Az ARM az idei évben nagyon aktív. A vállalat a nyár végén prezentálta heterogén jövőképét a piac alakulásával kapcsolatban, míg most elérkezettnek látták az időt, hogy bemutassák a Cortex-A7-es processzormagot, mely az egyszerűség jegyében született meg, így a működéséhez nagyon kevés energia szükséges. A mai modernebb SoC-ok elsősorban a Cortex-A9-re építenek, de nem titok, hogy érkezik az Eagle architektúra, mely Cortex-A15 néven ismert. Utóbbi megoldás elsősorban a nagyobb teljesítményt helyezi előtérbe. Ezek a processzormagok out of order logikát használnak, így a rendszer egy adott időablakban képes az utasítások sorrendtől független végrehajtására, továbbá a felépítés is meglehetősen komplex. A Cortex-A15 a manapság elterjedt ARM magoknál számottevően gyorsabb, de ennek a fogyasztás szempontjából ára van, így szükségessé vált egy olyan fejlesztés is, ami nem a teljesítmény, hanem az energiaigény szempontjából közelíti meg a dolgokat.

[+]

A Cortex-A7 lényegében a Cortex-A15 ellentéte. Az ARM a Cortex-A8-ból indult ki, így az új fejlesztés nagyon hasonlít ehhez, ám egyszerűbb felépítést alkalmaz. Az új mag in order logikával dolgozik, vagyis képtelen az utasítások sorrendtől független végrehajtására, emellett az utasításdekódolás egyszerűsödött a Cortex termékcsalád megoldásaihoz képest. Jó hír viszont, hogy a H.264 vagy MP3 tömörítésű médiafolyamok kezelésére kifejlesztett NEON motor alapértelmezetten integrálásra kerül, mivel manapság egyre többen igénylik a rendszer beépítését. A változtatások hatására az ARM arra számít, hogy a partnerek azonos gyártástechnológián fele-, vagy harmadakkora helyigény mellett is képesek majd beépíteni a Cortex-A7-et a Cortex-A8-hoz viszonyítva. A vállalat egyébként konkrét adattal is előállt, így 28 nm-es eljáráson az új fejlesztésű mag mindössze 0,5 mm²-es kiterjedéssel rendelkezik. Ebben persze nincs benne a másodszintű gyorsítótár. Az órajel természetesen függ a gyártástechnológiától, de a Cortex-A7 1,5 GHz-en is képes üzemelni.

[+]

A teljesítmény szempontjából az 1,2 GHz-en üzemelő Cortex-A7 nagyjából 50%-kal gyorsabb az 1 GHz-es Cortex-A8-nál, miközben a fogyasztása jelentősen kisebb, ami összességében ötször jobb energiahatékonyságot jelent. Itt persze meg kell jegyezni, hogy az ARM 28 nm-es lapkával mért a Cortex-A7 esetében, és 45 nm-esel a Cortex-A8-nál. Ez elsősorban azért történt így, mert az utóbbi fejlesztést sosem ültették át ennél kisebb csíkszélességre.

A Cortex-A7 a technikai oldalon a Cortex-A15-öt másolja, vagyis az alkalmazott utasításkészletek megegyeznek, továbbá a kisebbik mag is támogatja a hardveres virtualizációt, illetve a 40 bites memóriacímzést. Ennek megfelelően, ha egy alkalmazást a Cortex-A15 képességeihez igazítanak a fejlesztők, akkor az ugyanúgy fog futni a Cortex-A7-en is, csak jelentősen lassabban.

Természetesen a Cortex-A7-ből MPCore konfiguráció is építhető, ahol az alkalmazott magok száma maximum négy lehet megosztott másodlagos gyorsítótár mellett. Újdonság azonban a vállalat Big.Little néven emlegetett elképzelése, mellyel lehetővé válik egy Cortex-A7 és egy Cortex-A15 MPCore tömb alkalmazása egy lapkán belől. Az összeköttetést a CoreLink CCI-400 biztosítja, és egy tömbön belül maximum négy darab processzormag lesz.

[+]

Az ARM azt javasolja, hogy kétmagos tömböket építsenek a partnerek, de ez nyilván nem szentírás, a vállalat azonban a működést így szemléltette. A logikai vázlat alapján a CoreLink CCI-400-as összeköttetésre egy kétmagos Cortex-A7 MPCore és egy szintén kétmagos Cortex-A15 MPCore került. Az operációs rendszer ezek közül csak az egyiket látja. Az ARM saját fejlesztésű firmware-re felméri az adott munkafolyamat igényeit, és a két beállított teljesítménystátusz közül az egyiket engedélyezi. A magas teljesítményt kínáló státusszal a Cortex-A15-ös, míg az alacsony fogyasztáshoz igazított beállítás aktiválásával a Cortex-A7-es tömb dolgozik. Ez a váltás lényegében bármikor, akár egy program futtatása közben is megtörténhet, továbbá az egész teljesen automatikus, vagyis a felhasználó ebből nem érez majd semmit. Az adott munkafolyamat átadásáról a CoreLink CCI-400-as összeköttetés gondoskodik, és a váltás a vizsgált konfigurációnál hozzávetőleg 20 mikroszekundumba kerül. Az átváltáshoz szükséges időtartam elsősorban a tömbökbe helyezett magok számától függ. Az ARM természetesen a partnereknek nem tiltja meg az alkalmazott firmware módosítását, így akár az is megoldható, hogy az összes mag látszódjon, de ehhez az operációs rendszer oldaláról is szükségesek fejlesztések, illetve az alkalmazás szempontjából is támogatni kell az elképzelést. Ez az ARM szerint csak a jelenben probléma, mivel a jövőben a teljesítmény növelése érdekében kiemelt szerepet kap majd a chipek heterogén módon történő programozása.

Az ARM úgy számol, hogy a következő év végére már megjelennek az első okostelefonok a Cortex-A7-re építve. Ezek főleg 40 nm-es SoC-okat tartalmaznak majd, de a további fejlesztésekkel, illetve a 28 nm-es eljárás kihasználásával nincsenek messze a belépőszintre tervezett kétmagos okostelefonok sem.