大家都知道，無論是高通驍龍，還是聯發科曦力，亦或是華為海思，這些移動端的CPU都遵循ARM公司的Cortex-A系列架構設計。又是一個6月，按照慣例，ARM公司在舊金山發布了全新的Cortex-A76架構。今天，小編就和大家一起解讀號稱用2.4GHz即可將現有高通驍龍旗艦CPU845斬於馬下的Cortex-A76架構。

數碼愛好者們對ARM的架構代號想必已經耳熟能詳，但或許並不知道這些架構具體出自誰手。實際上，ARM在全球擁有3家設計團隊，分別是位於美國德州的奧斯丁團隊、位於法國南部的索菲亞團隊以及位於英國大本營的劍橋團隊。

這三家團隊各有分工，奧斯丁團隊負責設計高性能架構，代表作為Cortex A57和Cortex A72；劍橋團隊專門設計Cortex A53和Cortex A55等低功耗架構；而索菲亞團隊則主打均衡，Cortex A73和Cortex A75便是出自其手。

但是由於穆爾定律在28納米節點上慢下來，奧斯丁團隊在皮質A57和皮質A72體系結構上有兩個瓶頸，性能很強，但是功率和熱量也令人震驚。從那時起，奧斯丁的球隊一直一無所獲。就在人們幾乎忘記了美國強隊的時候，奧斯丁隊帶回了一個全新的皮質A76。

從設計的角度來看，皮質A76對於ARM來說是至關重要的，ARM是一個全新的微架構，是"第二代奧斯丁家族"的領導者，代表著一個新的開始。ARM稱之為"具有PC級性能的移動終端處理器"。

在最近的7nm工藝中，皮質A76有望達到3GHz。與基於10nm的製造和2.8GHz的皮質A75相比，能耗降低了40%，性能提高了35%，機器學習能力提高了4倍。

皮質A76體系結構分析

皮質A76是一個加擾的超標量核。前端為4，後端為13級管道。執行延遲分為11個階段。ARM正在設計一個"方向預測獲取"單元，這意味著分支預測單元將被反饋到提取單元。ARM還率先使用了"混合間接預測單元"，它將預測單元與參考單元分離，並支持內核中模塊的獨立操作。在操作過程中使用時鐘門控更容易省電。

皮層A76分支預測單元由3級BTB（分支目標高速緩存）支持，包括16鏈路NNOBTB、64鏈路MIPBTB和6000鏈路主BTB。在皮質A73和皮質A75中，ARM聲稱其分支預測單元幾乎可以預測所有分支，並且這一新的皮質A76單位似乎比以前更強。

基準單元的運行速度為每時鐘周期16位元組。分支預測單元的運行速度是參考單元的帶寬的兩倍，每個周期為32位元組，並且可以在12"塊"單元之前提供獲取隊列。這樣做的目的是隱藏分支氣泡在管道中的分支預測誤差是錯誤的，並避免使參考單元和其餘的核心停滯，而手臂被稱為皮質A76最多可響應8個分支預測誤差每周期最多。

皮層A76的提取單元可以提供多達16個32位指令，並且獲取流水線由2個指令對齊和解碼周期組成。在指令解碼和重命名階段，皮層A76可以每周期輸出4條指令，並輸出指令每指令1.06MOPS的宏指令。

以前，皮質A72和皮質A75每周期可吞咽3條指令，而皮質A73僅吞咽2條指令。根據ARM公開的信息，皮質A73的解碼帶寬的解碼是與皮質A72相比優化能量效率，並且隨著移動處理器的性能要求的增加，皮質A75已經恢復了每周期3吞吐的設計。皮質A76進一步發展，成為公開版本中最高的解碼帶寬，但仍低於三星和蘋果的定製架構（三星M3每周期6吞咽/蘋果A11每7周期）。

在指令重命名階段，ARM將重命名單元分離，並使用時鐘門控來使用整數/ ASIMD /標記操作，每次從A73和A75將重命名和調度從2次縮短到1次循環。根據1.2畝OP指令的比例，將宏指令擴展到微操作，並與皮層A75的6μOPS /周期和皮層A73的4μOPS /周期相比，進行了每周期8 MU OPS的操作。

皮質A76隨機排序窗口的大小為128，緩衝區分為指令管理和註冊恢復兩個結構，稱為混合提交系統。由於性能縮放比例僅為1/7，也就是說，緩衝器增加7%只能提高1%的性能，因此ARM不關注增強這部分的設計。

在流水線方面，整數部分由6個問題隊列和執行埠組成，總共有3個整數執行流水線，以及1個16個深度問題隊列。其中，2個整數流水線可執行簡單算術運算，1個可執行乘法，除法和CRC複雜運算。ASIMD/浮點部分包含2條流水線，它們由2個2個深度問題隊列服務。

在整數操作中，皮層A76減少了從3個周期的皮層A75到2個周期的增殖和增殖積累延遲，並且總吞吐量保持不變。由於皮質A76有3個整數流水線，簡單算術運算的吞吐量比皮質A75的2流水線的吞吐量增加了50%。

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