ARM'ın Cortex-A15 işlemcisiyle akıllı telefonların performansı 5 kat artacak

Düşük güç tüketimli işlemci tasarımlarında yarıiletken endüstrisinin lider isimlerinden birisi olan ARM, performans çıtasını arttırmaya hazırlanıyor. Cep telefonu pazarının tamamına yakının kontrol eden İngiltere merkezli firma, bu açıdan telefon pazarının Intel'i olarak değerlendiriliyor. Aralarında Apple'ın da olduğu üç firma tarafından 1990 yılında kurulan ve bugün özellikle akıllı telefonlarla gündemde olan firma, AMD ve Intel'den farklı bir iş modelini benimsemiş durumda. Doğrudan işlemci satmayan şirket, geliştirdiği yeni işlemci tasarımlarını ve yazılım geliştirme kitlerini, fikri mülkiyet hakları çerçevesinde aralarında Samsung, Nvidia ve Qualcomm gibi firmaların da yer aldığı çok sayıda yarıiletken üreticisine lisanslamakta. Samsung'un Hummingbird işlemcisinde Cortex A8, Nvidia'nın Tegra 2 platformunda ise Cortex A9 işlemcisine yer verilen firma, yeni yıl için her iki tasarımın da 28nm üretim teknolojisine uyarlanmış daha düşük güç tüketimli versiyonlarını planlarken, 2012 içinse Cortex A15 işlemcisine hazırlıyor.

Cortex A8 ve Cortex A9 tasarımlarında olduğu gibi ARMv7-A mimarisini temel alan Cortex-A15 işlemcisi, 2.5GHz'e kadar farklı saat hızlarında çalışan çok çekirdekli mobil işlemcilere güç verecek. Hem 28nm hem de 32nm üretim teknolojilerine adapte olması beklenen yeni tasarımın, akıllı telefonlardan sunuculara kadar çok sayıda alanda yer bulması gerekiyor. Detaylarına yazımızın ilerleyen kısımlarında yer vereceğimiz yeni Cortex-A15 tasarımı geliştirilmiş detayları ve eklenen yeni özellikler sayesinde, akıllı telefonlarda bugün yaygın olarak kullanılan güncel işlemci tasarımlarına kıyasla aynı güç tüketim seviyelerinde beş kata kadar daha yüksek performans sunmayı vaad ediyor. Örneğin web sunucuları gibi yani mobil cihazların dışında kalan uygulama alanlarına dönük olarak 1TB'a kadar bellek erişim yeteneğine sahip olacak Cortex-A15 işlemcisiyle ARM, bugünlerde akıllı telefon pazarına sunacağı Z6xx serisi işlemcileriyle de gündemde olan Intel'in hüküm sürdüğü bazı faaliyet alanlarına adım atacak gibi görünüyor.

System-on-Chips (SoC) yani yongada sistem çözümlerini hedef alan Cortex-A15 işlemcisi, akıllı telefonlar, tabletler ve daha büyük ekranlı mobil cihazların yanı sıra dijital ev eğlence sistemleri, kablosuz baz istasyonları ve kurumsal alt yapı ürünleri gibi sabit sistemlerle de kullanılabilecek. İlk defa geçtiğimiz Şubat ayı içerisinde, İspanya'nın Barselona kentinde düzenlenen Mobil Dünya Kongresi 2010 etkinliğine paralel olarak ortaya çıkan Cortex-A15 işlemcisi, gelişmiş çok çekirdek, daha yüksek grafik performası ve 28nm ile daha iyi performans/güç dengesi vaad eden Eagle kod adlı tasarımı baz alıyor. Yukarıda da belirttiğimzi gibi ARMv7-A mimarisini temel alan tasarım ile Cortex-A15 işlemcisi, örneğin Nvidia Tegra 2 gibi Cortex-A9 işlemcili platformlarda karşııza çıkan 4GB bellek erişim desteğini ciddi bir güncelleme ile 1TB'a yükseltiyor. Cortex-A9 ile benzer ancak Cortex-A8'den farklı olarak MPCore yapısında olan işlemci, sahip olduğu yerleşik bağlantı teknolojisiyle çok çekirdekli tasarımlara destek sunuyor.

Yeni yılda hazır olması beklenen 28nm versiyonları ile saat hızı yüksek modellerini göreceğimiz Cortex-A9 işlemcisi ile kıyaslandığında Cortex-A15 işlemcisi benzer güç tüketim değerlerinde çok daha yüksek performans değerlerine imza atmayı vaad ediyor. ARM'ın Cortex-A15 mimarisi, yeni üretim teknolojileri için firma tarafından özel olarak optimize edilmiş ARM Physical IP desteğine sahip olacak ki bu önemli zira şu an için 32nm ve 28nm üretim teknolojileri planda olsa da yol haritasının 20nm fabrikasyon sürecine kadar genişletileceği ARM tarafından doğrulanan resmi bilgiler arasında yer alıyor. Haberimizin içerisinde yer verdiğimiz yol haritasında da görülebileceği üzere ARM Cortex-A15 işlemcisini kullanan ilk cihazların 2012'de pazara girmesi bekleniyor. Ancak pazarın şu anki mevcut durumu göz önüne alındığında, henüz Cortex-A9 işlemcili platformların yaygın anlamda pazarına giriş yapmadığınız görüyoruz. Nvidia'nın Tegra 2, Samsung'un Orion ve Texas Instruments'ın OMAP 4 serisi işlemcilerine sahip yeni nesil telefon ve tabletlerin 2011'de yaygınlaşması bekleniyor. Dolayısıyla pazarın Cortex-A9'dan Cortex-A15'e geçiş sürecinin hangi hızda gerçekleşeceğini bekleyip göreceğiz.

ARM Cortex-A15 işlemcisi 2.5GHz'e kadar farklı saat hızlarında çalışacak şekilde tasarlanmış olsa da ideal performans/güç tüketim dengesini dikkate alan akıllı telefon üreticilerinin, 1GHz ile 1.5GHz aralığında çalışan tek veya çift çekirdekli Cortex-A15 işlemcisini kullanmaları bekleniyor. Akıllı telefonların dışındaki kullanım alanları için tavsiye edilen hızlara baktığımızda ise ev eğlence sistemleri için 1GHz ile 2GHz, Ev ve Web 2.0 sunucuları ile birlikte kablsouz baz istasyonları içinse 1.5GHz ile 2.5GHz arasındaki çalışma frekanslarının tavsiye edildiğini görüyoruz. ARM Cortex-A15 işlemcisinin tasarımına yakından baktığımızda ise Superscalar işlemci formunda olduğunu görüyoruz. Out of Order iş hattı tasarımına sahip olan yeni işlemci, bu sayede komutların program sırasının dışında işlenmesine olanak tanıyor ve bu paralel işlem yeteneğine önemli bir katkı sağlıyor. Superscalar yapısı ile her döngüde çok sayıda komut okuyarak kendi sırasına koyabilen işlemcide, 4MB'a kadar düşük erişim süreli Seviye 2 (L2) bellek kapasitesine yer veriliyor. ARM'ın açıklamalarına göre her döngüde üç komutu çözümleyip dağıtabilen işlemci, bu açıdan ARM11 tabanlı işlemci tasarımlara göre üç kat iyi bir oran sunuyor.

10 mikrosaniyeden daha az bir sürede bekleme durumuna geçip yeniden uyanabilen işlemci, ARM'dan yapılan açıklamaya göre, daha iyi sinyal işleme ve çoklu ortam performansı için geliştirilmiş kayar nokta ve NEON komut seti güncellemelerine sahip. Güncel işlemci olan Cortex-A9 ile kıyaslandığında, işletim sistemi sanallaştırması için daha verimli donanım desteği, daha geniş bellek adresleme ve daha iyi sistem tutarlılığına sahip. Yeni işlemci tasarımlarıyla sunucu pazarında daha etkin bir kimliğe bürünmek isteyen ARM, işte bu noktada Sanallaştırma teknolojisine büyük önem veren ARM, Cortex-A15 işlemcisine kısaca LPAE adı verilen Büyük Fiziksel Adres Uzantıları ekledi. Bu sayede 1TB'a kadar bellek adresleyebilen işlemci aynı zamanda hata tolerancı ve yazılım hatalarına bağlı kurtarma için geliştirilmiş hata doğrulama yeteneğine de sahip. ARM'ın açıklamlarıyla devam etmek gerekirsek, Cortex-A15 işlemcisi, firmanın yüksek verimlilikte data yönetimi özelliği içeren ilk işlemcisi olacak. Hypervisor desteği ile çoklu sanal yazılım ortamı ve onların uygulamalarına, sistem kaynaklarına birbirlerinden izole bir şekilde erişebilme yeteneğine sahip olan Cortex-A15 işlemcisi, Thumb-2, TrustZone ve NEON komut setlerini destekliyor. Tek işlemci kümesi ile dört adede kadar simetrik çokluişlem çekirdeğini destekleyen Cortex-A15 işlemcisinde, çoklu bağdaşık kümeler, ARM'ın AMBA4 teknolojisiyle birbirlerine bağlanıyorlar. ARM'ın açıklamaları doğrultusunda Cortex-A15 işlemcisinin anahtar özelliklerinden bazılarını şöyle sıralayabiliriz;

• TrustZone -- Güvenlik ve dijital hak yönetimi
• NEON -- Çoklu ortam ve sinyal işlemlerini hızlandırma
• DSP ve SIMD uzantıları -- Düşük güç tüketimiyle DSP işlem performansının arttırılması
• Kayar Nokta -- Yarım, tek ve çift hassasiyetli işlemlerde performans artışı
• Jazelle RCT -- Just-in-time (JIT) için kod boyutunda üç kata varan arış ve geleneksel sanal makineler için Java komutlarına dönük performans odaklı güncellemeler
• Donanımsal sanallaştırma -- Verimli data yönetimi için geliştirimiş donanım desteği
• LPAE -- 1TB'a kadar bellek erişim desteği
• Optimize edilmiş Seviye 1 bellek -- Düşük erişim süresi tekniği ile birlşeitirilen performans ve güç optimizasyonları, 32KB komut ve 32KB veri bellekleri
• Konfigüre edilebilir Seviye 2 bellek kontrolcüsü-- Düşük erişim süresi ve yüksek bant genişliği ile yüksek frekans tasarımında 4MB ön bellek

Hali hazırda kullanılmakta olan diğer tüm Cortex-A serisi işlemcilerle tam yazılım uyumluluğuna sahip olan Cortex-A15 işlemcisi, Android, Ubuntu da dahil olmak üzere Linux, Microsoft Windows Embedded Compact 7 ve Symbian işletim sistemleriyle uyumlu olan işlemci, Adobe Flash Player, Java Platform Standard Edition (Java SE) ve JavaFX yazılım platformlarına da destek sunuyor. CoreLink system IP, CoreSight debug, trace IP ve Mali Graphics gibi AMBA4 uyumlu geliştirme kitleriyle uyumlu olan yeni işlemci için Samsung, ST Ericsson ve Texas Instrumenst yeni yongada sistem tasarımlarında kullanacaklarını açıkladılar. Şimdi dilerseniz biraz da ARM Cortex-15 işlemcisi için yöneticilerin açıklamalarına kulak verelim. ARM'ın işlemci bölümünden sorumlu genel yöneticisi Mige Inglis, "Cortex-A15 MPCore işlemcisi, endüstrinin enerji verimli yol haritasında bir sonraki büyük adım olacak ve iş ortaklarımıza geniş ölçekte yeni uygulama fırsatları sunacak." dedi. Dünyanın en büyük elektronik üreticilerinden Samsung'un SoC bölümünün pazarlamasından sonra yöneticisi Yiwan Wong, "ARM'ın Cortex-A15 MPCore işlemcisi ve işlem kapasitesine getireceği ivmelenme yeni nesil elektronik ürünleri mümkün kılacak ve tüketicilerin akıllı telefonlar ve mobil sistemlerdeki beklentilerini yeniden tanımlayan bir deneyim sunacak." dedi. ST-Ericsson'un stratejik planlamadan sorumlu kıdemli başkan yardımcısı Edgar Auslander ise "Modem ve Cortex-A9 tabanlı uygulama işlemcisini tek zarda bir araya getirdiğimiz öncü tek zar entegrasyonunun takipçisi olarak Cortex-A15 işlemcisi için ARM'ın öncü iş ortağı olarak çalışmaktan mutluluk duyuyoruz." dedi. Texas Instruments'ın OMAP platformundan sorumlu başkan yardımcısı Remi El-Ouazzane ise "Cortex-A15 işlemcisini SmatReflex 3 teknolojimizle eşleştirdiğimizde, gelecekteki OMAP uygulama işlemcilerinde güç tüketimini %60 düşecek ve bununla birlikte Texas Instruments endüstrinin enerji verimliliği en yüksek yüksek performanslı çözümlerini sunmaya devam edecek." dedi.

ARM Cortex-15 işlemcisinin tasarımı lisanslamaya başladı. Haberimizde de belirttiğimiz gibi Samsung gibi büyük çip üreticileri, ARM Cortex-A15 işlemcisini temel alan yongada platform çözümleri sunacaklar ancak bunun için 2012'ye kadar beklenmesi gerekece zira tamamlanmış silikonun 2012 başında hazır olması bekleniyor. Peki düşük güç tüketimli mobil işlemci tarafında rekabet nasıl şekillenecek. Bu noktada ARM'ın en güçlü rakibi Intel olacak gibi görünüyor. Yeni yıl ile birlikte özellikle akıllı telefonlara yönelik Atom tabanlı yeni işlemcilerini duyurması beklenen Intel, şu anda bekleme durumundaki güç tüketimi açısından ARM'ı yakaldığını, yeni işlemciler ile birlikte yük altıdaki güç tüketiminde de ARM'ı yakalayacağını ve benzer güç tüketim seviyelerinde daha yüksek performans sunacağını ifade ediyor. AMD cephesinde ise, firmanın şu an için telefonlara yönelik en azından resmi ağızlarca ifade edilmiş herhangi bir somut çalışması bulunmuyor ancak firmanın netbook'larla başlayacak yeni Fusion hamlesinin zamanla önce tabletleri ve daha ileriki bir tarihte de akıllı telefonları kapsaması beklenebilir. Bağımsız araştırma kuruşluşlarına göre, önümüzdeki bir kaç yıl içerisinde akıllı telefon satışları 300 milyon adedin üzerine çıkacak ve yakın gelecekte tüm telefonlar, akıllı telefon yetenekleri kazanacak. Dolayısıyla bu pazar, çip üreticileri için büyük önem taşıyacak.

Bu haberi, mobil uygulamamızı kullanarak indirip,
istediğiniz zaman (çevrim dışı bile) okuyabilirsiniz: