Arm明年將推出擁有筆電級效能但兼顧手機能源效益的新處理器IP
Arm本周四（5/31）揭露了預計於明年推出的新一代處理器IP，宣稱將讓筆電效能的成長幅度追上智慧型手機的效能，它們分別是Cortex-A76 CPU、Mali-G76 GPU與Mali-V76 VPU，將分別支援AI/ML、遊戲，以及UHD 8K的影片觀賞，亦會相容於即將到來的5G時代。
負責Arm IP產品部門的Rene Haas表示，過去5年來，智慧型手機的CPU效能在不危及電池壽命的狀態下以每年增加20%的速度成長，但同一時期的筆電隨著摩爾定律的趨緩，每年的效能成長率卻只有個位數，在延長電池壽命上也沒有顯著的進展。
Haas說，Arm的表現受到外界矚目，也讓Windows筆電生態體系採用了高通所打造的Arm SoC而推出可隨時連網的Always Connected PCs，提供長達20小時的電池續航力，基於DynamIQ技術的新款Cortex-A76 CPU也將提供筆電等級的效能，同時維持智慧型手機的能源效益。
比起應用於第一代Always Connected PCs的CPU產品，Cortex-A76 CPU可提高35%的效能，同時改善40%的能源效益，在人工智慧及機器學習上則有4倍的運算效能，不管是在智慧型手機或PC上都能帶來更快的回應與更安全的體驗。
Mali-G76 GPU為繪圖處理器產品，著眼於遊戲市場，它的效能增加了30%，亦改善30%的能源效益，Mali-G76在機器學習的運算能力是Mali-G72的2.7倍。
至於Mali-V76 VPU則屬於視訊處理器，標榜可在智慧型手機與其它裝置上支援UHD 8K內容的編解碼，提供60fps的畫面更新率或在中國已蔚為風潮的4x4影片牆，可同時串流16個內容。
筆電級效能結合手機省電性，ARM 採用 7nm 製程的 Cortex-A76、Mali-G76、Mali-V76 全面登場
在 Computex 前夕，Arm 照例都會有不小的動作，這次一口氣推出的處理器 Cortex-A76、繪圖處理器 Mali-G76，以及用作視訊編解碼處理的 Mali-V76。Cortex-A76 採用全新的微架構設計，減少 40％ 電力消耗，最高效能還可比 Cortex-A75 多出 35％
進入正題之前，Arm 提出個相當有趣的觀點，過去數年以來，每年行動處理器的效能約有 20％ 的年增長率，但是筆電處理器卻只有個位數的成長。近期 Arm 處理器架構已經成功吸納 Microsoft Windows 10，雖然並不完美，但擁有 20 小時的 Office 辦公室軟體的作業時間續航力不是問題。透過處理器架構的省電特性，加上 Cortex-A76 效能提升，該公司樂觀看待 2019 年推出第二代採用 Arm 處理器架構的 Windows 筆電，效能相比第一代 Qualcomm Snapdragon 835 處理器版本成長百分百。
Cortex-A76 相容 Armv8-A 和 Armv8.2-A 延伸指令集，同時也支援過去 A32 和 T32，The Register 網站則收到另外 1 項資訊，EL0 模式（一般程式運作無需特權的模式）往下相容 32 位元指令沒有問題，EL1（作業系統模式）或是 EL2（虛擬機模式）以上則僅支援 64 位元，不若前輩還可以在較高的特權模式支援 32 位元指令。The Register 推測此舉可以減少處理器硬體設計複雜度，但對於一些軟體開發者較為麻煩。
Cortex-A76 同樣支援先前推出的 DynamIQ 多核心組合方式，但由於 Cortex-A76 為大核心設計，因此在同一 DynamIQ 叢集當中，最多只能放入 4 個核心。L1 快取固定規格為 64KB 4-way 指令快取以及 64KB 4-way 資料快取，每個時脈週期可以從 L2 快取擷取 32Byte 指令進入 L1 指令快取，L1 資料快取則於每時脈週期讀取和寫入 32Byte 資料至 L2。L2 快取容量可以選擇 256KB 或是 512KB，每個時脈週期同樣可以讀取和寫入 32Byte 資料至 L3。
DynamIQ 設計為 L3 快取由全部處理器核心共用（也可以完全不配置 L3 快取），容量從 512KB～4MB 任君選擇，但相對每個核心的吞吐量不變。處理器前端的分支預測和指令擷取在 Cortex-A76 為分離設計，分支預測每時脈週期擷取 32Byte，而指令擷取每時脈僅有 16Byte，額外的部分正好可以掩飾分支預測失敗的效能損失，有助於提升前端運作效率，最高每個時脈週期可以擷取 4～8 個指令（16bit 指令為 8 個）。
解碼部分則是 Arm 第一款 4-wide 設計，每個時脈週期則能夠派發 8 個解碼後的微指令至運算單元和位址產生單元；當然，運算單元支援亂序執行（OoOE、Out-of-Order Excution）。運算單元整數部分支援 4-issue，內部包含 3 個 ALU 和 1 個分支單元，浮點/原生 16Byte 向量部分則是 2-issue，Arm 強調輸出量為先前任意型號的 2 倍，能夠在低精度機器學習演算法提供相較前代 4 倍效能。
Cortex-A76 處理器旗艦型產品預計使用 TSMC 7nm 製程，今年下半年即可見到首批產品，2019 年開始大量出貨。Cortex-A76 在 7nm 製程、3GHz 運作時脈，相對 Cortex-A75 10nm 製程、2.8GHz 時脈，效能增長約 35％（使用 GeekBench v4.1、AArch64）；若給予 2 者相同的電力，則 Cortex-A76 的效能表現為 Cortex-A75 的 1.4 倍。
Mali-G76 微架構小調整
電競遊戲市場持續成長，手機遊戲占比也逐年增高，Arm 自然也不會放過此塊大餅推出 Mali-G76。相較於前一代 Mali-G72，每單位效能密度增長 30％，能源效率也提升 30％，機器學習效能則是 2.7 倍。Mali-G76 採用與 Mali-G72 相同的 Bifrost 微架構，但是內部的執行通道從 Mali-G72 每個引擎 4 條提升至 8 條，換算下來 Mali-G72 最高共有 384 條（32 核心、每核心包含 3 引擎），而 Mali-G76 則為 480 條（20 核心、每核心包含 3 引擎）。
之所以沒有簡單暴力的堆疊核心數量，是因為 Arm 發現相對於增加核心數量連帶的耗能增長，相較提升執行通道為多，使用的晶片面積也更大。另外為了跟上執行通道的數量，Mali-G76 內部材質單元增加為 2 個，Mali-G72 只有 1 個，每時脈週期吞吐量很簡單地變為 2 倍。
Mali-V76 聚焦東京奧運 8K 轉播
近期沒有值得注意的影片編解碼格式出現，Mali-V76 毫無意外地繼續加強編解碼效能，已經可以支援 8K/60p 影片解碼以及 8K/30p 編碼。由於該公司的 IP 設計成品不會立刻在市場出現，因此 Arm 在設計產品時必須考慮未來支援性，2 年過後正好舉行東京夏季奧運會，日本預計替該場奧運會提供 8K 賽事轉播，因此加入 8K/60p 解碼能力。
雖然目前 8K 應用並不成熟，Mali-V76 也可將此能力拆成 4 個 4K 影片解碼，或是 16 個 Full HD，方便驅動 VR 眼鏡或是大型電視牆等應用。若與自家前些日子推出的 Mali-D71 相互合作使用 Assertive Display 5 功能，Mali-V76 可以在傳送畫面的同時也傳送 Assertive Display 5 所需相關數據，Mali-D71 就不用再次運算，即可以 60FPS 或是 120FPS 的速度，依據使用者所在環境自動調整螢幕畫面至最佳狀態。
