Detalle de la CPU A7 Cyclone de Apple: un chip de clase de escritorio que tiene más en común con Haswell que con Krait

Unos seis meses después de que Apple sorprendiera al mundo con su SoC A7 de 64 bits, que apareció en el iPhone 5S y luego en el iPad Air, finalmente tenemos algunos detalles concretos sobre la arquitectura de la CPU Cyclone. Parece que casi todos los escritores de tecnología se equivocaron sobre el A7: la CPU no es solo una evolución gradual de su predecesor Swift, es una bestia completamente diferente que en realidad se parece más a una CPU Intel o AMD de 'gran núcleo' que a un 'núcleo pequeño convencional'. ' UPC.

Estos nuevos detalles provienen de la reciente el código fuente se compromete con el proyecto LLVM. Por alguna razón, Apple esperó seis meses antes de realizar los cambios (el núcleo de Swift se comprometió muy cerca de su lanzamiento). Los archivos describen claramente el nombre de la microarquitectura de la CPU (Cyclone) y todos los detalles clave que en última instancia dictan el rendimiento de la CPU, el consumo de energía, los escenarios de uso óptimos y la capacidad de escalar a velocidades de reloj más altas.

Fragmento de código de LLVM, que muestra Apple

Fragmento de código de LLVM, que muestra la microarquitectura central Cyclone de Apple



Para empezar, Cyclone es muy ancho. Puede decodificar, emitir y retirar hasta seis instrucciones por ciclo de reloj. A modo de comparación, Swift y Krait (el núcleo de CPU móvil actual de Qualcomm) no pueden realizar más de tres operaciones simultáneas. También hay un búfer de reordenamiento (ROB) masivo de 192 entradas, del mismo tamaño que el ROB de Haswell (lo cual tiene sentido, dado que ambos hacen un uso intensivo de OoOE (ejecución fuera de orden).

La penalización por predicción errónea de la marca aumenta ligeramente, pero, curiosamente, hay un rango de penalizaciones de 14 a 19 ciclos, el mismo rango que los núcleos de CPU más nuevos de Intel (Sandy Bridge y posteriores).

Diagrama de bloques de la CPU Apple Cyclone

Diagrama de bloques de la CPU Apple Cyclone (Crédito de la imagen: Anandtech)

En el lado real del procesamiento de números, Cyclone es muy robusto: tiene cuatro FPU (en lugar de los dos de Swift), dos unidades de carga / almacenamiento (en lugar de uno), dos unidades de sucursales (en lugar de uno) y hay tres FP / Unidades NEON. Trabajando junto con las seis unidades decodificadoras y el ROB de 192 entradas, Cyclone puede soportar tres adiciones FP / NEON en paralelo por reloj. Para adaptarse a toda esta bestialidad, Cyclone duplica las cachés de instrucciones y datos a 64 KB cada una (por núcleo).

En resumen, Cyclone es una CPU seria. En el palabras de Anandtech, 'Con seis decodificadores y nueve puertos para las unidades de ejecución, Cyclone es grande ... más grande que cualquier otra cosa que vaya en un teléfono'. Cuando Apple anunció el SoC A7, una de las diapositivas decía que tenía una 'arquitectura de clase de escritorio de 64 bits', y ahora sabemos que no era solo una hipérbole de marketing. Donde Swift era muy similar a Krait y otros núcleos ARM móviles, Cyclone es una gran desviación del enfoque habitual y ligero de construir CPU móviles.

Diapositiva de Apple A7 SoC, mostrando

Diapositiva de Apple A7 SoC, que muestra la arquitectura de 'clase de escritorio'

La pregunta, por supuesto, es por qué. Al igual que los chips móviles de ocho núcleos, simplemente no hay muchas aplicaciones móviles que puedan aprovechar un núcleo de CPU grande y caliente. Esto cambiará eventualmente, como mejora la tecnología de la batería y la informática móvil sigue ganando popularidad, pero esto no será algo a corto plazo.

Entonces, quizás una mejor pregunta es qué es Apple a largo plazo ¿Tiene planes para sus SoC de la serie A? Presumiblemente, el A8, que debutará con el iPhone 6 en septiembre, será grande, ancho, potente y también tendrá mucha energía. Si el A8 da el salto a 20 nm en TSMC, lo que es probable, podemos esperar un aumento de la velocidad del reloj y otras mejoras que mejorarán aún más el rendimiento. Vale la pena señalar que, a pesar de ser un gran núcleo, Cyclone no parece consumir más energía que Silvermont de Intel o Krait de Qualcomm, probablemente porque su reloj es más lento y porque su rendimiento robusto le permite terminar las tareas más rápidamente y, por lo tanto, ingresar. un estado de bajo consumo de energía antes, también conocido como 'carrera para dormir'.

Aún así, sin embargo, ¿por qué el cambio repentino hacia un gran núcleo, cuando todos los demás todavía se centran en núcleos más pequeños? La única respuesta sensata, en mi opinión, es que Apple está pensando en el futuro. Está claro que cada vez más de nuestro tiempo informático se dedica a teléfonos inteligentes y tabletas, por lo que es lógico pensar que las tareas más complejas y clásicamente orientadas al escritorio darán el salto lentamente a los dispositivos móviles. Imagínese si Adobe lanzara algún tipo de aplicación para iOS que procesara imágenes Raw masivas de 20 megapíxeles desde su DSLR; de repente, Cyclone y sus sucesores tienen mucho sentido.

O, por supuesto, tal vez Apple esté planeando eventualmente use sus chips de la serie A en sus MacBooks también - una posibilidad de la que hablé allá por 2011. Después de todo, Apple describió el A7 como “clase de escritorio”. ¡Cuidado, Intel!

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