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ARMv9 TCS21 平台
2021年5月Arm公布了其最新3款CPU和3款GPU核心设计，三款新 CPU 分别是旗舰核心 Cortex-X2、高性能核心 Cortex-A710、高能效核心Cortex-A510 CPU，三款新GPU核心则覆盖高中端和入门级。
这是继2021年3月推出重要的创新——全新64位指令集Armv9、2021年4月推出基于Armv9的首个产品——面向数据中心的Neoverse N2之后，Arm首次展示基于Armv9设计的一系列面向消费级移动设备市场的新核心，这些新设计不仅性能大幅提升，而且增加新的安全性和人工智能（AI）功能。
- Cortex-X2，它是Arm Cortex-X定制项目的一部分，允许合作伙伴帮助为其特定用例设计专用核心。作 为Cortex-X1 的继任者，它也是Arm CPU产品线中强大的设计，可以用于笔记本电脑等大屏设备。Arm称，与Cortex-X1比，Cortex-X2的性能将提高16%，机器学习性能提升2倍；
- Cortex-A710 “big” 核心 比 Cortex-A78 提高10%的性能、30%的能效、2倍的机器学习性能；
- Cortex-A510 “LITTLE” 高能效核心 取代自2017年推出的Cortex-A55设计。与老款A55相比，其性能提升35%，能效提高20%，机器学习性能提升3倍。
高通骁龙888芯片，即采用 Arm Cortex-X1 和Cortex-A78的部分定制版本作为其四个“大”核心，并使用Cortex-A55设计作为其“LITTLE”核心。
X2、A510都将是纯64位，不再兼容32位，而A710会继续支持OL0 AArch32。其中，X2和A710的前端都改进了分支预测，精度更高，错误更少。
凭借 L3 缓存和丛簇设计 DSU-110 的特性，单一丛簇（cluster）最多可容纳8个X2 核心，并具有最大 16MB 的 L3快取能力。
ARM Cortex-A510 介绍
Cortex-A510 是一个更大的微体系结构跳跃，因为它代表了Arm的 Cambridge CPU 设计团队的一项新的 CPU设计。A510 在改进 IPC的同时仍继续关注功率效率，并且也许最有趣的是，它保留了其有序的微体系结构特征。
A510则采用了一个混合核心微架构（merged core microarchitecture）新设计，可将2个A510组合成一个群组，单一CPU可由多个群组构成，从而实现更加弹性化的结构设计。两个核心对它们共享L2缓存系统以及它们之间的FP / NEON / SVE pileline。
ARM 的 Merged-Core Microarchitecture 是 ARM 设计的新型微架构。这种微架构的主要特点是将多个物理核心合并为一个逻辑核心，以提高处理器的能效和性能。
在Merged-Core Microarchitecture中，每个物理核心都可以独立运行指令，但是所有的物理核心都共享同一个指令流。这样，当某个物理核心空闲时，它可以被用来执行其他核心的指令，从而提高整体的处理器性能。
ARMv9 TCS22 平台
2022 年 6 月 ARM 发布了 Cotrex-X3、A715 及 A510 v2 处理器，还有 Immortalis-G715、Mali-G715 和 Mali-G615等GPU，统称为TCS22平台，号称游戏性能提升28%，功耗降低了16%，内存带宽要求也减少了23%。不过这一代的ARM CPU及GPU其实底层的架构都没多大改进，整体还是2021的优化版。
与 2021全面计算解决方案（TCS21）相同，Arm 推出的 TCS22也是面向所有消费级设备市场，并且持续专注于计算性能、开发者对性能的可及性，以及平台的安全性。
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首先，鉴于 OPPO、vivo 和小米等公司参与的中国金标联盟宣布，中国的计算生态系统和应用生态系统已全面就绪64位。这意味着，未来几年的旗舰级智能手机都需保证为全64位设计，以确保获得最佳的效率和最强的性能。
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其次，Arm为了让开发者获得IP在机器学习性能方面的更新与提升，便不断推进Arm计算库和Arm NN框架，以确保开发者能够访问这些性能。无论是在GPU中的矩阵乘法的改善，还是在系统级优化和设计中其它地方的缓存微调中，Arm计算库和Arm NN框架都能让开发者获取这些性能。
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第三，在安全性方面，Arm 一直在加强处理内存的安全性。此外 ARM 还将这些保护措施扩展到设计中较小的可信执行环境中，这是系统执行软件栈中可能最具安全意识组件的地方。像人脸解锁和面部识别这样的功能，需要确保其免受额外的恶意攻击。
CPU多核互联架构依然是Hayden，也就是DSU-110系列，手机及平板上常见的组合是1+3+4核心，笔记本上最高可以做到8+4+0，12核架构，而且8个都是超大核。
小核是是在 A510 基础上小改的 A510 v2。
ARM Cortex-A715
2022年8月 Arm 推出了他们的大核 Cortex-A715(也称为 Makalu)。A715 支持与 ARMv9.0 ISA 大致相同的几项增强功能。更关键的是，A715的所有Exception Level都是仅支持AArch64（完全放弃了 32 位支持）。A715 的设计原则与之前的大核心相似：以更高的比率提高性能，而不是影响功率和面积。在这次迭代中，性能重点放在了整体改进上，而没有显着拓宽pipeline 或extending its depth。最后，Arm 工程师引入了受早期 Cortex-X 设计启发的有针对性的改进，例如分支预测器和预取增强功能。
A715 的另一项改进是引入了 3 阶段预测方案以实现快速周转。以前，Arm 具有快速的 L0 0 周期预测和较慢的 2 周期预测结构，而在 A715 中，Arm 将其分解为三个阶段，采用新的 1 周期周转中间结构，从而减少了获得预测的延迟。
随着更高容量的分支预测器产生更高的分支请求带宽，可能会遇到更多获取两个单独指令流的实例。为了适应这一点，A715 现在支持更高的指令高速缓存查找带宽，最高可达标签/周期的两倍。
高通的骁龙 8 Gen2 选择使用了 Arm 的 Cortex-X3、Cortex A715/710 和 Cortex-A510 内核集群。
ARMv9 TCS23 平台
2023年5月 在台北 ComputeX 展会期间 Arm 展示了基于TSC23平台的 下一代 Cortex-A 和 Cortex-X 系列 CPU 内核 —— 以及新一代 GPU 设计，从今年下半年到明年间成为产品。昨天的发布包括旗舰级超大核 CXC23, 也就是 Cortex-X4 内核、大核 Cortex-A720、小核 Cortex-A520 以及新一代 GPU Immortalis-G720。大核的架构代号 Hunter 猎人，是 A715 核心的继任者。小核代号 Hayes的架构。
对于其 2023 的年度 IP，Arm 正在通过其 Cortex 内核系列推出一波次要的微架构改进，这些细微的变化旨在提高效率和性能，同时完全转向 AArch64 64 位指令集。
除了改进 CPU 内核外，Arm 还使用 DSU-120 对其 DynamIQ Shared Unit 内核复合块进行了全面升级。尽管引入的修改很细节，但它们在提高结构效率方面具有重要意义，同时进一步扩展了 Arm 的应用范围，支持单个块中多达 14 个 CPU 内核：此举旨在使 Cortex-A/X 更适合笔记本电脑。
Arm Cortex-X4
在不同 CPU 核心的升级中，大核 Cortex-X4 最引人关注。从最初的 Cortex X1 内核开始，Arm 每次迭代中在每周期指令 (IPC) 方面都能取得两位数的百分比性能提升，2023 年的 Cortex-X4 也是如此（13%），Cortex-X4 专用于旗舰安卓智能手机和领先的移动设备。
Cortex-X4 旨在为移动片上系统（SoC）提供顶级算力，特别适合处理大型游戏或突发负载。Cortex-X4 是 Arm 迄今为止性能最高的内核，具有预计 3.4 GHz 时钟速度和更大的 L2 缓存，与去年的 1 MB 相比容量翻了一番，达到 2 MB。尽管有这些改进，为提升性能核心物理尺寸仍有增加，更复杂的 X4 CPU 核心的裸片尺寸增加不到 10%（不包括额外的 L2 缓存）。
至于电源效率，Arm 声称与前几代产品相比效率大幅提升了约 40%，不要指望看到太多芯片厂商利用这一点，因为 X 系列的主要工作是高负载。
在架构方面，Cortex-X4 与 Cortex-X3 有相似之处，主要侧重于改进现有架构并优化各种核心组件的效率。Cortex-X4 前端已重新洗牌并调整了指令获取块，Arm 的目标是保持低延迟，同时在其 Cortex-X4 内核和整个 TSC23 内核集群中提供峰值带宽。
Cortex-X4 前端的重大架构变化体现在其调度宽度上。Cortex-X4 现在具有更集中的 10-wide 调度宽度，最高可达 X3 的 6/8-wide 调度宽度。也就是说，尽管前端变宽了，但有效流水线长度实际上却略微缩短了，分支预测错误的惩罚从 11 个周期减少到 10 个。
前端的另一个重点是指令获取过程本身。与 Cortex-X3 相比，Arm 基本上重新设计了整个指令获取传送系统，以确保整个流水线的效率更高。
最新的架构还对 Arm 的分支预测单元进行了另一次改进，进一步提高了它们的预测准确性，但这一切都不是免费的午餐，Arm 很快注意到改进后的预测器的实施成本更高。尽管如此，Arm 认为，为了提供性能这是值得的。
Cortex-A720
Cortex-A720 与去年的 Cortex A715 设计相比并没有太大变化，它首先也是 Arm 首款纯 AArch64 的中核。Arm 对 A700 系列的理念主要是通过优化提高性能，在设定的热限制内提供最高水平的电源效率，并针对实际用例优化工作负载，而不是极快的基准性能。
与 Cortex-X4 类似，Cortex-A720 是围绕 Armv9.2 ISA 构建的，Arm 优化了其设计，使 A720 能够在相同的功率预算内提供比 Cortex A715 更高的性能。Arm 700 系列通常涵盖范围更广的应用并迎合各种市场，包括但不限于数字电视、智能手机和笔记本电脑。为了在更多样化的空间中拥有更大灵活性，Arm 希望通过 Cortex-A720 充当 TSC23 核心集群的「主力」。
对于 Cortex-A720，Arm 还提供了多种配置选项。除了标准的、性能最高的选项外，Arm 还拥有所谓的「入门级」配置，可将 A720 缩小到与 Arm Cortex-A78 相同的尺寸，同时仍将整体性能提升 10%。由于一些 Arm 客户对裸片尺寸特别严格，因此有必要采取此类举措来说服他们最终转向 Cortex-A7xx 系列和 Armv9。
Cortex-A520
Armv9.2 内核中的第三个是 Cortex-A520，它的设计很少，但 Arm 承诺比前几代有很大改进，尤其是在能效方面。
最大的问题解决了吗：并没有，Cortex-A520 不是乱序内核设计。忠于 Arm 的小核心设计理念，它仍然是有序核心 —— 事实上，Arm 甚至在此过程中移除了 ALU。
Arm 这一代的最小内核实际上是一个新内核，但它更多的是对 Cortex-A510 的改进，而非全新的设计。在已发布的所有三个 Cortex Armv9.2 内核中，它的功率面积比最低。最明显的差异来自功率优化，Arm 声称 Cortex-A520 在等进程和等频率下的能效比之前的 Cortex-A510 内核高 22%。Arm 的 TCS23 目录中的小内核主要是为执行低强度和后台操作任务而设计的，它可以减轻 Cortex-A720/Cortex-X4 等较大内核的负载，从而提高集群内的整体能效。
ARMv9 TCS24 平台
在2024年超大核则是CXC24，应该是 Cortex-X5 超大核了。2024年大核的架构代号则会使Chaberton，具体型号名就不确定。
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-636680.html
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