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ARM big.LITTLE - La nuova frontiera delle CPU mobile

04/04/2013
- A cura di
Telefonia & Palmari - Un breve articolo su come tutte le future CPU per smartphone funzioneranno, e sui benefici che porta la nuova architettura big.LITTLE progettata da ARM.

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Efficienza Energetica e Vantaggi

Come si è potuto facilmente dedurre, lo scopo principale di questa architettura è fornire ottime prestazioni generali, ottimizzando drasticamente i consumi, fino ad un risparmio che varia dal 50 al 70% (in base alle caratteristiche del SoC e alla implementazione software).

Energetica.jpg

Ad ogni passaggio di CPU/Core, ogni coppia di core passa da una curva ad un'altra, migliorando l'aspetto energetico o l'aspetto performance.

Ogni CPU opera con tutti i suoi core alla stessa frequenza (architettura ARM standard), cosicché ogni task di ogni CPU è accelerato allo stesso modo. Quando avviene la migrazione dei processi, le frequenze di migrazione spesso coincidono, in modo da ottimizzare ulteriormente l'accelerazione di quel task preciso senza sbalzi di frequenza notevoli (che sprecano cicli della CPU).

Esistono due implementazioni principali di questa migrazione, entrambe valide ma con conseguenze diverse.

La prima, utilizzata correntemente nella piattaforma Exynos Octa, accoppia ogni core A7 con un A15, e migra i processi da un core all'altro in base alle esigenze.

Nella seconda implementazione, più complessa, non avviene il CPU Migration ma il Task Migration, cioè ogni CPU viene gestita a se stante, e quando tutti i core A7 sono carichi, viene trasferito il carico sulla CPU A15, lasciando sui core A7 i task più leggeri. Questo permette altissime prestazioni nel caso di enormi carichi di lavoro, ma ha lo svantaggio di rallentare il sistema ai carichi medio/bassi, proprio dovuto all'implementazione.

Svantaggi dell'architettura

Ogni architettura CPU ha degli svantaggi, e la complessità hardware e software del big.LITTLE fa si che possano continuamente sorgere dei problemi se non implementato a dovere.

In primis, ogni migrazione tra una CPU e l'altra di ogni processo, spreca cicli della CPU, mediamente intorno ai 20.000 cicli (calcolato a 1Ghz di frequenza), che potrebbero essere impiegati per altri tipi di calcoli. Questo causa i cosiddetti "microlag" durante il passaggio di CPU, probabilmente impercettibili vista la velocità con cui avviene lo switch, ma se lo scheduler del kernel si rivela poco ottimizzato, allora ciò potrebbe palesarsi durante l'esperienza d'uso dell'utente finale.

Un altro svantaggio risiede nella implementazione software. Nonostante l'architettura sia un REALE 8 core, ne vengono usati solo 4 alla volta, perdendo quella consistenza che potrebbe teoricamente avere una architettura di questo calibro. Spiegheremo più avanti come si è riusciti ad ovviare a questa limitazione.

Per finire, il processo produttivo di un SoC che utilizza questa architettura è più lungo, complesso e dispendioso di architetture "normali" a singola CPU. Ed è questo il motivo per cui, da come si è visto in molte notizie, il Galaxy S4 arriverà in scorte limitate nel mondo per quanto riguarda il modello 3G Exynos.

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