Avec l'essor de la mobilité et de l'embarqué, la donne a changé dans le domaine du processeur. Le rapport performance/consommation a plus que jamais pris le pas sur les performances brutes. Mais les concepteurs se heurtent aux limites des optimisations de microarchitecture et des nouveaux procédés de fabrication, et doivent trouver des parades.
Deux microarchitectures dans une seule puce
La nouvelle conception « big.LITTLE » en est une. Elle consiste à associer la microarchitecture la plus performante, celle du futur CPU multi-cœur Cortex-A15 en l'occurrence, à une microarchitecture bien plus modeste, celle du nouveau Cortex-A7, qu'il a annoncé aujourd'hui.
Cette dernière permet d'exécuter des tâches peu gourmandes en ressources, la réception de notifications en veille par exemple, en consommant un minimum d'énergie. La microarchitecture performante ne sort dès lors de son profond sommeil qu'en cas d'utilisation, jusqu'au prochain retour en veille. La transition ne prend que 20 microsecondes.
Si Nvidia Kal-El a pour cinquième cœur une simple variante basse consommation de la microarchitecture des quatre premiers, ou certains TI OMAP des compagnons, « big.LITTLE » fait donc quant à lui appel à une microarchitecture différente.
Retour aux fondamentaux pour le Cortex-A7
La nouvelle microarchitecture ARM Cortex-A7 offre un compromis entre les innovations de la microarchitecture A15 et une conception simplifiée, tout en assurant une compatibilité totale. Un logiciel compilé pour l'A15 fonctionnera ainsi parfaitement avec l'A7, simplement plus lentement.
L'A7 adoptera pour commencer un nouveau procédé de fabrication en 28 nm, contre 40 à 45 nm pour les microarchitectures en vigueur, ce qui lui permet de monter en fréquence tout en réduisant sa consommation. ARM a d'ailleurs annoncé que TSMC était récemment parvenu à produire des puces A15 en 20 nm.
Il se contentera en revanche d'un traitement d'exécution in-order, abandonné depuis quelques années au profit de l'out-of-order. Il abandonne en outre certaines fonctions au détriment du nombre d'instructions par cycle.
Une puce ARM Cortex-A7 en 28 nm cadencée à 1,2 GHz sera malgré tout 50 % plus performante qu'une Cortex-A8 en 45 nm et à 1 GHz, tout en consommant cinq fois moins d'énergie. Une telle puce double-cœur offrirait en outre une performance équivalente à celle d'un smartphone haut de gamme contemporain, mais pour un prix nettement inférieur.
Un cycle d'A7 à gauche, d'A15 à droite.
En définitive la microarchitecture ARM Cortex-A7 aura deux champs d'application. En version simple-cœur elle épaulera les smartphones haut de gamme à conception « big.LITTLE », en version double-cœur elle permettra dès 2013 de vendre moins de 100 dollars des smartphones aussi performants que ceux qui en valent aujourd'hui 500.
