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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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Con "l'avvento" del Samsung Galaxy S4, non c'è stata molta chiarezza sulla piattaforma che utilizza, e sul suo hardware. Ciò nonostante, sarà commercializzato in 2 versioni, una con supporto LTE e utilizzante piattaforma Qualcomm Snapdragon 600 (Quad Core), e una variante solo 3G basata sulla nuovissima piattaforma Exynos 5 Octa (4+4 core).

Ma cosa vuol dire veramente una piattaforma Octa Core su uno smartphone di queste dimensioni?

In molti si chiedono che senso abbia, e in effetti 8 core non vengono nemmeno sfruttati in ambito desktop, figuriamoci in ambito mobile dove il multithreading è ancora poco gestito (o gestito relativamente). Il motivo per cui ha spinto Samsung ed ARM a progettare una piattaforma del genere, è che non si tratta di un VERO Octa Core a singola CPU come molti pensano, ma l'architettura dell'Exynos di nuova generazione è molto più complessa ed elaborata, e permette di essere sfruttata in diverse modalità.

Introduzione all'architettura big.LITTLE

Il nuovo Exynos 5 Octa Core sfrutta una nuova architettura progettata da ARM denominata big.LITTLE, che permette di sfruttare la potenza di calcolo di una CPU Cortex A15, abbinata al risparmio di una CPU Cortex A7, entrambe sulla stessa scheda, e gestite intelligentemente dallo scheduler del kernel.

Come si traduce tutto questo in parole semplici? Con l'utilizzo dell'architettura big.LITTLE, il telefono decide da solo quali core attivare, in base al carico necessario al sistema per muovere i processi in corso. Tutto questo si traduce in maggior efficienza energetica del sistema (fino al 70% di risparmio energetico a parità di potenza di calcolo), ma anche il poter sfruttare la potenza pura erogata dalla CPU Cortex A15 che, seppur esosa di energia, possiede una architettura tale da poter gestire un'enorme mole di dati e processi.

CPU Migration e gestione dei core

Figure_5_CPU_Migration_Model_2.500.jpg

Nella maggior parte dei casi, quindi durante l'uso di task leggeri, vengono utilizzati solamente i core Cortex A7, che garantiscono un ottimo rapporto prestazioni/consumi, incentrandosi principalmente sui consumi. Nell'architettura presentata sull'Exynos Octa, la CPU Cortex A7 presenta un range di frequenze da 200Mhz a 1.2Ghz, ovviamente in base al carico designato.

Ogni core A7 è "linkato" in coppia ad un core A15, in questo modo solo uno dei due core della coppia può essere attivo allo stesso momento (questo nella implementazione corrente del kernel).

Quando il carico di un core A7 è molto elevato, e richiede più potenza, i processi "migrano" sul corrispettivo core A15 della coppia, beneficiando di una velocità nettamente maggiore, ma richiedendo anche più dispendio energetico; da qui il termine "CPU Migration" per indicare il funzionamento dell'architettura big.LITTLE.

Figure_4_Task_Migration_Model_1.500.jpg

Entrambe le CPU sono interconnesse tra loro mediante il CoreLink CCI-400, una sorta di bus dati che permette una veloce e facile migrazione di qualsiasi processo tra le due CPU, il tutto gestito dal kernel scheduler mediante driver appositi.

Fig_1_Cortex-A15_CCI_Cortex-A7_System.jpg

Questa immagine riassume la struttura interna dell'architettura big.LITTLE (mostrata nel caso di un 2+2 core), denotando come tutto il sistema sia interconnesso mediante il CCI, ma i due processori sono a loro volta interconnessi mediante il GIC-400, che permette una gestione indipendente delle sole CPU, a differenza del CCI che deve tener conto di una coerenza attraverso tutto il SoC.

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Efficienza, Vantaggi e Svantaggi
Pagine
  1. ARM big.LITTLE - La nuova frontiera delle CPU mobile
  2. Efficienza, Vantaggi e Svantaggi
  3. Evoluzioni e Conclusioni

 

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