Cortex A7 : la bombe pour les smartphones pas chers

Retour sur une annonce, le Cortex A7 d'ARM. Et pour parler du processeur lui-même, qui est très intéressant.

Les CPU ARM

Un petit rappel sur ARM : la société propose des processeurs sous licence, à charge aux constructeurs de les intégrer. On trouve deux grandes gammes, les modèles ARMv6 (ancien jeux d’instructions) et les ARMv7, plus performants, qui nous intéressent. Dans les processeurs ARMv7, ARM propose la gamme Cortex A. Les deux plus connus sont le Cortex A8 et le Cortex A9, utilisés dans beaucoup de smartphones depuis de 2009 environ. Le Cortex A8 est un ancien core de type in-order, qui consomme peu et monte facilement en fréquence. Il est notamment utilisé dans l’OMAP3, l’Apple A8 ou le Samsung Hummingbird. Le Cortex A9, plus performant (environ 25 %) consomme plus mais est out of order et peut fonctionner en SMP. C’est celui que l’on retrouve dans Tegra 2, l’Apple A5, l’OMAP4 ou le Samsung Exynus. Enfin, le Cortex A15 est le prochain core, attendu dans l’OMAP5, par exemple.

Le principal problème d’ARM, c’est que le Cortex A8 est un core assez ancien, qui date de 2003, et que sa consommation est finalement élevée comparativement à ses performances. Et ce CPU a été pensé pour du 90 ou du 65 nm, pas le 40 ou le 28 nm actuel.

La puce idéale pour l'entrée de gamme

Avec le A7, ARM redéfinit l’entrée de gamme. Le processeur est plus simple que le Cortex A8 et en théorie un peu moins rapide — 1,9 MIPS par MHz contre 2 pour le A8 — mais quelques améliorations le rendent au final plus efficace. Le pipeline plus court (8 étages contre 13) et la prédiction de branchement améliorée permettent d’augmenter l’efficacité (et la perte en cas de problème) et la FPU est plus efficace. Et ARM indique que le Cortex A7 en 28 nm peut atteindre 1,5 GHz, alors que les implémentations habituelles du A8 se limitent à 1,2 GHz en 4x nm.

La simplicité du Cortex A7 a deux avantages : une taille réduite — et donc des coûts de fabrication plus faible — et une consommation très faible. Pour la taille, ARM parle de 0,5 mm² en 28 nm, là où un A8 en 65 nm fait 4 mm² et environ 2,5 mm² en 4x nm. Pour la consommation, même chose, ARM parle d’un facteur 5 par rapport à un Cortex A8 classique en 4x nm.

Autre avantage sur le Cortex A8, il est possible de coupler plusieurs Cortex A7, alors que le Cortex A8 est un « single core ».

Dans les faits, et sans parler du big.LITTLE où le Cortex A7 est couplé à un Cortex A15, le Cortex A7 devrait donc remplacer assez rapidement le Cortex A8 dans les SoC. Pour les constructeurs c’est intéressant : un Cortex A7 dual core en 40 nm devrait être nettement plus rapide qu’un Cortex A8 pour un prix sensiblement identique et une consommation plus faible. Pour les smartphones d’entrée de gamme, l’intérêt est évident : on gagne en performances et on diminue les coûts.

Le Cortex A7 devrait aussi permettre de se débarrasser de l’antique ARM11 et du jeu d’instruction ARMv6, qui grèvent les performances de solutions d’entrée de gamme. Pour ARM, le Cortex A7 devrait permettre de proposer des smartphones offrant la puissance d’un haut de gamme de 2010 (l’iPhone 4 en Cortex A8 est l’exemple typique) pour environ 100 $ en 2012 ou 2013.

Plus intéressant, ARM montre aussi que la société n’est absolument en déclin dans son domaine de prédilection, la consommation. Si le Cortex A7 n’est pas un monstre de performances — et ce n’est pas ce qu’on lui demande — il consomme peu. Et c’est exactement ce que l’on demande à un processeur ARM.