Nowa architektura ARM. Czy Armv9 pojawi się w procesorach Apple?

Wczoraj pierwszym newsem była informacja o prawdopodobnej kolejnej zmianie architektury w komputerach Apple. Było to żart primaaprilisowy, niestety skutecznie przykryty „żartem” szczepionkowym. Jednak do tematu warto wrócić.

Dziesięć lat z Armv8, czas na zmiany

Pierwsza wersja procesora ARM została udostępniona w 1985 roku i od razu była 32-bitowa (26 bitów przestrzeni adresowej). Miała jedynie 30 tysięcy tranzystorów, a i tak była szybsza od Intela 80286. Od tego czasu, jak widać po numerach wersji, przez te 35 lat zmian było sporo. 

Pierwsze iPhone’y były wyposażone w procesory ARM zgodne z Armv6. Najnowszy A14 jest zgodny z wersją Armv8.5a.

W ostatnich dniach marca szef ARM Simon Segars zapowiedział nową architekturę Armv9, która ma być lepiej dostosowana do obecnych potrzeb.  Segars oznajmił, że Armv9 zapewnia trzy kluczowe ulepszenia w porównaniu do poprzedniej architektury: większą moc obliczeniową, lepszą wydajność AI, jak również zwiększone bezpieczeństwo.

Gdy czyta się bardziej szczegółowy opis nowości, ma się wrażenie, że ktoś mocno był zafascynowany, tym co Apple w swoich procesorach stosuje od kilku lat. Np. do Armv9 trafią jednostki i instrukcje do operacji na macierzach. Taka jednostka i to wielordzeniowa jest w procesorach Apple już od 2 lat (jak nie dłużej). 

Armv9 nadal używa AArch64 jako podstawowego zestawu instrukcji, jednak dodaje kilka bardzo ważnych rozszerzeń. ARM najprawdopodobniej chce zapanować nad powstającymi coraz częściej „autorskimi” rozszerzeniami architektury ARM dodawanymi przez różnych producentów. W takich dodatkach przoduje Apple, ale i wiele innych np. Fujitsu A64FX użyty w najszybszym obecnie superkomputerze Fugaku ma dużo autorskich zmian.

Czy takie ujednolicenie jest potrzebne Apple?

I tu mocno nawiązujemy do wczorajszego primaaprilisowego artykułu. Apple radzi sobie doskonale tworząc własne rozszerzenia architektury ARM. Dodatkowo nie zamierza się dzielić swoimi procesorami, więc nie ma potrzeby z  tego powodu dbać o jakąś nadmierną zgodność. Dlatego nie musi się przejmować nowościami w Armv9, chyba że przypadkiem coś tam zrobiono lepiej.

Z drugiej strony stosowanie własnych procesorów w komputerach może mocno zmienić podejście do zgodności. Coraz więcej systemów dostępnych jest dla ARM i z czasem w praktyce coraz więcej użytkowników będzie chciało te systemy wirtualizować na Macach z Apple silicon. Jeżeli Apple nie zaimplementuje przynajmniej kluczowych zmian Armv9, to w przyszłości inne systemy mogą wykonywać się ciut wolniej, niż na „procesorach konkurencji”. Jednak ten problem będzie raczej marginalny.

Dlatego wczorajszy art. miał trochę prawdy w sobie. Apple nie chce zdradzać, jak działają jego dodatki do ARM. Pozwala na ich używanie jedynie za pomocą API systemowych, z tego powodu na pełnej zgodności z najnowszymi architekturami ARM tak mu nie zależy. Oczywiście Apple nie może stać się outsiderem i o zgodność z głównym nurtem musi dbać i jak widać, do tej pory implementował najnowsze wersje architektur ARM dość szybko. Czy tak będzie nadal? 

Być może już tegoroczne procesory dla Maców wykonywane przez TSMC w technologii 4 nm, będą implementować część lub całość nowej architektury ARM. Gdy tak się stanie, będzie to dobrym wyznacznikiem, którą drogą w rozwoju swoich procesorów Apple pójdzie. 

Zdjęcie tytułowe pochodzi z Anandtech