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Un fonctionnement interne... chamboulé !

Le Cortex-X1 : un CPU semi-personalisé par ARM
Un fonctionnement interne... chamboulé !
Piochez, composez, admirez !

Si ARM a dévoilé il y a quelques jours le Cortex-A78, ce n’était pas la seule annonce. En effet, la firme anglo-saxonne avait aussi dans sa manche une série de processeurs conçus étroitement avec leurs intégrateurs : les Cortex-X.

 

Directement issue de l’ancien programme Built-on-Cortex, cette nouvelle série un peu spéciale correspond à des modifications effectuées sur demande d’autres entreprises partant de CPU Cortex-A ; à l’exception que ce programme Cortex-X Custom (CXC) leur demande toujours plus d’implication. En effet, les demandeurs seront criblés de questions quant aux buts de ce nouveau modèle, dès les premières étapes de conception. En échange, les cœurs qui résulteront de ce programme pourront excéder certaines contraintes de la série des Cortex-A, notamment en matière de consommation-performance-surface. Typiquement, les Cortex-X bénéficieront de performances supérieures aux design classiques, au prix d’une chauffe plus importante, voire moins équitablement répartie.

 

Au niveau des changements possibles, la liste est longue : tant que l’organisation globale n’est pas modifiée en profondeur, tous les buffers peuvent être modifiés, des unités d’exécution rajoutées ou encore des caches plus grands et plus rapides. De quoi laisser une belle liberté d’action ! Conséquence de ces changements toujours plus poussés, les processeurs résultants de ce programme auront un nom qui leur est propre, et le premier à en bénéficier est le Cortex-X1, basé justement sur le tout récent Cortex-A78.

 

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Commençons par une vue générale : ce Cortex-X1 est bien plus gros que le Cortex-A78, avec son L1D fixe de 64 Kio, son L2 de 256 Kio à 1 Mio et son L3 pouvant monter jusqu’à 8 Mio, ainsi que des grossissements du TLB et des bandes passantes. Difficile de croire à un CPU mobile : les gains monocoeurs seraient d’environ 30 % par rapport au Cortex-A78, une mesure crédibilisée par l’agencement interne totalement re-testiboulé. Les unités vectorielles NEON sont en effet doublées, la partie out-of-order décuplée avec un décodage de 5 instructions par cycles, une fenêtre out-of-order de 224 microOPs et une bande passante de 8 de ces microOPs par cycle depuis leur cache (contenant 3000 entrées) vers ce reorder buffer précédemment cité. Notez, par ailleurs, que ce chiffre de 224 est celui identique sur les architectures (de CPU x86 !) Zen2 et Skylake... c'est dire le niveau de performance visé.

Le sous-système de prédiction de branchement n’est pas plus en reste avec un bon de 50 % du nombre d’entrée dans le Lookup Branch Target Buffer, ainsi que diverses autres améliorations, histoire de pouvoir suivre les chemins de code non régulier tout en assurant une alimentation en données suffisantes des unités d’exécution. Sans surprise, ce genre de modifications est particulièrement profitable au machine learning, ARM s’ancrant ici bien dans l’air du temps !

Enfin, niveau gravure, comptez sur le vaillant 5 nm TSMC, de quoi assurer une consommation maîtrisée malgré les élargissements conséquents du bousin !

 

Bien entendu, il sera possible d’intégrer un de ces modèles dans des clusters DynamIQ de la firme, afin d’améliorer les performances d’une application ne requérant qu’un thread sans pour autant handicaper la consommation et la taille globale du die... c’est-à-dire qu’un seul Cortex-X1 au sein d’un cluster de Cortex-A78 serait 15 % plus gros et 30 % plus puissant qu’un cluster de quatre Cortex-A77, c’est-à-dire de la génération précédente. Comparativement, les quatre Cortex A-78 tout seuls seraient 15 % plus petits et 20 % plus puissants en moyenne. Avec un peu de math, cela donne un Cortex-X1 environ deux fois plus gros qu'un Cortex-A77 !

 

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Tout comme chaque design du groupe ARM, il faudra attendre l’an prochain pour voir les premiers modèles en action au sein de puces disponibles pour le grand public. Puisque ce premier modèle X1 n’est autre qu’un A78 boosté aux hormones, cela signifie-t-il que les Cortex-X iraient remplacer les Cortex-A sur les produits haut de gamme ? Difficile de dire, les variables de coûts de production et de capacité de refroidissement n’étant pas connues. Difficile également de ne pas penser aux CPU ARM destinés aux ordinateurs portables et tablettes sous Windows, surtout mis en relation avec la Surface ARM de Microsoft qui intègre justement un CPU ARM d’origine Qualcomm légèrement modifié pour l’occasion. Affaire à suivre... (Source : WikiChip)

 

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par cabou83, le Lundi 08 Juin 2020 à 15h26  
par Une ragoteuse à forte poitrine en Auvergne-Rhône-Alpes le Lundi 08 Juin 2020 à 15h07
.. On va eviter de comparer les Raspi avec des workstations..
Mais... tu sais les processeurs c'est pas magique. Déjà ça coûte ultra cher en développement et en suite ont est limité par la physique. Les gain se font à prix fort.
Quel interet ?
Perso je trouve qu'ARM est très bien là ou il est. Intel à essayer de faire des Atom soc pour mobile résultat c'était juste équivalent voir moins bon que les ARM d'époque... Donc à l'inverse quel intérêt d'avoir des puce ARM 125w (full compatible windows on va dire pour démocratisé le truc) qui seront équivalent au ryzen/Icore ???
Même sur serveur haute perf/workstation aujourd'hui y a aucun manque avec les EPYC ou XEON actuels (si ce n'est une guerre de tarifs et encore)...
Le cortex X1 a pour moi juste l'intérêt de ce qu'a fait Samsung avec RDNA2 comme gpu, qui je trouve sera un excellent choix pour une Nintendo Switch 2 ou ce genre de machine. Mais au de la de ça, je réitère, je suis plus attentif aux annonces parlant d'un gain en perf/watt, qu'un gain en perf tout court mais avec plus de watt en ce qui concerne les évolutions des core cortex...
Aujourd'hui ont atteint déjà des puissances folles sur smartphones/tablettes qui rendent impossible l'exploitation de cette puissance (même un vieux snapdragon S820 datant de +5 ans n'est en rien limitant sur un smartphone utilisé aujourd'hui). On se trouve déjà de plus en plus limité en autonomie avec des écran de plus en plus grand avec plus de résolution, des capteur photo avec plusieurs objectif à des définitions folles, des modems 5G plus gourmand...
Bref si ARM se met aussi à faire des puces plus gourmandes...
par Une ragoteuse à forte poitrine en Auvergne-Rhône-Alpes, le Lundi 08 Juin 2020 à 15h07  
par cabou83 le Lundi 01 Juin 2020 à 15h59
Y a déjà les raspberry pie qui font déjà le café pour la bureautique.
.. On va eviter de comparer les Raspi avec des workstations..
 
Ou sinon le point intéressant c'est la customisation

Évidement que c'est le but. Et c'est aussi une réponse à l'arrivé des CPU d'archi RISC-V qui sont ultra customisable.
 
Au delà de cas spécifique, je préfère aujourd'hui des annonces de -50% de conso pour une même perf, que +30% de perf pour plus de conso...

Mais... tu sais les processeurs c'est pas magique. Déjà ça coûte ultra cher en développement et en suite ont est limité par la physique. Les gain se font à prix fort.
par Une ragoteuse à forte poitrine en Auvergne-Rhône-Alpes, le Lundi 08 Juin 2020 à 14h56  
par cabou83 le Lundi 01 Juin 2020 à 12h13
Mais pour rappel, l'archi ARM étaient un dérivé basse conso et de petite en taille, de l'archi RISC, qui elle n'évolue presque plus.
J'ai rarement vu autant de bêtises dans une phrase.
ARM n'est pas un dérivé de l'archi RISC. RISC ce n'est pas une archi c'est un type ISA. Il y a des implémentations de ce type d'ISA avec RISC-I ou MIPS ou même ARM (et bientot RISC-V). Par principe RISC est pensé pour être plus petit que les CISC.
Mais ARM n'est pas pensé pour être "basse conso". C'est juste que les ISA de type RISC sont adapté à la base conso donc ARM en profite.
Et ARM evolue encore, au moins autant que x86.. ARMv8.6 c'est 2019.
 
les puces ARM seront plus puissante que les équivalents RISC.

Mais .. ARM c'est du RISC...
 
Si demain ARM fait des puces plus grosse et énergivore on va perdre l'avantage des puces ARM sur les puces X86.

Ça c'est un problème commercial, pas un problème d'architecture. Faut pas tout confondre.
ARM va garder la main mise sur le marché des chips basses conso, mais rien ne les empêches d'attaquer aussi le marcher de la haute perf.
Ils doivent "juste" pousser la micro-arch pour coller à l'IPC des grosses machines x86.
C'est exactement ce qu'ils cherchent à faire en mettant un ROB de 224, et en agrandissant la largeur le path de decode et d'execution.
Si ARM arrive à coller à l'IPC des gros x86 pour une conso réduite (car le décodeur devrait être plus petit) c'est une réussite qui va permettre de mettre plus de coeur par chip et de gagner encore plus en perf.
Si ARM n'est pas encore dans ce marché c'est parce que x86 prend déjà toute la place, pas parce que ARM n'est pas adapté.
par Un ragoteur blond en Île-de-France, le Lundi 01 Juin 2020 à 23h38  
par Un ragoteur intéressé embusqué le Lundi 01 Juin 2020 à 16h56
old.reddit n'est pas la version archivage de reddit, tu ne connais visiblement pas le site vu qu'il s'agit de l'ancien thème pour ceux qui veulent y rester. D'ailleurs, le post n'a que 11 mois.

Ensuite, vu les motivations de Microsoft (on a déjà eu des laptops refusant de booter sur autre chose que Windows, hello Lenovo) et ce que ça a donné sur les Surface 1, 2 et Pro X, compter sur Uboot et Libreboot (dont le support communautaire est faible) est illusoire.

Idem pour les "PC" type Raspberry Pi, il te faut toujours un minimum de drivers/binaires pour pouvoir correctement initialiser le hardware et donc ensuite passer sur uboot et autres vu qu'il n'y a aucun standard contrairement à ce qu'on a aujourd'hui sur PC (et encore, c'est très discutable avec les PC sous cores Atom), c'est donc au bon vouloir des boîtes... comme sur les smartphones.

En pratique, la situation est d'ailleurs proche de Nvidia et leurs GPUs après Maxwell 1 sur Linux, c'est encore un point en défaveur de ARM sur PC.
Et je ne parle même pas du fait qu'on a toujours pas une accélération matérielle décente sur ces "PC", et pour les mêmes raisons. Ce n'est pas du full open-source, loin de là.

Honnêtement, la seule solution possible serait d'avoir une version très low power... de l'architecture Power (qui est totalement open source au passage, voir OpenPower ISA. Le Raptor Talos II montre l'exemple jusqu'à donner les schematics et le code pour boot contrairement à tout ce qui est sous ARM), pour ensuite le testibouler, comme ce qu'à fait Intel avec Core et Apple avec ARM.
J'en rève que le dernier job de Jim Keller porte sur une telle implémentation open source de Power...
par Un ragoteur intéressé embusqué, le Lundi 01 Juin 2020 à 16h56  
par Un ragoteur blond en Île-de-France le Lundi 01 Juin 2020 à 16h17
Contrairement à ce que la plupart pensent, très loin de là: https://old.reddit.com/r/linux4noobs/comments/c6iu4x/why_do_arm_computers_need_isos_for_each_specific/es8znfi/
Pour commencer, cette page ne concerne que les systèmes ARM existants ( "embedded", tablettes).
Ensuite, il existe déjà U-Boot et Libreboot (entre autres) pour ces systèmes, donc l'article de votre lien est caduque (il se trouve d'ailleurs sur un site d'archivage de reddit...).

Enfin, le jour où il existera des CPU ARM pour PC de bureau, les fabricants de carte mère fourniront un moyen d'amorcer les OS (peut importe qu'il s'agisse d'UEFI, d'un BIOS spécial ou autre: le tout est que cela soit standard) sur leurs cartes.
par Un ragoteur blond en Île-de-France, le Lundi 01 Juin 2020 à 16h17  
par Un ragoteur intéressé embusqué le Lundi 01 Juin 2020 à 15h45
Moi je vois un très fort intérêt, au contraire: celui de se débarrasser de l'architecture et du jeu d'instructions pourris des x86 et de leur complexité (largement due au support d'instructions et de modes 16 ou 32 bits, totalement dispensables aujourd'hui).
Je rêve d'un CPU ARM pour PC de bureau, avec un TDP de 50W et plus, et des fréquences, tailles de cache et nombre de coeurs à l'avenant, histoire de me débarrasser des x86: Linux n'en sera que plus à l'aise !
Contrairement à ce que la plupart pensent, très loin de là: https://old.reddit.com/r/linux4noobs/comments/c6iu4x/why_do_arm_computers_need_isos_for_each_specific/es8znfi/
par cabou83, le Lundi 01 Juin 2020 à 15h59  
par Un ragoteur intéressé embusqué le Lundi 01 Juin 2020 à 15h45
Moi je vois un très fort intérêt, au contraire: celui de se débarrasser de l'architecture et du jeu d'instructions pourris des x86 et de leur complexité (largement due au support d'instructions et de modes 16 ou 32 bits, totalement dispensables aujourd'hui).
Je rêve d'un CPU ARM pour PC de bureau, avec un TDP de 50W et plus, et des fréquences, tailles de cache et nombre de coeurs à l'avenant, histoire de me débarrasser des x86: Linux n'en sera que plus à l'aise !
Ce que je dis pour les serveur linux pourquoi pas mais au delà... (Y a déjà les raspberry pie qui font déjà le café pour la bureautique).
Ou sinon le point intéressant c'est la customisation, je pense notamment à Samsung ayant acquit les droit d'AMD sur RDNA pour soc ARM, je me dis ça pourrait faire un excellent soc pour la Nintendo Switch 2 par exemple.

Au delà de cas spécifique, je prefere aujourd'hui des annonces de -50% de conso pour une même perf, que +30% de perf pour plus de conso...
par Un ragoteur intéressé embusqué, le Lundi 01 Juin 2020 à 15h45  
par cabou83 le Lundi 01 Juin 2020 à 12h13
Si demain ARM fait des puces plus grosse et énergivore on va perdre l'avantage des puces ARM sur les puces X86, je vois pas l'intérêt, si ce n'est en puces serveurs pour une alternative au x86 justement.
Moi je vois un très fort intérêt, au contraire: celui de se débarrasser de l'architecture et du jeu d'instructions pourris des x86 et de leur complexité (largement due au support d'instructions et de modes 16 ou 32 bits, totalement dispensables aujourd'hui).
Je rêve d'un CPU ARM pour PC de bureau, avec un TDP de 50W et plus, et des fréquences, tailles de cache et nombre de coeurs à l'avenant, histoire de me débarrasser des x86: Linux n'en sera que plus à l'aise !
par cabou83, le Lundi 01 Juin 2020 à 12h13  
Je suis mitigé, on sort clairement de ce pourquoi l'architecture ARM a été concu. Alors certes la finesse de gravure toujours plus fine, le permet aisément. Mais pour rappel, l'archi ARM étaient un dérivé basse conso et de petite en taille, de l'archi RISC, qui elle n'évolue presque plus.
Face au vente monstrueuse des puces ARM, c'est sur que le R&D peut être colossale donc bientôt (si ce n'est pas déjà fait) les puces ARM seront plus puissante que les équivalents RISC.
Si demain ARM fait des puces plus grosse et énergivore on va perdre l'avantage des puces ARM sur les puces X86, je vois pas l'intérêt, si ce n'est en puces serveurs pour une alternative au x86 justement.
Quand je vois mon Mi8 avec son S845 dérivé de 4 core A75 et 4 core A55, qui ne souffre d'aucun ralentissement sur les taches les plus lourdes possibles sur un smartphone (et même sur tablette), on peut se poser l'intérêt de la course à la puissance (non exploité ), face à la miniaturisation et le gain en consommation qui à mon sens est plus intéressant sur une puces ARM.