A British ARM Corporation aprimorou a arquitetura heterogênea de computação do
ARM big.LITTLE , na qual todos os principais microprocessadores ARM baseados no Cortex-A7 (2011) se baseiam e apresentou ontem a nova arquitetura heterogênea
DynamIQ big.LITTLE . Um local foi alocado em microchips para aceleradores de hardware especiais para aplicativos de aprendizado de máquina. Talvez no futuro, o suporte de hardware para redes neurais se torne uma nova tendência entre os desenvolvedores de microprocessadores e a qualidade inerente aos novos smartphones.
O recurso de arquitetura da arquitetura ARM big.LITTLE é a presença de dois tipos de núcleos de processador: relativamente lento, pouco eficiente em termos de energia (LITTLE) e relativamente poderoso e guloso (grande). Normalmente, um sistema ativa apenas um dos dois tipos de núcleos: somente grandes ou pequenos. É claro que as tarefas em segundo plano em um smartphone ou outro dispositivo são fáceis de resolver com pequenos núcleos que consomem muito pouca energia. Se necessário, o processador ativa poderosos núcleos glutonosos, que no modo multithread, trabalhando juntos, demonstram desempenho particularmente alto. Em princípio, todos os núcleos têm acesso à memória compartilhada, portanto, as tarefas podem ser definidas para execução nos dois tipos de núcleos ao mesmo tempo. Ou seja, grandes e pequenos mudarão rapidamente.
Uma arquitetura tão heterogênea e tarefas de alternância dinamicamente de um tipo de núcleo para outro são concebidas para criar mudanças dinâmicas na potência do processador e no consumo de energia. O próprio ARM afirmou que, em algumas tarefas, a arquitetura economiza até 75% de energia.
DynamIQ big.LITTLE é um passo evolutivo adiante. A nova arquitetura permite usar uma variedade de combinações de núcleos grandes e pequenos que anteriormente não eram possíveis. Por exemplo, 1 + 3, 2 + 4 ou 1 + 7, ou mesmo 2 + 4 + 2 (núcleos de três potências diferentes). Um smartphone típico do futuro pode ter um sistema de oito núcleos em um chip com dois núcleos poderosos, quatro núcleos médios e dois de baixo desempenho em segundo plano.
Com suporte de hardware para aprendizado de máquina e IA, os desenvolvedores terão acesso a novas instruções especiais do processador (por exemplo, cálculos com precisão limitada). A ARM
promete que nos próximos três a cinco anos, os processadores Cortex-A na nova arquitetura fornecerão um aumento de até 50 vezes o desempenho nos aplicativos de IA, em comparação com os sistemas atuais baseados no Cortex-A73 e um aumento adicional devido aos aceleradores integrados no chip. A porta de acesso dedicada de baixa latência entre a CPU e os aceleradores tem desempenho de 10x.
Isso significa que redes neurais treinadas funcionarão muito melhor em smartphones, incluindo aqueles que calculam gráficos e vídeo, aplicativos de visão computacional e outros sistemas que processam grandes fluxos de dados.
Cada cluster pode conter até oito núcleos de características diferentes. Isso também pode ser usado para acelerar aplicativos de IA em comparação com os sistemas atuais. Além disso, o subsistema de memória reprojetado fornecerá acesso mais rápido aos dados e melhorará a eficiência energética. A propósito, não é necessário incluir núcleos LITTLE com baixo desempenho em agrupamentos de núcleos, que geralmente são usados em dispositivos móveis para economizar energia da bateria. Se você precisar de um desempenho muito alto, independentemente do consumo de energia - ninguém se preocupa em criar grupos de oito núcleos grandes e combiná-los em sistemas de computador especialmente poderosos. A ARM acredita que isso expandirá o escopo dos processadores ARM além dos smartphones.
Clusters DynamIQ de escala quase ilimitada com memória compartilhada - esta é uma oferta para criar sistemas de computação poderosos para vários propósitos.
Uma flexibilidade adicional no ajuste dinâmico do consumo de energia / energia será fornecida pela função de alterar individualmente a frequência de clock de processadores individuais em um cluster de vários processadores ARM. Os desenvolvedores de Cambridge acreditam que isso é especialmente importante em capacetes de realidade virtual, que por longos períodos de tempo estão em um estado de baixo consumo de energia. As transições do processador para um dos três estados de energia (ON, OFF, SLEEP) são realizadas muito mais rapidamente, automaticamente no nível do hardware.
No final, a arquitetura avançada do DynamIQ permite criar sistemas mais confiáveis com duplicação de funções, o que aumenta o nível de segurança em sistemas independentes que precisam responder a falhas. Por exemplo, esses são sistemas de visão computacional em veículos não tripulados - Advanced Driver Assistance Systems (ADAS). Quando um cluster de núcleos falha ou o acelerador falha, o outro cluster assume automaticamente suas funções.
A arquitetura do processador ARM é usada sob licença em seus chips por muitos fabricantes, incluindo Samsung, Qualcomm, Nvidia, Intel e Apple (iPhone, iPad). Entre 2013 e 2017, mais de 50 bilhões de microchips baseados na arquitetura ARM foram vendidos no mundo, e os desenvolvedores ingleses esperam que nos próximos quatro anos esse número dobrará para mais de 100 bilhões.
A maioria dos dispositivos nos processadores ARM não precisa de refrigeração ativa. A empresa está confiante de que, com o aumento do poder desses sistemas e a transição para a arquitetura DynamIQ, tudo permanecerá o mesmo.