ARM Cortex-A

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ARM Cortex-A est une famille de processeur RISC 32 bits développée par ARM Ltd qui implémente le jeu d'instructions ARMv7-A. Elle est destinée au marché des smartphones et tablettes tactiles et apparaît sur les premiers téléphones avec le modèle Cortex-A8 au cours du premier semestre 2009. En parallèle, la société ARM a également développée la famille Cortex-R dédiée au temps-réel et la famille Cortex-M dédiée à l'embarqué.

Sommaire

Processeurs de la famille[modifier]

Historique[modifier]

Le Cortex-A8 est le premier processeur de la série et est le successeur des processeurs ARM11. Par rapport à son prédécesseur, il apporte notamment le jeu d'instructions ARMv7-A (à la place de l'ARMv6) et une amélioration des caches[1]. Il est utilisé sur des téléphones comme l'iPhone 3GS ou le Palm Pre à partir du premier semestre 2009.

Le Cortex-A9 est le remplaçant du Cortex-A8. Il apporte notamment l'exécution out-of-order des instructions et le support des architectures multi-cœur. Il est utilisé sur des téléphones comme le Galaxy S II ou des tablettes tactiles comme l'iPad 2 ou l'Asus Eee Pad Transformer à partir du premier semestre 2011.

Le Cortex-A5 est un processeur basse consommation à bas coût destiné aux smartphones d'entrée de gamme[2]. Il doit permettre de remplacer les processeurs ARM11 encore utilisés pour l'entrée de gamme par les fabricants et ainsi faire disparaître le jeu d'instructions ARMv6 au seul profit de l'ARMv7. Qualcomm l'utilise depuis fin 2011 pour ses puces d'entrée de gamme (intégrées dans des téléphones comme l'HTC Explorer).

Les processeurs Cortex-A7 et Cortex-A15 ont été développés en parallèle pour remplacer le Cortex-A9. Le Cortex-A15 est le plus puissant des deux. Ils possèdent la même micro-architecture et sont donc 100 % compatibles[3]. Ils peuvent gérer jusqu'à 1 To de RAM (Adresses physiques sur 40 bits) et supportent la virtualisation assistée par le matériel[4]. Le Cortex-A7 est présenté par ARM comme consommant 5 fois moins d’énergie, étant 5 fois plus petit et 50 % plus puissant qu'un Cortex-A8[5]. Le Cortex-A15 est lui présenté comme étant 40 % plus puissant qu'un Cortex-A9 à fréquence équivalente[6]. Lorsque les deux processeurs sont intégrés sur une même puce, le processeur Cortex-A7 peut être utilisé pour les tâches nécessitant peu de ressources et ainsi réduire la consommation[3]. Cette technique est appelée Big.LITTLE par ARM et est comparable à la solution du cœur compagnon intégré dans les puces Tegra 3. Le premier appareil à utiliser un processeur Cortex-A15 (Exynos 5 double-cœur) est le Chromebook Samsung XE303C12 sorti en octobre 2012[7].

Le 3 juin 2013, ARM a annoncé le processeur Cortex-A12. Il est destiné au marché des smartphones milieu de gamme et est annoncé comme étant 40 % plus puissant que le Cortex-A9 pour une consommation équivalente[8].

La famille des processeurs ARM Cortex-A sera suivie par la famille ARM Cortex-A50[9]. Les deux premiers processeurs de cette famille, le Cortex-A53 et le Cortex-A57 prendront respectivement la succession du Cortex-A7 et du Cortex-A15. Ces processeurs seront 64 bits et utiliseront le jeu d'instructions ARMv8.

Fabricants[modifier]

La société ARM ne conçoit pas de SoC. Elle vend des licences de son jeu d'instructions et du design de ses processeurs.

Les principaux concepteurs de puces intégrant un ou plusieurs cœurs ARM Cortex-A sont AllWinner Technology, AMLogic, Apple, Freescale, Nvidia, Samsung, HiSilicon, Rockchip, ST-Ericsson et Texas Instruments. Ils ont chacun développé leur propre famille de puce ARM :

AllWinner AMLogic Apple Freescale HiSilicon Nvidia Rockchip Samsung ST-Ericsson Texas Instruments
Cortex-A8 A10 et A13 A4 i.MX5x RK2918 Exynos 3 OMAP3
Cortex-A9 AML7366-M et AML8726-(M, M3L, M6, MX) A5 i.MX6x K3V2 Tegra 2, Tegra 3 et Tegra 4i RK3066, RK3188, RK3168 Exynos 4 Nova U8500 OMAP4
Cortex-A7 A20 et A31
Cortex A15 i.MX7x K3V3 Tegra 4 Exynos 5 Nova A9600 OMAP5

Les fonderies fabriquant les puces ARM développées par ces entreprises sont GlobalFoundries, Samsung, TSMC et UMC[10],[11],[12].

Processeurs dérivés[modifier]

Plusieurs entreprises ont développé leurs propres processeurs utilisant le jeu d'instructions ARMv7 : Apple, Marvell et Qualcomm.

Qualcomm est l'un des principaux concepteurs de puces ARM pour smartphone avec sa gamme Snapdragon. Les premières puces étaient basées sur le processeur ARM11. Pour son entrée de gamme, la société commercialise, depuis le dernier trimestre 2011, des puces à base de Cortex-A5[13]. Mais pour son milieu et son haut de gamme, elle ne licencie pas le design réalisé par ARM, contrairement aux autres fabricants. Elle implémente par elle même le jeu d'instructions ARMv7-A avec les cœurs Snapdragon Scorpion et Krait. Au niveau des performances, le cœur Scorpion se situe entre le Cortex-A8 et le cortex-A9 et le cœur Krait entre le Cortex-A9 et le Cortex-A15[14]. Le 7 janvier 2013, Qualcomm a présenté deux versions améliorées de son architecture Krait : le Krait 300 et le Krait 400[15].

Marvell a développé plusieurs cœurs utilisant le jeu d’instructions ARMv7 : Le cœur "Sheeva PJ4" présent dans les processeurs des séries Armada 500 et 600[16] et le cœur "Sheeva PJ4b" présent dans le processeur Armada 1500[17].

En septembre 2012, Apple a présenté l'iPhone 5 basé sur la puce A6. C'est le premier SoC d'Apple à utiliser un processeur (nommé "Swift") développé en interne[18]. Il utilise le jeu d'instructions ARMv7S et offre des performances proche du cœur "Krait" de Qualcomm[19].

Tableau de comparaison[modifier]

Note: Les processeurs ARM11, Scorpion et Krait sont présents dans la liste à titre de comparaison.

ARM11 ARM Cortex-A5 ARM Cortex-A7 ARM Cortex-A8 Qualcomm Scorpion ARM Cortex-A9 ARM Cortex-A12[8] Qualcomm Krait ARM Cortex-A15
Instructions par cycle[20] 1 1 2 2 2 2 2 3 3
Profondeur du pipeline[20] 8 8 8 13 10 8 11 11 15
Exécution out-of-order[20] Non Non Non Non Partiel Oui Oui Oui Oui
Finesse de gravure 90/45 nm 45/40 nm 40/28 nm 65/45 nm 65/45 nm 45/32 nm 28 nm 28 nm 32/28 nm
Nombre de cœur 1-4[21] 1-4[2] 1-4 par cluster[22] 1[23] 1-2 1-4[24] 1-4 par cluster[25] 2-4 1-4 par cluster[26]
Fréquence[27] 350-1000 MHz[28] 300-800 MHz 800-1500MHz 600-1000 MHz 800-1700 MHz 600-2000 MHz 1000-2500 MHz 1000-1700 MHz 1000-2500 MHz
DMIPS/MHz/Cœur[27] 1.25[21] 1.57[2] 1.9 2.0 2.1 2.5 3.3 3.5

Lien externe[modifier]

Notes et références[modifier]

  1. ↑ (en) More Detail on ARM11 vs. Cortex A8 sur anandtech.com
  2. ↑ a, b et c (en) Spécifications ARM Cortex-A5 sur arm.com
  3. ↑ a et b ARM annonce big.LITTLE sur clubic.com
  4. ↑ (en) ARM7 gets 40-bit, virtualization support sur eetimes.com
  5. ↑ (en) Why Cortex-A7? sur arm.com
  6. ↑ (en) Exclusive : ARM Cortex-A15 "40 Per Cent" Faster Than Cortex-A9 sur itproportal.com
  7. ↑ Chromebook de Google : puce ARM sur pcinpact.com
  8. ↑ a et b ARM dévoile son Cortex A12 et son GPU Mali-T622 sur tomshardware.fr
  9. ↑ (en) ARM Launches Cortex-A50 Series, the World’s Most Energy-Efficient 64-bit Processors sur arm.com
  10. ↑ (en) Upset TI slams Samsung’s foundry efforts sur eetimes.com
  11. ↑ Nvidia : du Tegra 3 en 28 nm et des cœurs Cortex A15 pour Tegra 4 ? sur pcworld.fr
  12. ↑ Apple abandonnerait Samsung pour TSMC sur presence-pc.com
  13. ↑ Qualcomm attaque l'entrée de gamme en Snapdragon sur presence-pc.com
  14. ↑ Krait : le nouveau Snapdragon a été testé sur presence-pc.com
  15. ↑ (en) Qualcomm's Next-Gen Krait 400 & Krait 300 Announced in Snapdragon 800 & 600 SoCs, Anandtech, 7 janvier 2013
  16. ↑ (en) Marvell's ARMADA: Custom Designed ARM SoCs Break 1GHz sur anandtech.com
  17. ↑ (en) Google TV Goes ARM with Marvell's ARMADA 1500 sur anandtech.com
  18. ↑ (en) The iPhone 5's A6 SoC: Not A15 or A9, a Custom Apple Core Instead sur anandtech.com
  19. ↑ Swift, le vrai nom de l'A6 d'Apple sur tomshardware.fr
  20. ↑ a, b et c (en) ARM's Cortex A7: Bringing Cheaper Dual-Core & More Power Efficient High-End Devices sur anandtech.com
  21. ↑ a et b (en) Spécifications ARM11 sur arm.com
  22. ↑ (en) Spécifications ARM Cortex-A7 sur arm.com
  23. ↑ (en) Spécifications ARM Cortex-A8 sur arm.com
  24. ↑ (en) Spécifications ARM Cortex-A9 sur arm.com
  25. ↑ (en) Spécifications ARM Cortex-A12 sur arm.com
  26. ↑ (en) Spécifications ARM Cortex-A15 sur arm.com
  27. ↑ a et b (en) Processeurs Cortex-A sur arm.com
  28. ↑ (en) Famille de processeur ARM11 sur arm.com
v · d · m
Architecture ARM
CPU ARM1 • ARM2 (Amber) • ARM3 • ARM6 • ARM7 • ARM7TDMI • ARM9 TDMI • ARM7EJ • ARM9E • ARM10E • ARM11 • ARM Cortex-A (A5 MPCore, A7 MPCore, A8, A9 MPCore, A12 MPCore, A15 MPCore) • ARM Cortex-A50 (A53, A57) • ARM Cortex-M • ARM Cortex-R
SoC AllWinner A1X, A20, A31 • Amlogic 8726-M • Apple A4, A5, A6 • DEC StrongARM • Freescale i.MX • Fujitsu FM3 • HiSilicon K3V2, K3V3 • Infineon XMC4000 • Intel XScale • Marvell Armada • MediaTek MT6573, MT6575 • NVIDIA Tegra • NXP • Qualcomm Snapdragon • Renesas MP5232 • Rockchip RK3066, RK2918 • Samsung Exynos • ST-Ericsson NovaThor, A9500 • TI OMAP • Telechips 8803, 8925 • Toshiba • VIA WonderMedia • ZTE
GPU Qualcomm Adreno • ARM Mali • IT PowerVR • Broadcom VideoCore • Vivante
VPU AllWinner CedarX • Broadcom VideoCore
Systèmes d'exploitation Google Android • Samsung Bada • Mozilla Firefox OS • GNU/Linux • Apple iOS • RIM BlackBerry OS • Symbian OS • Microsoft Windows (8 • Phone)
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