新技術研習社 | DynamIQ能挽救big.LITTLE架構麼？

在2011年時ARM為Cortex處理器帶來一項革新——big.LITTLE（以下簡稱bL）架構，它允許Cortex處理器擁有兩種不同的核心，核心不同性能有高低，相同核心組成一個簇，輕負載下運行性能差但省電的核心，高負載下運行高性能，兼顧節能與性能。然而bL療效沒有想像中的好，今年3月份ARM為bL拿出終極補丁DynamIQ，隨著Cortex-A75/55發佈，關於DynamIQ更多細節披露出來了，它真的能挽救bL麼？

早於ARM處理器借智慧手機崛起前，x86處理器就實現了雙核心，更早面對如何平衡多核心下性能與功耗的問題，Intel、AMD最終實現方式都是獨立開關每一個核心、控制每個核心頻率/電壓。因此在bL出現之時受到質疑，實際效果也沒想像中理想，首先是智慧手機不像PC有大量文本操作， 純粹輕負載任務不多，LITTLE難以發揮所長，其次是手機對多核心支持很差，同簇下各個核心不能單獨休眠、調整，因此自主研發能力的強的高通、蘋果都沒有完全緊跟bL架構。

DynamIQ出現算是給bL打補丁，而且是一個超級補丁。DynamIQ先是提高了bL架構的靈活性與擴展性，它允許最多8個CPU核心構成一個簇（Cluster），單個處理器最多可實現32個簇，這樣一個處理最多可以擁有256個核心，並可通過CCIX匯流排擴展到1000處理器。

而且簇內每一個核心可以單獨開關、調整頻率/電壓，能效表現更加，甚至製造商是可以將不同核心（目前僅支援Cortex –A75與Cortex-A55）以不對等的數量放到一個簇內，可以Cortex-A75×3+ Cortex-A55×5，也可以Cortex-A75×1+ Cortex-A55×7，兼顧成本與性能。假若8個Cortex-A53核心的處理器面積、單執行緒性能多執行緒均為1X（LITTLE下），採用今天流行的Cortex-A73×4+ Cortex-A53×4的bL架構後，能以1.55X面積換取1.95X單執行緒性能以及1.43X的多執行緒性能，用DynamIQ技術實現的Cortex-A75×1+ Cortex-A55×7架構，只需1.13X面積就能換來2.41X單執行緒性能與1.42X多執行緒性能。ARM這組資料雖然把新核心性能提升加入其中，但考慮到巨大提升，新結構性價比還是非常高的。

不過如此複雜的架構會帶來一個問題，如何調度這些核心呢，ARM在8個核心間加入了DynamIQ Shared Unit (DSU)控制單元 。DSU能夠使用CCI、CCN或是CMN不同匯流排技術，把CPU與SoC裡其它單元（GPU、Modem、記憶體）高速連接起來；它擁有4MB三級緩存，能以動態方式分配緩存給每個核心，比如說Cortex-A75×1+ Cortex-A55×7下，可以將3MB緩存分配給A75核心，剩下7個A55核心共用1MB緩存，甚至可將三級緩存交給GPU等單元使用，靈活性非常高；最重要的是它還負責控制簇內每個CPU核心開關，頻率高低，電壓大小，是控制CPU性能與功耗的關鍵。

在設計DynamIQ之時ARM還考慮到冗餘需求，比如說汽車，相比智能手機汽車對可靠性、冗余度要求高出不少，DynamIQ允許多個簇通過CCIX連接在一起，這樣處理器就可以分佈在汽車不同位置，當發生交通意外一個簇受損時DynamIQ技術可以調用出備用處理器，保證汽車正常運轉。

有了DynamIQ加持的big.LITTLE架構猶如CCI500相對CCI400的進步，相似名字下是質的不同，不過Cortex-A75、Cortex-A55剛剛要發佈，ARM處理器要迎來這一飛躍最快也得2018年了。