A l’occasion du Computex de Taipei, ARM, géant britannique, a dévoilé sa nouvelle génération de CPU et de GPU. Pourquoi cela est-il important ? Simplement parce que PC Windows mis à part, l’écrasante majorité des appareils électroniques autour de vous fonctionnent avec des puces dont les plans reposent en partie sur les architectures et les technologies d’ARM. Dont le smartphone ou la tablette (ou le Mac, si vous êtes chez Apple), qui vous permet de lire cet article !
Pourvoyeur de technologies pour toutes l’industrie, ARM est au cœur de plus de 250 milliards de puces de par le monde. Que vous jouiez dans le train avec votre Switch, que vous regardiez Netflix sur votre téléviseur ou que vous régliez le comportement de vos lumières Philips Hue, ce sont à chaque fois des cœurs CPU ARM qui sont aux commandes !
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En cette mi-2023, ARM a présenté plusieurs éléments comme sa plateforme « Compute » de CPU ou encore un nouveau GPU. Des classes de composants dont la principale cible sera, dans un premier temps, nos smartphones.
Une plateforme complète qui abandonne le 32 bits
L’ensemble des cœurs CPU annoncés par ARM sont réunis dans une famille appelée « Arm Total Compute Solutions 2023 » ou TCS2023. Plus qu’une nomenclature, il s’agit d’une plateforme de développement complète, qui réduit le temps de conception des puces. Si cela permettra à nos lecteurs de savoir à quelle génération appartient tel ou tel cœur, le vrai bénéfice est à chercher du côté des concepteurs de puces.
Selon René Haas, PDG d’ARM qui s’est exprimé en conférence de presse pendant le Computex, « cette nouvelle plateforme permet de réduire de manière draconienne les temps de développement des puces. Un de nos clients a pu ainsi entièrement concevoir, tester et valider un SoC en seulement 13 mois », a-t-il assuré. Ce que cela veut dire pour vous ? Un temps plus court entre les annonces technologiques du côté d’ARM et leur implémentation dans vos appareils électroniques. Et à mesure que les prix de conception des puces explosent, tout gain de temps dans la conception des puces peut représenter un énorme gain d’argent pour les partenaires d’ARM.
La plateforme TCS2023 d’ARM comprend trois cœurs CPU : le cœur très haute puissance Cortex-X4, le cœur moyenne puissance Cortex-A720 et le cœur basse consommation Cortex-A520. Toujours basés sur la norme ARMv9, la particularité des cœurs de cette nouvelle plateforme TCS2023 est la bascule totale et définitive sur un jeu d’instructions 64 bits (AArch64). Une bascule justifiée par ARM pour des gains à tous les étages, autant en matière d’efficacité énergétiques, que de performances ou encore de sécurité. Si les concepteurs de puces font évidemment ce qu’ils veulent dans leurs designs et peuvent mélanger les différents types de cœurs, le passage au 64 bit (déjà une réalité dans les Pixel de Google) est inéluctable.
Cortex-X4, le plus puissant des cœurs mobiles
La nouvelle « bête » des puces de 2024, ce sera lui, le cœur haute puissance Cortex-X4. Comme son suffixe l’exprime clairement, il succède au Cortex-X3. Un beau bébé offrant jusqu’à +15% de performances en plus à consommation équivalente par rapport à son prédécesseur. Capable de fonctionner jusqu’à une fréquence de 3,4 GHz, il sera le cœur de prédilection des applications les plus gourmandes en puissance – notamment les jeux vidéo…
Mais pas seulement, puisque ce cœur est aussi celui qui est utilisé en « burst », c’est-à-un dire par à-coup. Lors du premier lancement d’une application ou pour l’exécution d’une tâche très ardue pour les autres cœurs. C’est ce type de cœur très haute puissance qui est en partie responsable de la réactivité des smartphones, celui qui fait que tout semble se lancer instantanément.
Attention cependant à ne pas commettre d’impair : si les Cortex-X4 sont les cœurs mobiles les plus puissants d’ARM, la firme développe des cœurs très hautes performances encore un cran au-dessus appelés Arm Neoverse conçus pour le calcul intensif. Ce sont ces cœurs Arm Neoverse que l’on retrouve ainsi dans le super calculateur DGX GH200 de Nvidia.
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Si le cœur Cortex-X4 est un tout petit peu plus gros que les cœurs Cortex-X3 précédents (moins de 10% de surface en plus), il est pourtant celui sur lequel ARM a fait le plus de travail d’économie d’énergie potentielle : une baisse de consommation pouvant aller jusqu’à 40% dans certains usages ! Pourquoi avoir utilisé le terme « économies potentielles » ? Simplement parce que le gain de consommation sur ce cœur ne sera jamais, en pratique, aussi important. Les concepteurs de puces ainsi que les constructeurs d’appareils (notamment les smartphones) auront en effet à cœur de tirer partie de sa puissance le plus possible. Mais voir un tel niveau de gain sur ce type de cœur montre tout de même le travail réalisé par ARM.
« Trois cœurs pour les piloter tous et la batterie de votre téléphone préserver » (livre célèbre)
Aux côtés du Cortex-X4, les concepteurs de puces pourront dont lui adjoindre deux autres classes de cœurs CPU : les Cortex-A720 et A-520. Selon les plans d’origine d’ARM, il semble probable que les Qualcomm et autres MediaTek embarquent un Cortex-X4 (jusqu’à deux ?) et un panaché des autres. De base, ARM propose une configuration « smartphone haut de gamme en 1+3+4, mais ce seront aux clients d’ARM de voir comment les agencer selon leurs besoins.
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Comme le X4, les Cortex-A720 et A-520 apportent leur lot d’améliorations en matière de puissance et de consommation énergétique. Le Cortex A-720 comme le A-520 apportent leurs lots d’améliorations se traduisant par des gains de performances respectivement de 15% et 8% à consommation égale. Mais surtout des gains d’énergie à puissance équivalente allant jusqu’à +22% dans le cas des petits cœurs Cortex A-520.
Si les plus grands progrès d’économie d’énergie sont réalisés sur le « gros » cœur X4, le fait de coupler tous ces cœurs fait qu’on est en droit d’attendre une partition globale entre -15 et -20% à performances égales par rapport à la génération précédente. La question étant de savoir si les concepteurs de puces vont se ruer sur la course aux performances ou tirer pleinement partie des précieux joules préservés par les ingénieurs d’ARM.
GPU : un coeur graphique, des déclinaisons
Dans les puces tout-en-un des smartphones, ARM ne développe pas uniquement des plans de CPU, il est aussi très actif dans la conception de processeurs graphiques ou GPU. Il lance ainsi sa seconde génération de puces « Immortalis ». Si vous avez l’habitude de lire la mention « Mali » pour les GPU ARM, ne soyez pas perdus, ils sont encore là. En fait d’un GPU, c’est plutôt une architecture déclinée en trois références : l’Immortalis-G720 pour le haut de gamme, le Mali-G720 ensuite et le Mali-G620 en dessous. Tous sont équipés de cœurs graphiques identiques : 10 cœurs ou plus pour l’Immortalis-G720, de 6 à 9 cœurs pour le Mali-G620 et 5 cœurs ou moins pour le Mali-G520. Outre ce nombre de cœurs de calcul graphique, un bloc technologique clé rend unique l’Immortalis-G720 : des unités de ray-tracing, comme sur les cartes graphiques de PC.
Dans ce domaine, ARM n’est pas seul au monde. Le ray-tracing est en effet déjà arrivé chez Qualcomm dans le GPU maison Adreno des puces Snapdragon 8 Gen 2 présentées l’an dernier. MediaTek a lui aussi déjà présenté son moteur de RT. De son côté, le concepteur de GPU Imagination – qui est en partie aux commandes du GPU des puces « A » d’Apple – a lui aussi développé des plans de GPU intégrant cette technologie l’an dernier.
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Mais alors que les Qualcomm ou Apple doivent développer leurs propres solutions de ray-tracing, l’arrivée de cette fonctionnalité dans le design d’un GPU « de base », permet à d’autres acteurs d’en profiter, sans travail supplémentaire de leur côté. Ce qui devrait permettre la démocratisation bien plus rapide de ces effets de lumière photoréalistes. Et, on l’espère, une harmonisation des technologies pour éviter les effets négatifs des technologies propriétaires.
Au-delà des smartphones
Si nous avons mis l’accent sur les smartphones (et avec eux, les tablettes) dans cet article, il est bon de rappeler que cette nouvelle fournée de technologies d’ARM est une offre technologique globale. Comprendre que les cœurs CPU (et GPU) peuvent être utilisés pour concevoir une très large variété de puces. En effet, ARM ne produit pas de puces qu’il vend lui-même, mais développe des blocs de technologies appelées « IP » (propriétés intellectuelles) dans le jargon. Les différents concepteurs de puces peuvent utiliser ces blocs comme ils l’entendent et composer des puces à la carte. C’est ce que font Apple, Qualcomm, MediaTek et les autres.
Comme le met en lumière la diapositive ci-dessus, ARM se doit cependant de penser aux potentielles déclinaisons qui seront faites de ses technologies (notamment ses cœurs CPU) pour gérer la montée en puissance (la « scalability ») des puces. Or, on voit ici poindre une nouveauté : une configuration très puissante écartant les petits cœurs très basse consommation pour ne conserver que quelques cœurs intermédiaires (jusqu’à quatre), mais intégrant surtout jusqu’à 10 cœurs Cortex-X4 haute puissance. Une nouveauté sans aucun doute à destination des usages informatiques tels que les PC portables, qu’il s’agisse des Chromebook ARM ou des PC Windows – qui ne sont pour l’heure compatible qu’avec les puces Snapdragon, de Qualcomm. Dans un scénario inverse, les petits cœurs Cortex-A520 pourront tout à fait être utilisés seuls pour être intégrés dans des puces très basse consommation comme des micro-contrôleurs, etc.
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Dans le cas de nos smartphones, on est donc en droit d’attendre encore une belle marge de progression des performances et de la consommation énergétique grâce aux designs d’ARM… Mais aussi grâce à la gravure en 3 nm qui est actuellement en production pour les futurs iPhone d’Apple – la gravure est d’ailleurs un levier qui a toujours été plus important que le design. La question étant de savoir si les concepteurs de puces vont enfin laisser un peu de côté la course aux performances, qui sont déjà de très bon niveau même dans les puces milieu de gamme, pour jouer à fond la carte de la sobriété énergétique. Ce qui est loin d’être gagné…
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Source : AnandTech
Arm c’est le design des puces donc ils doivent afficher les performances à fréquences constantes car c’est le fondeur qui améliore la taille des nœuds, la finesse de gravure…
Le journaliste devrait être insensible au communication marketing pour une information plus juste.