ARM釋出Cortex-X1，是為了向蘋果自研A系列處理器發起衝擊嗎？

對於Arm來說，2019年是偉大的一年。這一年ARM的Cortex核心依然是手機CPU領域的佼佼者，特別是Cortex-A77。紅極一時的高通驍龍865處理器採用的就是Cortex-A77。

據說採用驍龍865處理器的手機有70款之多，其中就有三星的Galaxy S20系列、索尼Xperia 1 II、OPPO的Find X2、努比亞的Red Magic 5G、小米10和小米10 Pro等。

但是2019年關於ARM公司最大的新聞不是移動領域，而是伺服器領域：Neoverse N1和Neoverse E1平臺，例如華為鯤鵬920和亞馬遜的Graviton2高效能處理器都令人印象深刻。

徐文偉釋出業界最高效能ARM-based處理器-華為鯤鵬920

Snapdragon 865​www.qualcomm.com

 

華為鯤鵬920​www.huawei.com

ARM伺服器領域確實正在騰飛，旨在與AMD和Intel競爭，但ARM尚未達到移動市場的巔峰，至少現在還沒有。

2020年ARM在移動處理器領域繼續發力，同時釋出了兩款新型處理器核心Cortex-A78和Cortex-X1，將移動處理器的效能推向了一個新的高峰。

 

新型Cortex-A78：效率加倍

新的Cortex-A78雖然效能強勁，但是它並不使我們感到驚訝，因為第三代是ARM的第三代Austin核心，該系列核心保持著每年迭代一次的升級進度，從2018年釋出的Cortex-A76，到2019年釋出的Cortex-A77，再到2020年釋出的Cortex-A78，這一切都如約而至。

全新的Cortex-A78延續了ARM的傳統設計理念，即嚴格按照效能，功率和麵積（PPA）之間的平衡進行設計，適用於5nm工藝，效能提升20%，功耗降低了50%，面積卻縮小了5%，為四核叢集節省了大約15%的面積，這將為額外的GPU、NPU和其他元件騰出了更多的空間。

Cortex-A78：效能提升20%

ARM每年一次架構升級，這是大家意料之中的事情，但是今年ARM在傳統的架構升級之外，又搞出來一個Cortex-X，ARM意欲何為呢？

 

新型Cortex-X1：打破設計約束鏈

與Cortex-A78還要兼顧效能、功耗、面積（PPA）不同，Cortex-X1使用了全新的架構，是ARM為實現效能大幅增長而設計的，其效能比前代CPU提升了30%，比Cortex-A78也提升了22%，機器學習效能更是提升100%。

Cortex-X1：專為終極效能而設計

Cortex-X1靈活搭配：充當超大核1+3+4三簇核心

與4核Cortex-A77和4核Cortex-A55叢集相比，4核Cortex-A78和4核Cortex-A55的DynamIQ叢集可將效能提高20％。

但是，引入Cortex-X1可以通過提高峰值效能來實現更大的可擴充套件性。將單核Cortex-X1作為DynamIQ叢集的一部分，再加上3核Cortex-A78和4核Cortex-A55，峰值效能比上一代產品提高了30％。

當與Cortex-A78的卓越效率相結合時，它可提供最佳的持續效能和最佳效能。

Cortex-A78和Cortex-X1 DynamIQ群集，與上一代產品相比

 

Cortex-X Custom (CXC) program

Cortex-X1除了效能大漲，還提供了更靈活的定製特性，也就是ARM官方所說的 Cortex-X Custom (CXC) program，大家知道Cortex-A公版授權能改的地方不多，主要就是快取部分，而CXC則允許客戶自定義，有更多的不同特性，在研發早期階段就允許客戶參與。

 

Cortex-X Custom CPU program​www.arm.com

 

 

當然，CXC的授權費肯定也是不一樣的，比Cortex-A系列更貴是沒跑了。其實我們再大膽猜測一下，近年來隨著高通、三星都放棄自研ARM核心，除了蘋果之外其他廠商都改回公版架構了，ARM現在推出Cortex-X1也是一種調整，相當於一個官方預改進版，高通、華為、三星等客戶可以自己繼續再改，定製不同的特性。

 

ARM核心公版架構的變遷

ARM核心公版架構一直是兩條路線：

• 大核心：從A57、A72、A75、A76、A77、A78一路進化；
• 小核心：從A53、A55一路進化。

應該說，ARM公版架構的水平還是很高的。在智慧手機初期，高通是不屑於ARM公版架構的，但是幾年下來，高通發現自己努力了半天，還不如ARM公版架構做得好，就放棄了。

三星也曾經努力搞自己的架構，但是幾年下來，也發現了同樣的問題，自己花了很多錢搞的高效能架構，實際效能並不強，而功耗很高，結果三星也放棄了。

華為在鯤鵬上先用ARM公版，幾代之後嘗試了一下自己搞架構，交給ARM很貴的指令集授權費用，但是出來的成果和ARM公版的A76差不多，效果不明顯。但是華為還在堅持研發，希望能夠突破。

只有蘋果的ARM架構自研取得了成功，蘋果在效能上幾乎能夠領先ARM公版架構兩代。但是，在最高功耗上，蘋果這幾年也沒有降下來。效能功耗比沒有多大領先優勢。

 

ARM公版受到蘋果自研架構的威脅

ARM公版的大核心要求持續效能，就是長時間可用的效能，所以功耗限制在2W以內。而蘋果的理解是，大核心是短期效能，用的時間短，可以做到4W-5W。而長時間執行，就用小核心了。

蘋果的小核心非常強大，A12的小核心效能就已經接近ARM的A75大核心了。這讓蘋果手機一直有效能優勢。而ARM也逐漸認識到了自己大核心不強的問題。

所以ARM推出Cortex-X1的目的也很明顯，是為了更好地在高效能領域中建立自己的地盤，在移動端也可向蘋果自研的A系列處理器發起衝擊，後者的大核效能真的很恐怖。

寫在最後

從這次ARM釋出的情況看，ARM已經開始分三類核心：

• 超大核心：就是Cortex-X系列核心，大幅提高複雜性，不再考慮太高的能效比，作為超大核心使用。
• 中核心：就是我們之前一直說的大核，高頻功耗在2W以內，優勢頻率在1W以內，比如A76、A77、A78等；
• 小核心：還是之前的概念，比如A55。

這樣，在處理大型APP需要高效能的時候，可以啟用大核心獲得最高效能，提升表現，應對一般計算密集型任務使用中核心，應對I/O密集型任務則使用小核心，從而獲得最佳的能耗比。

這個思路，其實最早是MTK提出來的，後來高通和海思用區分大核心頻率來解決，ARM也算是亡羊補牢，為時未晚啊。