Des puces ARM pour laptops aussi performantes que les CPU Kaby Lake Core i d’Intel

Le nouveau défi que souhaite relever ARM d’ici 2019

Il y a quelques jours, ARM, le concepteur des microarchitectures Cortex et Mali pour SoCs, a renouvelé son offre dans le segment haut de gamme en dévoilant les solutions qui succèderont au Cortex A75 et au Mali G72, des solutions qui devront être intégrées dans sa prochaine génération de SoCs. Soulignons au passage que les cœurs Kryo 385 du Snapdragon 845 de Qualcomm sont basés sur la microarchitecture Cortex A75.

L’architecture des puces ARM mettait jusqu’à présent sur l’accent sur la consommation énergétique et le dégagement thermique, deux éléments chers à l’univers du mobile et des appareils connectés (smartphones, tablettes et autres) où la puissance de calcul du SoC embarqué n’est pas forcément la priorité numéro un. Mais les ambitions d’hégémonie d’ARM sur le marché des semi-conducteurs en général et sur celui des ordinateurs portables en particulier obligeraient désormais la firme britannique à élaborer de nouvelles solutions qui mettraient plus en avant la puissance de calcul du produit fini, surtout si on prend en compte le fait que l’OS qui doit être supporté par ces SoCs ARM est Windows.

Si les systèmes d’exploitation pour mobiles pouvaient être considérés comme des OS « orientés Cloud » avec des applications qui nécessitent « en général » une bonne connexion à Internet plutôt qu’une puce embarquée particulièrement véloce, ce n’est pas forcément le cas pour Windows où les utilisateurs peuvent très vite souffrir de restrictions ou de désagréments sévères si le niveau de performances offert par le processeur de leur appareil n’est pas satisfaisant pour une tâche donnée. Ce serait pour faire face à cette problématique qu’ARM a développé de nouvelles microarchitectures pour alimenter les futurs SoCs de ses partenaires, des puces présentées comme « des processeurs mobiles ciblant les dispositifs de type ordinateurs portables ».

Le Cortex A76, le Mali G76 et le Mali V76 présentés par la firme technologique britannique devraient logiquement alimenter les nouveaux cœurs applicatifs, graphiques et de traitement de flux vidéo qui équiperont les futurs SoCs ARM vers la fin de cette année ou à partir de 2019. Au menu, plus de performances, une meilleure efficacité énergétique et le support de vidéos en 8K.

Cortex A76

Pour son Cortex-A76, la technologie DynamIQ qui a succédé au big.LITTLE depuis le lancement des Cortex A75 et A55,est toujours de la partie. ARM a annoncé une restructuration du prédicteur de branchement, de l’étage récupérant les instructions et de l’étage chargée de les décoder, ce qui permettrait de traiter de 4 à 8 instructions par cycle. Les puces exploitant cette nouvelle architecture devraient être gravées en 7 nm et être capables de monter jusqu’à 3 GHz en fréquence. Ils disposeront de 256 ou 512 ko de mémoire cache L2 et de 4 Mo de mémoire cache L3.

Ils devraient, en outre, bénéficier d’une augmentation du nombre de leurs unités de calcul et prendre en charge nativement le calcul 128-bit vectoriel et flottant ainsi que NEON (pour des instructions effectuant la même opération sur une série de valeurs à la fois, c’est le principe du SIMD implémenté côté x86 par les instructions SSE et AVX).

D’après ARM, le Cortex A76 devrait permettre de concevoir des puces offrant une bande passante accrue, jusqu’à 35 % de performance en plus ainsi qu’une meilleure efficacité énergétique (jusqu’à 40 %) que les puces exploitant la microarchitecture Cortex A75.

Mali G76

S’agissant du Mali G76, il devrait embarquer jusqu’à 4 Mo de mémoire cache L2 et disposer de quatre à vingt shader cores (composés eux-mêmes de trois unités d’exécution), contre jusqu’à 32 shader cores pour le Mali G72. Mais contrairement au Mali G72 qui ne pouvait réaliser que 12 instructions par cœur, le Mali G76 serait capable d’effectuer 24 calculs par cœur. Il est toujours conçu autour de l’architecture Bifrost et devrait prendre en charge les technologies suivantes : OpenGL ES 1,1 à 3,2, OpenCL 1.1 à 2.0, Vulkan 1.1 ainsi que le Multisample anti-aliasing (MSAA) x4 à x16.

D’après ARM, le Mali G76 serait 30 % plus performant et consomme 30 % d’énergie en moins que son prédécesseur. Il serait aussi jusqu’à 2,7 fois plus rapide en tâches de machine learning que le Mali-G72.

Mali V76

Le Mali V76 est le nouvel accélérateur vidéo qui est associé au Mali G76 et au Cortex A76. Il offrirait quatre fois plus de bande passante que son prédécesseur et pourra gérer les flux vidéo des flux vidéo en 8K à 60 images par seconde en décodage, jusqu’à 30 images par seconde à la même définition en encodage et jusqu’à quatre flux vidéo 4K en simultanée. Le Mali V76 devrait supporter l’encodage/décodage de l’HEVC 10 ou 8-bit, du VP9/VP8, du H.264 ou encore de l’AVS+/AVS.

La puce Snapdragon 835 qui équipe actuellement les ordinateurs portables à la sauce ARM tournant sous Windows 10 offre des performances comparables aux processeurs de la gamme Celeron du fondeur Intel qui représentent déjà « le plancher du bas de gamme » pour les ordinateurs portables en faisant abstraction des CPU de la famille Atom. Même en proposant une puce qui pourrait offrir le double des performances d’un Snapdragon 835, il serait difficile pour les partenaires d’ARM de lancer une puce qui puisse rivaliser sur le plan de la puissance de calcul avec les CPU x86 Core i d’Intel ou RyZen d’AMD les plus récents. Qu’à cela ne tienne, ARM a encore de la marge et des atouts à faire valoir sur ce marché ne serait-ce que sur le plan de l’efficacité énergétique de ses puces.

Les puces basées sur les microarchitectures Cortex A76, Mali G76 et/ou Mali V76 d’ARM devraient cibler le marché des mobiles (smartphones et tablettes), mais également celui des ordinateurs portables tournant sous Windows 10. Ces microarchitectures devraient permettre aux différents partenaires du groupe, notamment à Qualcomm, de proposer des puces offrant de plus grandes capacités de calcul et une meilleure autonomie pour les appareils équipés de puces ARM haute performance. Il faut, malgré tout, garder à l’esprit que plusieurs mois séparent généralement l’annonce officielle d’un design de son implémentation réelle dans des produits du quotidien.

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