Nieuw wapen: Cortex-A12
Eén ding is al duidelijk: de A15 is dan wel veel sneller dan de Cortex-A9, hij is ook veel groter (en dus duurder te produceren), minder zuinig en daarmee in feite enkel geschikt voor echte high-end producten met een groot budget voor de processor en een flinke accu. Voor mid-range en sub-highend smartphones en tablets is het voor ARM hard nodig om een antwoord te vormen op de Qualcomm Krait-cores die, zoals we de laatste tijd veelvuldig hebben gezien, duidelijk betere prestaties neerzetten dan Cortex-A9’s met een vergelijkbaar stroomverbruik. Dat antwoord komt er in de vorm van de eerder dit jaar aangekondigde Cortex-A12 core, die wél een echte opvolger is van de Cortex-A9 en dus op hetzelfde soort apparaten wordt gericht.
De Cortex-A12 is een processor die is ontworpen met moderne gebruiksdoelen in het achterhoofd. Vergeet niet: de eerste chips met Cortex-A9 kernen kwamen al in 2009 op de markt, wat betekent dat het ontwerp dus vermoedelijk al een jaar of twee eerder ‘klaar’ was en dat de ontwerpteams van de A9 aan de slag zijn gegaan in een tijd dat er nog geen smartphones en tablets bestonden zoals we die nu kennen.
Er zijn legio verschillen tussen de Cortex-A9 en A12. De A12 is allereerst dual issue en volledig out-of-order. De A9 was al gedeeltelijk out-of-order: integer-instructies wel, maar floating point en NEON multimedia-instructies nog niet. NEON maakt nu integraal onderdeel uit van de core, bij de A9 was dit nog optioneel. Daardoor kunnen NEON-instructies efficiënter worden uitgevoerd. Ook is een L2-cache integraal onderdeel van de Cortex-A12. Bij de A9 moet een L2-cache met een losse module met de CPU verbonden worden: omslachtig, het vereiste speciale code in het besturingssysteem en werkte minder efficiënt qua prestaties en stroomverbruik. De L2-cache is variabel qua grootte en qua feature set is de A12 geheel op hetzelfde niveau als de A7 en A15, inclusief ondersteuning voor 40-bit geheugenadressering en virtualisatie-extenties. Het maakt dat de A12 net als de A15 opgenomen kan worden in big.LITTLE configuraties, waarover verderop meer.
Veel andere interne veranderingen en optimalisaties moeten er voor zorgen dat prestaties van de A12 op dezelfde klokfrequentie zo’n 40% beter moeten zijn dan die van de A9. De A12 valt echter ook zo’n 40% groter uit en verbruikt ook op dezelfde klokfrequentie en hetzelfde productieprocedé wat meer stroom dan de A9. De performance-per-watt zal daarmee niet significant beter zijn dan de A9, maar ook zeker niet slechter. Al met al moet de A12 er voor zorgen dat chipfabrikanten producten kunnen ontwerpen die beter kunnen concurreren met Qualcomms SnapDragon CPU’s gebaseerd op de Krait-kernen.
De Cortex-A12 is volledig compatible met de A7 en A15 en kan zodoende met A15’s in een big.LITTLE configuratie worden opgenomen.
Lang leven
Doordat het Cortex-A12 ontwerp pas kort geleden is voltooid zal het nog op z’n vroegst tot 2014 duren eer de eerste producten gebaseerd op processors met A12-kernen op de markt komen. Tot die tijd moeten chipontwikkelaars als Samsung en Nvidia het dus doen met de veel grotere en complexere A15, of de inmiddels wat bejaarde A9, om te concurreren met de eigen chips van Qualcomm en Apple. Gelukkig staat ARM erom bekend dat het bestaande cores gedurende de levensduur blijft aanpassen, optimaliseren en fine-tunen. Zo mogen we binnenkort in de vorm van de Nvidia Tegra 4i de eerste chip verwachten die gebruik maakt van de vierde revisie van de Cortex-A9. Geproduceerd met een state-of-the-art 28nm productieprocedé moet deze chip op 2,8 GHz kunnen werken, heel wat meer dan de 1,0 GHz van de eerste generatie Cortex-A9’s. Niet alleen de hogere klokfrequentie moet voor betere prestaties zorgen, in de Cortex-A9 r4 heeft ARM ook de branch predictor verbeterd, zodat ook op gelijke klokfrequentie de prestaties beter moeten zijn.
Ook voor de relatief nieuwe Cortex-A7 en -A15, als ook voor de gloednieuwe Cortex-A12, heeft ARM plannen om de komende maanden en jaren nieuwe, geoptimaliseerde revisies op de markt te brengen.
De Cortex-A9 krijgt binnenkort zijn vierde revisie. Nieuwe productieprocedés en hogere klokfrequenties hebben ervoor gezorgd dat de core door de jaren heen ruim drie keer sneller is geworden.
