ARM anuncia Cortex-X2 e novas GPUs Mali com ganhos de desempenho de até 100%

No início do maio, a ARM anunciou a nova arquitetura ARMv9, que além de oferecer os tradicionais ganhos de performance oferecidos com cada nova geração, trouxe maior foco na Inteligência Artificial (IA) e privacidade dos usuários. Empregando diversas tecnologias inéditas, a empresa espera que a ARMv9 lidere as inovações em diversos mercados, sendo adotada em mais de 300 bilhões de chips nos próximos anos.

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Agora, a companhia acaba de anunciar as primeiras soluções baseadas na nova arquitetura: os núcleos Cortex-X2, Cortex-A710 e Cortex-A510, além da nova família de GPUs Mali, com promessas de ganho de até 100% em comparação à geração anterior. As novidades chegam exatamente um ano depois do anúncio dos antecessores.

Cortex-X2 é o mais novo núcleo de máximo desempenho

Um dos principais anúncios do dia, o Cortex-X2 é o segundo núcleo de máximo desempenho desenvolvido sob o programa Cortex-X Custom (CXC), criado pela ARM para a produção de soluções mais potentes, que visam tornar os chips de fabricantes como Qualcomm e Samsung mais competitivos com o M1 e futuros projetos da Apple.

Funcionando exclusivamente em aplicações de 64 bits, a novidade chega junto ao anúncio de uma grande mudança: a partir de 2023, todos os núcleos da ARM serão compatíveis apenas com instruções de 64 bits, nem mesmo sendo capaz de ler instruções em 32 bits. De maneira bastante resumida, os novos chips poderão realizar instruções duas vezes maiores, o que irá se refletir em performance.

Falando justamente em desempenho, a ARM afirma que o Cortex-X2 é até 16% mais rápido que o Cortex-X1, considerando os mesmos clocks e litografia. A empresa espera que esse número salte para 30%, quando levadas em conta outras melhorias, como o aumento de memória cache. Os ganhos são mais impressionantes em IA, com o novo núcleo sendo duas vezes mais rápido que a geração anterior.

Outra novidade bem-vinda é a redução no número de erros do mecanismo de predição. Ele é utilizado para prever o que futuras instruções solicitarão, o que evita a realização de novos cálculos no caso de uma dessas tarefas ser realizada de maneira incorreta e, por sua vez, aumenta o desempenho. A ARM não divulgou números sobre a redução, mas publicou o gráfico a seguir, indicando índice menor de erros.

Também é digno de nota o aumento no cache L3, que passa de até 8 MB para até 16 MB. Isso permite que mais dados sobre as instruções sejam armazenados junto ao núcleo, evitando assim que tempo de processamento seja perdido buscando por informações no armazenamento.

O Cortex-X1 está presente no Snapdragon 888 e no Exynos 2100, processadores mais poderosos do mundo Android no momento, portanto é lógico esperar que o Cortex-X2 seja empregado nos sucessores dos chips premium de Qualcomm e Samsung.

Cortex-A710 promete ser 30% mais eficiente

Sucessor do Cortex-A78, presente em processadores modernos potentes como o Snapdragon 870 e o Dimensity 1200, além dos próprios Snapdragon 888 e Exynos 2100, o Cortex-A710 promete melhorias mais modestas de desempenho, na ordem de 10%. Seu maior destaque é o menor consumo de energia, com a novidade sendo 30% mais eficiente.

Para alcançar esse nível, o núcleo teve sua largura reduzida, além de ganhar melhorias em outras áreas, incluindo o mecanismo de predição. Além disso, o número de estruturas dedicadas para predição dobrou, mais uma mudança responsável pelo aumento de performance. Diferente do Cortex-X2, no entanto, o Cortex-A710 ainda é compatível com instruções de 32 bits.

Cortex-A510 é aguardado novo núcleo de baixo consumo

O Cortex-A55, lançado em 2017, é o núcleo de baixo consumo utilizado atualmente pela maioria dos processadores ARM modernos. Esses núcleos de desempenho mais limitado são responsáveis por tarefas mais simples, como atualizar a lista de e-mails automaticamente em segundo plano, por exemplo, por consumirem menos energia.

O novo Cortex-A510 é o aguardado sucessor do Cortex-A55, e promete entregar melhorias significativas, estabelecendo um novo piso de desempenho para futuros dispositivos. Além de ser 20% mais eficiente em consumo energético, a novidade também traz até 35% de aumento na performance, quando todos os aprimoramentos são considerados, e três vezes mais velocidade em IA.

Os maiores destaques do novo núcleo de baixo consumo estão no aumento da largura, na integração de mecanismos dos núcleos Cortex-X, especialmente em predição de instruções, e na possibilidade de combinar dois Cortex-A510 em um complexo, permitindo que eles compartilhem recursos, como o cache. A função se assemelha ao Simultaneous Multithreading (SMT) ou Hyperthreading das CPUs da AMD e Intel.

Isso deve fazer com que as tarefas passem mais tempo sendo executadas por eles, o que se traduz em mais autonomia de bateria, no caso de smartphones. A principal melhoria, no entanto, ocorre na redução de área do chip. Com a área menor, as fabricantes terão de investir menos dinheiro na produção, conseguindo extrair mais chips de um disco de silício.

Novas GPUs Mali prometem ganhos de até 100%

A ARM também anunciou uma nova geração de GPUs Mali, que trazem ganhos de desempenho ainda mais impressionantes. A linha é liderada pela Mali-G710, chip gráfico mais poderoso que promete entregar até 20% mais desempenho que a Mali-G78, sua antecessora, enquanto consome 20% menos energia, além de entregar um salto de 35% em operações de Inteligência Artificial.

Para conquistar esses números, a empresa redesenhou a estrutura da GPU, empregando núcleos maiores com a terceira geração da microarquitetura Valhall, e um aumento na realização de cálculos híbridos de multiplicação e adição, que passam de 32 FMAs (Fused Multiply-Add, ou Adição-Multiplicação Fundido, em tradução livre) por clock em cada núcleo da Mali-G78 para 64 FMAs.

Isso também se reflete na maneira como o chip gráfico pode ser configurado, estando disponíveis opções entre 7 e 16 núcleos. Essas são quantidades menores do que a Mali-G78, que chegava aos 24 núcleos, mas compensam pelo aumento no tamanho e as inúmeras melhorias feitas para aprimorar o desempenho.

A Mali-G610 chega como uma versão ligeiramente inferior da G710, voltada para dispositivos topo de linha, enquanto a irmã mais poderosa é pensada para aparelhos super premium. A única diferença entre as duas está nas configurações: enquanto a Mali-G710 traz opções entre 7 e 16 núcleos, a Mali-G610 será encontrada em variantes de 1 a 6 núcleos. No mais, a GPU mais modesta apresenta todas as melhorias incluídas no modelo mais potente.

Sucessora da Mali-G57, encontrada em celulares como o Redmi Note 9T e o Redmi Note 10 5G, a Mali-G510 é uma das soluções que mais traz evolução, prometendo entregar 100% mais desempenho que a geração passada. A novidade consumiria ainda 22% menos energia e também oferecia 100% de aumento no desempenho de IA. As opções de configuração variam entre 1 e 6 núcleos.

Por fim, a Mali-G310 é a nova GPU da entrada, sucessora da Mali-G31 lançada em 2018. As melhorias vistas no restante da linha também chegam ao segmento mais básico, com promessa de melhorias de até 6 vezes no processamento de texturas, 4,5 vezes em aplicativos executados em Vulkan e 2 vezes no processamento de conteúdo da interface do Android. A Mali-G310 está disponível apenas em uma configuração com 1 núcleo.

Quando as novidades chegam ao usuário?

A ARM espera que os primeiros processadores equipados com os novos núcleos e GPUs cheguem ao mercado no início de 2022. Além de celulares, a companhia também prevê a presença das novidades em Chromebooks, notebooks, TVs e vestíveis, entre outros dispositivos.

Um ponto interessante é que a ARM anunciou configurações de chips diferentes do 1 + 3 + 4 visto em soluções como o Snapdragon 888. Será possível utilizar até 4 Cortex-X2 de máximo desempenho junto a 4 Cortex-A710 de alto desempenho em uma configuração 4 + 4 em notebooks, 4 Cortex-A710 acompanhados de 4 Cortex-A510 para smartphones mais simples e televisores, entre outras possibilidades.

Fonte: XDA Developers, Android Authority (1, 2), ARM (1, 2)