ARM每年都會(huì)更新一次核心IP（公版架構(gòu)），比如去年發(fā)布的Cortex-X2、Cortex-A710和Cortex-A510 Refresh（下文簡(jiǎn)稱TCS 21），就因?yàn)楦挠妹嫦蛳乱粋€(gè)10年的ARMv9-A指令集而廣受關(guān)注。

可惜，首發(fā)這三個(gè)核心IP的高通新驍龍Gen1卻因采用三星4nm工藝，在功耗和發(fā)熱方面的表現(xiàn)很差。直到聯(lián)發(fā)科天機(jī)9000，以及改用臺(tái)積電4nm工藝的驍龍8+的發(fā)布，才挽回了一點(diǎn)點(diǎn)口碑。

日前，ARM正式發(fā)布了2022年度的核心IP——Cortex-X3、Cortex-A715和Cortex-A510 Refresh（下文簡(jiǎn)稱TCS 22），它們同樣基于ARMv9-A指令集打造，主打（可選）更多的核心數(shù)量、更高的性能（峰值性能提升25%）和更低的功耗（能效提升20%）。此外，Mali GPU也進(jìn)行了同步更新，下一代Mali-G715和Mali-G615 GPU已經(jīng)蓄勢(shì)待發(fā)。

更多的核心數(shù)量和變化

ARM為TCS 22，也就是Cortex-X3、Cortex-A715和Cortex-A510 Refresh準(zhǔn)備了優(yōu)化的DynamIQ技術(shù)以及全新的動(dòng)態(tài)共享單元DSU-110，最多可以實(shí)現(xiàn)8（X3）+4（A715）+0（A510 Refresh）共計(jì)12核心設(shè)計(jì)，滿足頂級(jí)游戲手機(jī)、平板電腦甚至PC對(duì)性能的苛刻要求。此外，還能實(shí)現(xiàn)1+4+4和2+2+4等核心組合。

DSU-110在微體系結(jié)構(gòu)方面沒有顯著變化，ARM對(duì)其的調(diào)整主要是為額外的內(nèi)核做好設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，對(duì)依賴內(nèi)核數(shù)量的區(qū)域進(jìn)行了更新，方案商可以根據(jù)需求，選擇塞進(jìn)更多的Cortex-X3實(shí)現(xiàn)更高性能，或是僅保留Cortex-A510實(shí)現(xiàn)更小的功耗。

TCS 22還通過對(duì)全新IP、Cortex-M85等組件的支持以及軟件優(yōu)化，在AI機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了顯著的提升，在各項(xiàng)測(cè)試中都有著30%~43%的增長(zhǎng)。

TCS 22在安全性方面引入了對(duì)非對(duì)稱MTE（內(nèi)存標(biāo)記擴(kuò)展）的支持，屬于去年TCS 21首發(fā)對(duì)稱MTE的擴(kuò)展。記憶體區(qū)域和相關(guān)指標(biāo)會(huì)標(biāo)記為相同的標(biāo)簽，并由CPU檢查是否相符。如果存在差異，則CPU會(huì)停止處理。對(duì)于不對(duì)稱MTE，CPU可以在裝載命令期間更新觸發(fā)器，而在內(nèi)存命令期間異步更新內(nèi)存區(qū)域。

ARM還帶來了增強(qiáng)的安全功能，禁止對(duì)用戶模式下較低特權(quán)區(qū)域進(jìn)行內(nèi)核級(jí)訪問，旨在防止用戶模式攻擊（例如通過欺詐內(nèi)核進(jìn)行攻擊）。

TCS 22中使用的CoreLink CI-700相干互連技術(shù)和CoreLink NI-700片上網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)沒有什么變化，但針對(duì)臺(tái)積電和三星最新的4nm、5nm工藝進(jìn)行了特殊的優(yōu)化，支持連接Cortex-M85，用于嵌入式解決方案，如智能揚(yáng)聲器或作為全天候處理器，使用DSP和機(jī)器學(xué)習(xí)功能來處理智能手機(jī)上的語(yǔ)音命令。此外，ARM還未開發(fā)者提供了方便的開發(fā)平臺(tái)及工具VFP，可以更好地仿真測(cè)試等等。

CPU性能的變化

作為新一代的超級(jí)大核，Cortex-X3將解碼器每周期指令從5個(gè)提升到6個(gè)，亂序執(zhí)行窗口從288提升到320個(gè)，整數(shù)ALU單元從4個(gè)提升到6個(gè)，L2緩存容量從512KB提升到1MB，L3緩存容量可達(dá)8MB。在性能方面，對(duì)比當(dāng)前最新Android旗艦智能手機(jī)提升了25%，單核心效能較之英特爾最新的酷睿i7處理器（i7-1260P，28W）還要快34%。

當(dāng)然，這些比較存在很多限制條件，體現(xiàn)的也是基準(zhǔn)測(cè)試中的部分項(xiàng)目。從ARM公布的IPC性能提升數(shù)據(jù)來看，Cortex-X3實(shí)際的IPC提升為11%，這個(gè)還是相對(duì)靠譜的。

作為新一代的大核，Cortex-A715此次不再追求更高的性能，而是主打更好的能效。從ARM公布的數(shù)據(jù)來看，Cortex-A715相較于上代Cortex-A710，能在相同性能下節(jié)省20%的能耗，或是可以在相同功耗下提升5%的性能。

作為新一代的小核，Cortex-A510 Refresh依舊注重更好的能效，和上代產(chǎn)品相比在相同性能時(shí)可以減少5%左右的能耗。

需要注意的是，在TCS 21時(shí)代，只有Cortex-A710同時(shí)支持Aarch32和Aarch64，運(yùn)行老舊32位應(yīng)用時(shí)存在功耗高的問題。在TCS 22時(shí)代，Cortex-A715不再支持Aarch32，而是讓Cortex-A510 Refresh可以兼容Aarch32，但僅限特定的選擇中。根據(jù)金標(biāo)聯(lián)盟最新發(fā)布的時(shí)間表，從今年12月起主流應(yīng)用商店就將全面過渡到64位應(yīng)用，游戲更新也不再允許單獨(dú)更新32位包，估計(jì)到了TCS 23時(shí)代，ARM將在核心IP層面徹底放棄Aarch32。

GPU性能的變化

ARM同步發(fā)布的Immortalis-G715、Mali-G715和Mali-G615也值得引起我們關(guān)注，它們均支持VR，旗艦型號(hào)還能在智能手機(jī)、平板電腦和ARM筆記本電腦身上實(shí)現(xiàn)硬件光線追蹤。

Immortalis-G715、Mali-G715和Mali-G615都采用第四代Valhall體系結(jié)構(gòu)，它們之間的差異只是著色器的配置和計(jì)算單元數(shù)量不同。其中Immortalis-G715定位旗艦，也是家族唯一硬件支持光線追蹤技術(shù)的GPU IP，最多可以搭配16個(gè)RTU，可選10~16個(gè)計(jì)算單元。

Mali-G715和Immortalis-G715的差別是不含RTU，可選7~9個(gè)計(jì)算單元。Mali-G615的計(jì)算單元數(shù)量下降到1~6個(gè)，性能墊底。

根據(jù)ARM的官方數(shù)據(jù)顯示，TCS 22（1+3+4+Mali-G715）的游戲性能較之上代可以提升28%，值得期待。

據(jù)悉，TCS 22最快在2022年底就能商業(yè)化，首發(fā)Cortex-X3、Cortex-A715和Cortex-A510 Refresh這些CPU IP的芯片應(yīng)該就是高通驍龍Gen2了，不知道這款未來的旗艦?zāi)芊窠柚鹿に嚭托翴P摘掉“火爐”之名？