當 ARM 發表能大小核共存的 DynamIQ ,聯發科努力開發的三叢集似乎也在一瞬被打為白紙

2017.06.09 06:10PM
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雖不可否認的,聯發科在基於 ARM 架構的多核心設計一向有其獨到之處,從 32 位元時代利用兩組小核心構成的真八核,到 64 位元時代為了效能細分推出的三叢集,都是與市場主流設計有不一樣想法的規劃;真八核設計讓聯發科嘗到甜頭,也助其在中階市場大有斬獲,讓聯發科有了信心在 64 位元世代朝向高階產品線發展,以 Helio X 系列作為高階品牌的代稱。

當 Helio X 發展至第二世代的 Helio X20 ,聯發科首度在此產品採用三叢集設計,試圖以針對高、中、低三種負載情境進行核心細分,然而並未如預期能與高通、三星高階處理器抗衡,甚至整體體驗也遜於採用公版設計的華為海思麒麟處理器;就在聯發科今年上半年宣布同為三叢集的 Helio X30 系列, ARM 也在今年中旬正式宣布新世代的叢集設計 DynamIQ  ,自叢集的組合著手使能源分配更具效率,然而如此一來,恐怕連發科的三叢集會是首當其衝。

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在原本 ARM 的叢集設定中,單一個叢集僅能允許最大四個相同架構的核心,並且採用相同的電壓與時脈設定,雖然使整個設計簡化但也較無彈性;故 32 位元世代已經有部分廠商為了能源管理效率使用不同的方式,其中一個就是高通的 Krait 核心設計,高通藉由每個核心獨立一個叢集的方式,讓核心的時脈、電壓管控能夠獨立,不過也因此使設計複雜化,導致工作效能反不及原本 ARM 的標準版微架構。而 NVIDIA則是在 Tegra 3 當中,採用獨特的 4+1 核心設計,將低附載用的單核心獨立成一個群組,不過當時礙於系統層的叢集切換不夠成熟,加上單核心不能完全負荷待機的系統運作需求,能達到的節能效果也有限。

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而後 ARM 為了使能源效率分配能夠提升,推出 big.LITTLE 的概念,藉由與 Google Android 合作,透過兩組一高、一低叢集組合的方式,達到高附載以高效能群組、平時以節能群組運作的模式,而聯發科則將此官方版本以自身的方式詮釋,建構了以兩組小核心構成的真八核架構,由於第一世代的大核心能源效率比不佳,加上當時小核心效能確實是水準之上,倒也多次有以小博大的出色演出。

然而當聯發科到了 64 位元世代後,試圖挑戰旗艦級處理器產品,卻在架構的設定與基頻性能不及競爭對手,且也不像海思麒麟只為華為手機而生有著更佳的最佳化,最終仍只停留在給人平價高規但表現似乎不及效能較低卻穩定的 Snapdragon 中階系列;而後 Helio X20 再度推出三叢集設計,當初發表看似相當創新,不過在架構上卻也使叢集之間的組合更為複雜。

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畢竟 Helio X20 並不是針對分散式運算用的伺服器晶片而是手機晶片,叢集越多表示系統需要對負載判斷更為細分,在正確的情境從三個叢集選擇合適的叢集,叢集切換之間還有記憶體控制權轉移的問題;當然三叢集不是 X20 唯一的問題, X20 在架構規劃中僅有兩個高效能大核,遜於當時高階晶片選擇 4 核心大核,同時搭配的 GPU 仍不及所設定的競品,也不用說當初為了搶快使用 20nm 製程,反而較後推出的主流級晶片 Helio P20 採用 16nm 製程與更強的基頻支援。

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而 DynamIQ ,恐怕就是讓聯發科還未證實三叢集是好用的架構前就將他們先前努力被打回白紙的關鍵技術;關於 DynamIQ 先前已經有多次報導,不過重點就是 DynamIQ 將單一叢集的核心上限由 4 核變成有條件最多 8 核心,並且能使大、小核心共存,核心的時脈設定可同步亦可獨立,同時為了提升核心之間工作移轉的效率還加入 L3 快取,等同在一個叢集內就可針對不同負載直接切換,不需要進行複雜的叢集切換。

DynamIQ 僅在單一個叢集就可進行負載分配,這樣一來,也顯得還需要切換的聯發科三叢集變的更複雜;當然從帳面數據來看,聯發科仍可聲稱十核心高於八核心,不過以務實的角度來說,現階段多半行動裝置系統多針對最高 4 核心的運作進行設定,即便三叢集能夠進行跨叢集協作,幫助也依舊有限,更何況在工作分配、記憶體共用反而更複雜。

今年 Computex , ARM 也進一步發表支援 DynamIQ 的 Cortex-A55 以及 Cortex-A75 微架構,同時也指出預計在明年初就可能會有採用此架構的晶片,最近也傳出聯發科因為手機晶片狀況不佳將進行重整,或許這也是聯發科該好好思索產品線規劃,包括產品線的定位, CPU 與 GPU 之間的效能權重等,不過三叢集是否還會繼續在明年存在,還是值得關注的。