สถาปัตยกรรม ARM DynamIQ: ความหมายและลักษณะทางเทคนิค

หากมีสิ่งใดปรากฏชัดเจนในไฟล์ หน่วยประมวลผล อุตสาหกรรมก็ว่าได้ อินเทล และ เอเอ็มดี ครองตลาดอย่างสมบูรณ์ด้วยการผูกขาดที่ดูเหมือนไม่มีใครเทียบได้ อย่างไรก็ตามในช่วงไม่กี่ครั้งที่ผ่านมา ODM (ซึ่งหมายความว่าพวกเขาไม่ได้ผลิตชิป แต่เป็นผู้ออกแบบเท่านั้น) ARM กำลังได้รับความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยเฉพาะการออกแบบเช่น ไดนามิกไอคิว การเดิมพันที่ให้คำมั่นสัญญา ปรับปรุงพลัง ของโปรเซสเซอร์ในขณะที่ยังคงอัตราสิ้นเปลืองไว้และในบทความนี้เราจะบอกคุณว่าประกอบด้วยอะไรบ้าง

จริงๆแล้วถ้ามีการออกแบบ ARM ที่เป็นที่รู้จักก็คือ big.LITTLE ประกอบด้วยสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกันซึ่งประกอบด้วยคอร์ที่ใหญ่กว่าและทรงพลังกว่าเพื่อทำงานที่ต้องการและคอร์อื่น ๆ ที่มีขนาดเล็กและใช้พลังงานต่ำเพื่อประหยัดพลังงานเมื่ออุปกรณ์ไม่มี ต้องใช้พลังที่ยิ่งใหญ่ สถาปัตยกรรมนี้ถูกนำมาใช้ในชิปสมาร์ทโฟนเป็นเวลานานและเมื่อไม่นานมานี้ Intel (และดูเหมือนว่า AMD กับ Zen 5) ได้นำกระบวนทัศน์ที่คล้ายกัน (แต่ในแบบของตัวเอง) มาใช้ในโปรเซสเซอร์เดสก์ท็อปดังนั้นทุกอย่างจึงชี้ไปที่ คือหนทางที่จะไป

สถาปัตยกรรม ARM DynamIQ

ARM DynamIQ วิธีเพิ่มพลังงานโดยไม่ต้องเพิ่มการบริโภค?

สถาปัตยกรรม ARM ทำงานมาหลายปีแล้วเพื่อเป็นทางเลือกให้กับ Intel และ AMD แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโทรศัพท์มือถือและเซิร์ฟเวอร์เนื่องจากมีการใช้งานที่ต่ำ แต่ก็ยังไม่ถึง แอปเปิล ตัดสินใจสร้างชิป M1 ของตัวเองและรวมเข้ากับคอมพิวเตอร์จนกระทั่ง ARM ได้เข้าสู่อุตสาหกรรมพีซีในประเทศอย่างแท้จริง

ARM DynamIQ

สถาปัตยกรรมใหม่นี้ที่ ARM เรียกว่า DynamIQ (เป็นการเล่นคำในภาษาอังกฤษที่รวมคำว่า "ไดนามิก" กับ "IQ", IQ) โดยหลักการแล้วมุ่งเป้าไปที่อุปกรณ์พกพาและ IoT อุปกรณ์ แต่พวกเขายืนยันว่าพวกเขาตั้งใจที่จะเข้าถึงระบบนิเวศของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและแม้แต่เซิร์ฟเวอร์เนื่องจากศักยภาพของมันมีมาก

ตามที่ ARM วัตถุประสงค์ของสถาปัตยกรรมนี้คือเพื่อให้ชิปของพวกเขาสามารถติดตั้งระบบความเป็นจริงเสมือนและแมชชีนเลิร์นนิงได้และด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงได้เพิ่มคอร์และคำสั่งจำนวนมากขึ้น (และนี่คือสิ่งที่ ARM มี "อ่อนแอ" เสมอเมื่อเทียบกับ x86 เนื่องจากชิปของมันมีชุดคำสั่งที่เล็กกว่าและเฉพาะเจาะจงกว่ามาก) ส่งมอบ พลังมากขึ้นถึง 50 เท่า โดยรวมสำหรับงาน AI

ธีมพื้นฐานของ DynamIQ คือความสามารถในการปรับขยายที่แตกต่างกัน คำสองคำนี้ซ่อนศัพท์แสงจำนวนมากจากระบบนิเวศ แต่เนื่องจาก ARM คาดการณ์ว่าชิป ARM อีก 100 พันล้านชิ้นจะขายในอีก 5 ปีข้างหน้าคำเหล่านี้ชี้ไปที่ประเด็นสำคัญเช่นยานยนต์ปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้ของเครื่องในตอนท้ายที่น่าสนใจ การเจริญเติบโต. ด้วยเหตุนี้ประสิทธิภาพความสามารถในการปรับขนาดและเวลาในการตอบสนองจะเป็นเมตริกหลักในอนาคตที่ DynamIQ ตั้งใจจะเปิดใช้งาน

หนึ่งก้าวที่ยิ่งใหญ่ LITTLE

ขั้นตอนแรกของ DynamIQ คือกระบวนทัศน์คลัสเตอร์ที่ใหญ่ขึ้นซึ่งหมายถึงแกนประมวลผลถึงแปดแกนสำหรับแต่ละแกน อย่างไรก็ตามนี่หมายความว่าอาจมีการออกแบบแกนตัวแปรภายในคลัสเตอร์ ทั้งแปดคอร์อาจแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงและแม้กระทั่งจากตระกูล Cortex-A ที่แตกต่างกันในการกำหนดค่าที่แตกต่างกัน

รายละเอียด ARM DynamIQ

ความคล้ายคลึงกับ big.LITTLE นั้นมีมากกว่าที่เห็นได้ชัดเพียงแต่ว่าแทนที่จะมี "นิวเคลียสขนาดใหญ่" และ "นิวเคลียสขนาดเล็ก" ที่นี่จะอนุญาตให้มีจำนวนนิวเคลียสที่กำหนดไว้โดยตรงและแต่ละนิวเคลียสต่างจากนิวเคลียสทั้งหมด . อื่น ๆ (นี่คือความแตกต่างกับ big.LITTLE จริงๆ)

คำถามมากมายเกิดขึ้นที่นี่เช่นลำดับชั้นของแคชจะอนุญาตให้เธรดโยกย้ายระหว่างคอร์ภายในคลัสเตอร์ได้อย่างไร (อาจคล้ายกับวิธีที่เธรดโยกย้ายระหว่าง กลุ่ม big.LITTLE วันนี้) แม้ว่าคอร์จะมีรูปแบบแคชที่แตกต่างกัน ARM ยังไม่ได้ลงรายละเอียดในระดับนี้ดังนั้นจึงยังคงอยู่ในอากาศ คลัสเตอร์คอนฟิกูเรชันแกนหลักแต่ละกลุ่มจะเป็นส่วนหนึ่งของแฟบริคใหม่พร้อมโหมดประหยัดพลังงานเพิ่มเติมและเป้าหมายคือให้เวลาแฝงที่ต่ำกว่ามาก

ไดนามิค 2

การออกแบบที่อยู่เบื้องหลังยังช่วยให้แต่ละคอร์สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความถี่ได้อย่างอิสระรวมทั้งสถานะการนอนหลับที่ประหยัดพลังงาน ตามสไลด์ที่จัดทำโดย ARM บล็อก IP อื่น ๆ เช่นตัวเร่งความเร็วควรสามารถเชื่อมต่อกับแฟบริคนี้และได้รับประโยชน์จากเวลาแฝงต่ำนั้น รายการที่อ้างถึงโดย ARM ว่าการตัดสินใจเกี่ยวกับยานยนต์ที่สำคัญด้านความปลอดภัยจะได้ประโยชน์อย่างมาก

หนึ่งในจุดโฟกัสหลักของ ARM คือความซ้ำซ้อน โครงสร้างใหม่ช่วยให้สามารถใช้คลัสเตอร์ได้ไม่ จำกัด จำนวนดังนั้นหากล้มเหลวคนอื่น ๆ ก็สามารถเข้ามาแทนที่ได้ ที่กล่าวว่าประเภทของความซ้ำซ้อนที่ลูกค้าชิป ARM บางรายอาจต้องการคือการล้มเหลวในกรณีที่เกิดความเสียหายทางกายภาพเช่นอาจเกิดขึ้นจากอุบัติเหตุทางรถยนต์โดยอัตโนมัติ เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะดูว่าวิสัยทัศน์ของ ARM ที่มี DynamIQ ขยายไปถึงระดับความซ้ำซ้อนในระดับ SoC หรือไม่หรือการใช้งานประเภทนี้จะขึ้นอยู่กับพันธมิตร ARM

ARM Dynamiq

นอกจากกรอบงานใหม่ ARM ยังระบุว่ามีการนำการออกแบบระบบย่อยหน่วยความจำใหม่มาใช้เพื่อช่วยในเรื่องความสามารถในการคำนวณ อย่างไรก็ตามไม่มีการกล่าวถึงเฉพาะ ในสายการคำนวณเพิ่มเติม ARM อ้างว่าคำแนะนำตัวประมวลผลเฉพาะใหม่ (เช่นการดำเนินการที่มีความแม่นยำ จำกัด ) สำหรับ AI และ การเรียนรู้ของเครื่องจะ รวมเข้ากับสถาปัตยกรรม ARMv8 ที่แตกต่างกัน

เราไม่แน่ใจในขณะนี้ว่านี่เป็นส่วนขยายของ ARMv8.2-A ที่นำเสนอความแม่นยำระดับกลางสำหรับการประมวลผลข้อมูลหรือไม่หรือเป็นเวอร์ชันใหม่ทั้งหมด ARMv8.2-A ยังเพิ่มคุณสมบัติ RAS และการปรับปรุงโมเดลหน่วยความจำซึ่งสอดคล้องกับ "การออกแบบระบบย่อยหน่วยความจำใหม่" ที่กล่าวถึงข้างต้น ARM ได้กล่าวว่าจะต้องใช้คอร์ใหม่เพื่อสร้างโปรเซสเซอร์ที่มีสถาปัตยกรรมนี้

ARM Dynamiq IA

สำหรับตอนนี้ ARM DynamIQ มุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีใหม่และอนาคตเช่น AI ยานยนต์และความเป็นจริงแบบผสมผสานแม้ว่าจะเป็นเรื่องจริงที่ชัดเจนว่า DynamIQ สามารถใช้ในรูปแบบการใช้งานอื่น ๆ ที่มีอยู่เช่นแท็บเล็ตสมาร์ทโฟนพีซีและเซิร์ฟเวอร์ สิ่งนี้จะขึ้นอยู่กับวิธีที่ ARM ทำให้เข้ากันได้กับการออกแบบหลักในปัจจุบันเนื่องจากสามารถปล่อยเป็นใบอนุญาตแยกต่างหากได้