ARM Cortex-A55: 從端到云實現高效能

除了性能與效率以外，Cortex-A55 的物理芯片尺寸以及計算性能也具有極高的擴展性。為此，它包含了多個 RTL 配置選項，從而使可配置容量達到了 Cortex-A53 的十倍。事實上，它擁有 3,000 多種獨特的配置，因而成為了史上最具擴展性的Cortex-A CPU。

Cortex-A55 延續了 Cortex-A53 的靈活性，具備 NEON、Crypto 以及 ECC (糾錯碼) 等選項，但是也采用了新的實用配置選項。例如，專用二級高速緩存的可配置容量從 64KB 到 256KB 不等，可帶來 10% 的性能提升。專用二級高速緩存能夠很好地提升性能，而且它無疑會成為諸多市場的默認之選，它還被設計成了可選項，以便在物聯網等對尺寸敏感的市場上進一步減小芯片尺寸。

DSU 無論在 Cortex-A55 還是在 Cortex-A75 上都很常見。它包含更多的配置選項，可根據用戶自身的應用情況進行定制。例如 CPU 之間共享的三級高速緩存可從 0KB 擴展至最大 4MB。它還通過 AMBA 5 ACE 或 CHI 支持多用途接口選項，從而可用于更廣泛的系統。加速器相干性端口 (ACP) 和低延遲外圍端口 (PP) 也被集成到 DSU 當中，這讓緊密耦合的加速器能夠連接至 Cortex-A55 以便處理通用計算。這些特性加上 Cortex-A55 的機器學習功能，讓更多的計算能夠在更靠近物聯網網關應用“端”的地方執行。

囊括諸多先進特性，可用于各類新興應用

人工智能會越來越普及，這已不是什么新鮮事。引申開來，我們的設備運行機器學習任務也會變得十分普遍。有多種方法可以在芯片上實現機器學習的處理，然而 CPU 在這方面擁有獨特的優勢。CPU 可進行通用計算，因此它可以運行到人工智能應用的芯片當中。目前機器學習和人工智能持續換代，固定功能的硬件不但價格昂貴，而且對機器學習而言容易過時。

對 Cortex-A55 NEON流水線的改進和新增的機器學習指令意味著 Cortex-A55 在矩陣乘法運算方面的機器學習性能比Cortex A53要高出很多。最近發布的ARM 計算庫(ARM Compute Libraries)是專為 ARM Cortex-A NEON 和Mali GPU IP而優化的入門級軟件函數集，它也可以應用于 Cortex-A55 NEON 并進一步提升其機器學習性能!

Cortex-A55的可靠性、可用性和可服務性 (RAS) 特性也很高，這些特性使其能夠服務于基礎設施以及汽車等各個領域。對汽車市場而言，Cortex-A55 的安全性現已得到提升。它在每一級高速緩存上均提供可選的 ECC 和奇偶校驗特性，而且還支持“data poisoning”，這種方法可推遲已檢測到的、不可糾正的錯誤，適用于更有彈性的系統。它還是首款在避免系統故障方面采用全新設計流程的 Cortex-A 系列 CPU，因而在搭配Cortex-R52的情況下十分適合 ASIL D 應用。

深度嵌入高級電源管理特性

Cortex-A55具備諸多全新的電源特性，例如硬件控制狀態轉換能夠更快地從 ON 轉換至 OFF。Cortex-A55 還能夠根據當前運行的應用程序自主地關閉三級高速緩存。對于 VR 等需要更多內存的重載型應用程序，三級高速緩存會完全打開。然而對于音樂播放等完全駐留在一級和二級高速緩存中的輕載型應用程序而言，三級高速緩存會被關閉。額外還有兩種功率模式用于重載和輕載之間的應用情形。

現在還可以創建單顆 CPU 或 CPU 群組，其中每一顆 CPU 都處于集群內各自獨立的電壓域中，因此能夠更精細地動態提升電壓和頻率。這有兩大好處：首先，它讓設計師能夠進一步調節系統，從而實現最佳的性能和節能性。其次，這還意味著 DynamIQ 系統能夠更輕松地緊密匹配設備多變的發熱限制，因此可以最大限度發揮性能。

big.LITTLE處理的新時代

big.LITTLE 技術自 2011 年問世以來一直是異構處理的代名詞。因此當今市面上每三臺安卓 ARMv8 設備中就有兩臺依賴 big.LITTLE 技術來實現功率和性能優化。DynamIQ big.LITTLE是 DynamIQ 系統的新一代異構計算技術。

它讓設計師能夠利用 Cortex-A75 “大” CPU 和 Cortex-A55 “小” CPU 打造出充分集成的解決方案，大小 CPU 在物理上位于單一 CPU 集

它讓設計師能夠利用 Cortex-A75 “大” CPU 和 Cortex-A55 “小” CPU 打造出充分集成的解決方案，大小 CPU 在物理上位于單一 CPU 集群中。所有的軟件線程遷移和由此造成的大小 CPU 之間的高速緩存窺探(cache snoop)現在均發生在該集群內。與 Cortex-A73 相比，Cortex-A75 CPU 可以用于頻率更高的使用場合，同時利用Cortex-A55 依舊保持持續的 DVFS 曲線。這是 big.LITTLE 系統的一項重要設計要求。這些特性合在一起，與上一代 big.LITTLE 技術相比，可大幅提升峰值性能、持續性能以及智能功能。

當今的中端移動和消費級市場普遍采用基于Cortex-A53的 4 核和 8 核解決方案。然而，隨著人工智能和虛擬現實等高級使用場合從高端市場滲透到中端市場，廠商需要以更低的成本提供更高的性能和智能功能。DynamIQ big.LITTLE 通過推出新的異構 CPU 配置來滿足這一需求，例如 1 顆 Cortex-A75 + 3 顆 Cortex-A55 (1大+3小) 和 1 顆 Cortex-A75 + 7 顆 Cortex-A55 (1大+7小) 等等。這些新的配置以類似的芯片尺寸可分別與 4 核和 8 核的 Cortex-A55 設計相比，可以實現 2 倍以上的單線程性能。