，未来手机里就不要安装老应用了。

文章图片
根据ARM的数据显示，在同制程工艺和频率的情况下， Cortex-A710相比Cortex-A78的IPC性能提升10% ，或者可以将功耗降低30% ， AI机器学习性能也可以翻倍，提升幅度相对Cortex-X2和X1要小一些。
小核心Cortex-A510
作为小核心的Cortex-A510与Cortex-X2一样均只支持AArch6464位指令，无法运行32位程序。作为已经发布4年的Cortex-A55的接班人， ARM对Cortex-A510进行了特别关照，它不仅借鉴了Cortex-X系列在分支预测、数据预取方面的一些技术，还引入了“合并核心”（merged-core）的新设计，可以将2个核心组合在一起，每个核心都有自己完整的前端、核心、整数后端、一级缓存，只是共享了最大512KB的二级缓存和FP/NEON/SVE流水线。