ARM|深度解读ARM新架构：大核进取、小核摆烂？( 二 ) GPU|CPU|it芯片

首先是全新的大核Cortex-X3 ，它的改动无疑是此次新架构中最大的。其包括了比前代大10倍的L0 BTB（分支目标缓冲区）和大50%的L1 BTB ，这意味着大幅提高的分支预测性能。根据官方的说法， Cortex-X3的分支预测延迟降低了12.2% ，预测错误率降低了6% ，同时减少了3%的前段停顿。由于分支预测性能大为提升，因此Cortex-X3的mop（微操作）缓存现在可以做得更小，同时流水线长度也进一步下降。

这还没完，与Cortex-X2相比， Cortex-X3的指令缓存提取宽度现在从5增加到了6、算术逻辑单元从4个增加到了6个，同时乱序窗口也进一步增大。而在后端部分，新架构的加载/存储宽度也增加了50% ，并增多了数据预取引擎的数量。
更强的分支预测性能，更宽的执行窗口、更短的流水线级别，更快的存取速度，有没有觉得很眼熟？没错，这个改进方向，其实就是多年前已被Intel从奔腾4到酷睿的革新时，所证明的有效路径，只不过ARM如今将其在RISC处理器上“复刻”了一遍。

相比于Cortex-X3的锐意进取， Cortex-A715与（新版）Cortex-A510的改变就相对没有那么大了。其中， Cortex-A715的改进主要来自于放弃对32位指令集的支持，从而大幅简化了指令解码器的设计，空出更多的晶体管位置来提高了缓存大小。而Cortex-A510的变化则更是语焉不详，现在只知道它具备了可选的32位支持、同时功耗略微下降而已。

与CPU部分（特别是大核心）的改动相比， ARM此次的新GPU变化显得就不是那么显著了。一方面，无论是Immortalis-G715、Mali-G715 ，还是Mali-G615 ，它们其实都是共享的相同架构设计（只是Immortalis-G715内部多了硬件光追电路），主要区别还是在于核心数量上做了明确限制。
另一方面，与现有的Mali-G710相比，新款GPU在基础架构上将FMA乘加单元的数量翻了一倍，设计了用于抗锯齿的新型FP16计算单元。同时根据ARM方面的说法，新的GPU“在重负载场景下”的三角形生成率为现有的3倍，纹理映射速度是现有的2倍。不过，暂时还并不清楚这个倍数是来自底层架构的改进，还是来自于核心数量或频率的提升，因此仅仅做个参考就好。真正的GPU性能提升幅度，还得等到实际产品上市后才能有定论。
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值得一提的是，在发布新一代产品线的同时， ARM还给自家的软硬件方案起了一个新的名字，叫做“Arm Total Compute Solutions（直译为ARM整体计算解决方案）2022” ，缩写为ARM TCS22 。同时， ARM方面也将去年发布的上代架构随之“整合”为ARM TCS21 ，并同时预告了明年（TCS23）和后年（TCS24）的产品命名。

这意味着什么呢？从这个举动中，我们至少可以挖掘出两条信息点。一是ARM似乎并不打算用新架构完全取代上一代的产品线， Cortex-X2、A710和A510得到“重命名”或意味着它们的授权还将继续。
但更进一步来说， ARM从TCS21到TCS22的变化，以及目前官方已经“剧透”的TCS23和TCS24不难发现，一方面ARM在TCS22（也就是这一代的新架构上）删除了中核（Cortex-A715）对32位计算的支持，同时为“新版的”Cortex-A510小核增加了“可选的”32位计算功能。

另一方面，在TCS23和TCS24的预告图里可以清楚地看到，接下来的两年里， ARM每年都会更新大核与中核设计，但小核却只会在2023年迎来一次换代， 2024年则是不更新、直接沿用。
与此同时，在此次TCS22官方“样板设计”中， ARM不仅将新架构支持的最大核心数量从8核扩展到了12核，而且还给出了多个以大核、中核为主的组合方案，甚至出现了完全不采用A510小核，仅由大核与中核构成的“超高性能设计” 。

这或许意味着， ARM“仗着”新架构，特别是大核（Cortex-X3）、中核（Cortex-A715）性能与能效比的显著改善，明显在有意将其往更高的市场定位上推。或许，未来我们就会看到更多基于ARM新架构的笔记本电脑SoC方案了。
其实回溯历史不难发现，此前的Cortex-A53架构用了四年（2014-2017）才换代，而Cortex-A55架构更是“坚挺”了至少五年（2018-2022）之久。相比之下，去年的“初版”Cortex-A510架构因为完全不兼容32位代码，其实并不适合入门级设备与其他低功耗设备使用。
如此一来，今年的“新版”Cortex-A510实际上才是ARM v9指令集下，第一款真正可以用于入门级设备的低功耗CPU架构设计。而最快到明年，它就将会被更新的架构所取代。