Cortex A15: o futuro?

 

 Concluindo, temos o Cortex A15, que representa a geração seguinte. Para quem costumava relacionar os chips ARM à arquitetura simples dos ARM9 e ARM11, o Cortex A15 pode ser um choque, já que ele é um chip consideravelmente mais complexo que os anteriores, se parecendo muito mais com chips x86 contemporâneos, como o Barcelona e o Sandy Bridge do que com o design simples do ARM11.

O Cortex A15 implementa uma arquitetura superescalar, com 3 unidades de execução, com as unidades de execução de inteiros sendo compostas por 15 estágios de pipeline e as unidades de processamento de ponto flutuante recebendo pipelines ainda mais longos. Acompanhando o enlargamento do chip, as unidades de branch-prediction e execução especulativa foram ampliadas e se tornaram consideravelmente mais complexas.

O chip passou a usar o sistema LPAE para o endereçamento da memória, adotando um sistema de endereçamento de 40 bits, que adiciona suporte a até 1 TB de memória RAM (contra os 4 GB dos chips anteriores), e ganhou suporte ao Thumb-2, um novo conjunto de instruções que permite reduzir o tamanho dos binários, resultando em um pequeno ganho adicional de desempenho.

O pipeline mais longo foi adotado com o objetivo de aumentar as frequências de operação suportadas pelo chip, permitindo que os SoCs operem na casa dos 2.0 a 2.5 GHz. O Cortex A15 também incrementa o suporte a multiprocessamento, permitindo o desenvolvimento de SoCs com até 8 núcleos, divididos em dois clusters com 4 núcleos cada, conectados através de links CoreLink 400. Cada cluster pode ter até 4 MB de cache L2, compartilhados entre todos os núcleos:

Graças às melhorias, o Cortex A15 oferece um aumento de cerca de 40% no desempenho por núcleo em comparação com um Cortex A9 da mesma frequência. Entretanto, o chip oferece o suporte a frequências mais altas, o que aumenta a distância. Um SoC quad-core baseado no Cortex A15 e operando a 2.0 GHz, ofereceria um desempenho 230% superior a um SoC Cortex A9 quad-core operando a 1.2 GHz, por exemplo.

Naturalmente, o uso de um pipeline mais longo e mais unidade de execução aumentam consideravelmente o consumo do chip, o que tem tornado fabricantes serem bem mais comedidos em relação ao uso de SoCs A15 em smartphones, limitando o uso em um primeiro momento ao uso de SoCs dual-core equipados com chips auxiliares, bem como o uso nos tablets, que são capazes de acomodar SoCs com demandas energéticas maiores.

Um bom exemplo é o OMAP 5, que combina dois chips A15 com dois núcleos ARM Cortex M4 (que implementam um design muito simples, com um conjunto de instruções reduzido) usados para tarefas auxiliares, como o processamento das imagens capturadas pela câmera e processamento de áudio e video. Ele é um SoC produzido usando uma técnica half-node de 28 nm (uma geração à frente dos SoCs Cortex A9, produzidos usando os 40 nm), com 2 MB de cache L2 e uma GPU SGX544 MP2:

O principal alvo do Cortex A15 são os tablets e outros dispositivos maiores, onde o desempenho do chip não seja tão restrito pelo envelope térmico e a ARM possa tentar uma batalha mais direta com os chips da Intel, possivelmente atacando até mesmo no ramo dos notebooks. Este tipo de batalha seria impensável a poucos anos atrás, onde o lock-in em relação aos aplicativos do Windows era mais forte, mas hoje em dia o crescimento do Android, iOS e Linux, bem com o lançamento do Windows RT (que também roda sobre processadores ARM) torna uma concorrência mais direta bem mais crível.

Além das mudanças na arquitetura, o A15 oferece um sistema de virtualização via hardware. Embora também adicione algumas possibilidades interessantes em smartphones (permitindo o uso simultâneo de dois ou mais sistemas, por exemplo) este é um recurso mais voltado para os servidores, outro ramo onde os chips ARM têm conseguido conquistar espaço.