Selon ARM, les futurs processeurs annoncés pour l’an prochain seront nettement plus rapides, suite aux changements majeurs apportés aux designs de sa puce Cortex-A. ARM prend exemple sur ses rivaux comme AMD qui ont mis l'accent sur l'augmentation du seuil de performance de leurs processeurs. Les puces ARM n’ont pas la réputation d’être ultra-performantes. Mais elles sont connues pour leur faible consommation d'énergie, une caractéristique appréciable pour préserver l’autonomie de la batterie des périphériques. C’est d’ailleurs ce qui a permis au concepteur de réussir dans le secteur des appareils mobiles, contrairement à Intel, dont les puces sont trop gourmandes en énergie. Mais il faut aujourd’hui fournir plus de puissance pour prendre en charge des applications émergentes comme la réalité virtuelle et l'apprentissage machine. C’est pour cela que ARM prépare ses futurs processeurs. Pour améliorer leurs performances, le concepteur va ajouter plus de cœurs, plus d’instructions et accélérer les pipelines, tout en réduisant la taille de la puce.

Les prochaines puces Cortex pour appareils mobiles, PC, serveurs et périphériques IoT bénéficieront des fonctionnalités regroupées sous l’appellation « DynamIQ ». « ARM livrera des indicateurs sur la performance de ses puces lors de l’annonce des premiers designs DynamIQ, ce qui pourrait arriver au début de l'année prochaine », a déclaré John Ronco, le vice-président du marketing produit. « DynamIQ permet d’améliorer les performances sans compromettre l'efficacité énergétique », a-t-il encore déclaré. La plupart des appareils tournant avec des puces ARM n’ont pas besoin de ventilateurs, et ce sera toujours le cas avec les nouveaux designs de puces. Ces améliorations pourraient inciter Apple à franchir cette fois le pas de l'architecture ARM pour ses ordinateurs Macs, ce que le constructeur californien n’avait pas pu faire jusqu’à présent, préférant les puces Core d’Intel, nettement plus rapides que les processeurs ARM actuels. Comme d'autres fabricants de puces, Apple utilise déjà l’architecture ARM sous licence pour ses puces d’iPhone, d’iPad et autres périphériques.

 

Aujourd’hui, tous les fabricants de puces cherchent à accroître les performances de leurs processeurs, notamment à cause de l'émergence du jeu et de la réalité virtuelle. Intel affirme que chaque nouvelle génération de puce offre au minimum 15 % de performance en plus et AMD a déclaré que ses nouvelles puces Ryzen offraient 40 % de plus d'instructions par cycle (IPC), une unité de mesure importante de la performance. Dean McCarron, analyste principal de Mercury Research, explique que les architectures sont adaptées aux exigences du marché à un instant T et aujourd’hui les concepteurs et fabricants de puces estime que l'apprentissage machine émergent sera l’une des principales charges de travail. « Même si ARM se base sur un design RISC, l’architecture se développe et évolue autant que l’architecture x86, et il devient difficile de départager les deux », a déclaré l’analyste. ARM a précédemment ajouté des extensions vectorielles à sa nouvelle architecture ARVE (Scalable Vector Extensions) ARMv8-A pour le calcul haute performance. Le concepteur a également ajouté des extensions pour la virtualisation et d'autres fonctionnalités.

Les fonctionnalités DynamIQ seront intégrées à l'architecture ARMv8-A existante. Les designs Cortex pourront accueillir jusqu'à huit cœurs dans un seul groupe, contre quatre cœurs pour les designs actuels. Les noyaux partageront la mémoire, les capacités de traitement et d'autres composants principaux. Une puce pourrait regrouper différents types de noyaux : par exemple, une puce à huit cœurs pourrait contenir quatre processeurs rapides pour les applications exigeantes et quatre processeurs plus lents pour les tâches répétitives peu gourmandes en énergie. C’est ce que fait déjà en partie le design ARM « Big.Little », mais DynamIQ ira encore plus loin. La puce X30 de MediaTek compte déjà 10 cœurs CPU concentrés en trois paquets. En théorie, DynamIQ permettra aux puces ARM basées sur le noyau Cortex d’associer 16 cœurs processeurs en deux groupes, une autre façon aussi d’optimiser l'espace sur les smartphones. « De plus, DynamIQ apporte de nouvelles instructions pour l'apprentissage machine, et la performance de ces puces sera 50 fois plus élevée pour traiter les tâches d’intelligence artificielle dans les trois à cinq prochaines années », a affirmé ARM.

 

Ces améliorations sont possibles grâce à la capacité des processeurs à traiter les tâches d’apprentissage machine en travaillant à bas niveau et avec une meilleure efficacité énergétique. Tous les calculs peuvent être combinés pour estimer la réponse à une question. Par exemple, les CPU pourront effectuer plus d'opérations à virgule flottante à demi-précision, une caractéristique courante des puces dédiées à l'apprentissage machine. C’est le cas notamment de la future puce Knights Mill d'Intel et des GPU AI de AMD et Nvidia. L’introduction de pipelines plus rapides permettra aussi une augmentation importante de la performance, mais il n'y a aucun changement fondamental dans le design du pipeline central ou dans la prédiction de branchement. « Il y aura des changements plus radicaux, mais ils concernent des projets à plus long terme », a précisé John Ronco. ARM continue à produire des designs basés sur des processeurs plus anciens, comme le Cortex-A8 lancé il y a une bonne décennie. La puce équipe la carte développeur BeagleBone Blue sortie récemment. Mais, il ne sera pas possible d’associer ces architectures processeurs avec le design DynamIQ.