[转帖]Arm发布CortexX4，功耗可降低40%

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ARM 发布了新一代的移动处理器内核，包括 Cortex-X4、Cortex-A720、Cortex-A520，预计将很快用于骁龙 8 Gen 3 以及天玑 9300 等处理器。值得一提的是，新的核心基于 Arm v9.2 架构，并且只支持 64 位指令集，不再支持 32 位移动应用。

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Arm Cortex-X4，这是该公司的下一代旗舰性能核心，也是迄今为止设计的最高性能Arm核心。

据了解，新发布的 Cortex-X4 超大核相比 Cortex-X3 在性能上提升了 15% 左右，但是在能耗方面有比较大的改善，宣称在相同频率下可以降低 40% 的功耗。而 A720 作为 A715 性能核心的升级迭代版本，效率提升了 20%。Cortex-A520 相比上代的 Cortex-A510 效率提升 22%。

网上此前已经爆出骁龙 8 Gen 3 采用的是 1+5+2 的丛集结构，其中 "1" 指的是 Cortex-X4 超大核，而 "5" 猜测是 Cortex-A720 性能核心，而 "3" 则是 Cortex-A520 的能效核心，安兔兔跑分更是达到了 160 万分，相比骁龙 8 Gen 2 提升明显。而天玑 9300 处理器预计同样会采用 ARM 发布的新移动处理器内核，性能表现令人期待。

Arm表示，Cortex-X4的前端已经发生了一些重大变化。指令获取传递已经被完全重新设计了。与Cortex-A715一样，Cortex-X似乎也紧随其后，也完全放弃了宏操作缓冲区。相反，Cortex-X4拓宽了流水线，支持多达10条指令。指令缓存也得到了相应的增强。带宽增加到每周期10条指令。

新的分支预测器的准确性也得到了提高，在实际工作负载中观察到的停滞现象明显减少。随着指令高速缓存和宏操作高速缓存的变化，分支预测错误的惩罚被统一起来，并减少到10个周期。

后端部分也得到了增强。在执行单元的整数方面，Arm将之前几代的MUL单元更新为完整的MAC单元。这意味着X4现在有2个整数MAC单元。还增加了第三个分支单元。最后，还添加了两个额外的整数ALU，总共有8个——其中6个位于专用流水线上。

Cortex-X4的乱序缓冲区从Cortex-X3的320增加了20%，达到了384个。事实上，Arm每一代都会将ROB增加10%至30%左右。从一个角度来看，Cortex-X4的ROB现在比英特尔的Sunny Cove核心更大，后者只有352个条目，尽管远远不及令人惊叹的Golden Cove的512个条目ROB。

在浮点数方面，Arm对除法器/平方根单元进行了完全流水线化。管道和单元本身保持不变。

在内存子系统方面，Arm重新平衡了流水线。以前，Cortex-X3具有两个通用的地址生成单元（AGU）和一个专用的加载AGU，而现在的Cortex-X4只有一个通用AGU，同时配备了两个加载AGU和一个存储AGU。

Cortex-X4上的私有L2缓存也得到了扩大。系统集成商现在可以选择集成高达2 MiB的L2缓存，这将使L2缓存与上一代相比翻倍。如果需要的话，在更受限制的环境下，系统设计师可以选择使用较小的缓存大小。Arm表示，较大缓存不会增加延迟。这个选项可以在具有大内存占用的应用程序中实现更高的性能，因为它可以更频繁地引用靠近核心的内存。

总的来说，Cortex-X4在ISO频率和L3（尽管具有较大的L2缓存）方面提供了约13%的IPC改进。