ARM Cortex-A15 MPCore

Le Cortex-A15 MPCore est un microprocesseur multicœur conçu par la société ARM utilisé dans différents SoC basés sur l'architecture ARM. Il possède un jeu d'instructions ARMv7-A avec un pipeline superscalaire permettant l'exécution out-of-order. Il peut fonctionner jusqu'à une fréquence de 2,5 GHz. D'après ARM, un cœur de Cortex A15 est 40 % plus rapide qu'un équivalent en Cortex A9, son prédécesseur[1].

Architecture multicœurs hétérogène

Un ou plusieurs cœurs Cortex-A15 MPCore peut être couplé à un ou plusieurs cœurs Cortex-A7 MPCore, on appelle cela Big.LITTLE via la technologie d'interconnexion CCI-400, permettant d'allier la puissance du A15 avec la très basse consommation du A7 [2]. Freescale et HiSilicon utilisent une technologie de ce type[3],[4], le noyau Linux étant modifié pour la supporter[5],[6].

Les premiers SoC construits basés sur ce processeur ont été livrés aux développeurs matériels fin 2011 et ont été rendus accessibles au grand public en fin d'année 2012. Parmi les constructeurs de SoC ayant signé une licence pour le Cortex A15 avec ARM, on peut noter ; Broadcom, Freescale[3], Fujitsu[7], HiSilicon[4], LG Electronics[8], Nvidia, Renesas, Samsung, ST-Ericsson et Texas Instruments.

Premiers produits disponibles

Les deux premiers produits mis sur le marché pour le public et comportant un Cortex A15 MPCore sont le Google Samsung Chromebook XE303 (les autres étant équipés de processeurs Intel x86)[9] et la carte mère orienté développement Arndale. Sortis fin 2012, ils tous deux équipés du Samsung Exynos 5250[10]. Ils sont équipés d'Android mais peuvent également faire fonctionner Ubuntu pour ARM[11].

Ceux-ci sont capables d'exécuter 14 000 DMIPS (14 milliards d'instructions par seconde), soit le double des Cortex A9 à 1,5 GHz (7500 DMIPS).

Fonctionnalités

Les principales fonctionnalités du cœur Cortex-A15 sont :

  • Extension d'adressage physique large de 40-bit (LPAE) permettant de gérer jusqu'à 1 To de RAM[12],[13].
  • Pipeline en 15 étapes pour les entiers / et 17-25 étapes pour les nombres à virgule flottante, avec exécution non ordonnée spéculative et un pipeline d’exécution superscalaire 3-voies[14].
  • 4 cœurs par grappe et jusqu'à 2 grappes par puce avec la technologie CoreLink 400 (une interconnexion cohérente AMBA-4). ARM fournit les spécifications, mais les fonderies conçoivent par elles-mêmes les puces ARM.
  • Extensions DSP et SIMD NEON intégrées à chaque cœur.
  • Unité de calcul en virgule flottante VFPv4 intégrée à chaque cœur.
  • Support de la virtualisation matérielle.
  • Jeu d'instruction Thumb-2 qui réduit la taille des programmes avec un impact réduit sur les performances.
  • Extensions de sécurité TrustZone.
  • Jazelle RCT (nom commercial de ThumbEE) pour la compilation à la volée.
  • Macrocell pour le traçage des programmes et CoreSight Design Kit pour le traçage non obstructif de l’exécution des instructions.
  • Cache de niveau 1 de 32 ko pour les données + 32 kB pour les instructions pour chaque cœur.
  • Contrôleur de cache de niveau 2 à faible latence intégré, avec jusqu'à to 4 Mo par grappe.

Liste de SoC possédant des Cortex-A15
ModèleTechnologie de semi-conducteurCPUGPUInterface mémoireTechnologies sans filDisponibilitéPériphériques l'utilisant
Samsung Exynos 5250 32 nm HKMG Double cœur à 1,7 GHz ARM Mali-T604 (quadruple cœur) LPDDR3/DDR3 32-bit double canal à 800 MHz ou LPDDR2 à 533 MHz Q3 2012 Arndale Board, Samsung Chrombook XE303, ARMBRIX[15], Google Nexus 10
Texas Instruments OMAP5430 28 nm Double cœur à 2,0 GHz PowerVR SGX544MP2 à 532 MHz + accélérateur graphique 2D dédié LPDDR2 32-bit double canal à 532 MHz Q2 2013
Texas Instruments OMAP5432 28 nm Double cœur à 2,0 GHz PowerVR SGX544MP2 à 532 MHz + accélérateur graphique 2D dédié DDR3 32-bit double canal à 532 MHz Q2 2013
Nvidia Tegra 4 T40 28 nm HPL Quadruple cœur à 1,8 GHz + cœur basse consommation Nvidia GPU 24 cores (support DirectX 11+, OpenGL 4.X, et PhysX) Q1 2013
Nvidia Tegra 4 T43 28 nm HPL Quadruple cœur à 2,0 GHz + cœur basse consommation Nvidia GPU 24 cores (support DirectX 11+, OpenGL 4.X, et PhysX) Q3 2013
Nvidia Tegra 4 AP40 28 nm HPL Quadruple cœur à 1.2-1,8 GHz + cœur basse consommation Nvidia GPU 24 cores (support DirectX 11+, OpenGL 4.X, and PhysX) Q3 2013
HiSilicon K3V3 28 nm Architecture big.LITTLE
Double cœur à 1,8 GHz
+double cœur Cortex A7		 ARM Mali-T658 H2 2013
ST-Ericsson Nova A9600 28 nm Double cœur à 2,5 GHz PowerVR Series6 (Rogue) 2013

Liens externes

Références
  1. (en) Exclusive : ARM Cortex-A15 "40 Per Cent" Faster Than Cortex-A9
  2. (en) Big.LITTLE processing with ARM Cortex-A15 & Cortex-A7 sur EEtimes
  3. Freescale tackles automotive infotainment, mobile devices with combination of ARM Cortex-A7, A15 sur EEtimes.com
  4. (en) (zh) HiSilicon Licenses ARM Technology for use in Innovative 3G/4G Base Station, Networking Infrastructure and Mobile Computing Applications
  5. (en) « Linux support for ARM big.LITTLE », LWN.net
  6. (en) « A big.LITTLE scheduler update », LWN.net
  7. (en) Fujitsu Semiconductor and ARM Sign Comprehensive License Agreement sur ARM.com
  8. (en) LG Electronics Licenses ARM Processor Technology to Drive Platform Strategy in Home and Mobile Markets
  9. (en) Google introduces $249 Samsung Chromebook with ARM-based CPU sur liliputing.com
  10. (en) sur Liliputing.com
  11. (en) Samsung’s ARM-powered Chromebook can run Ubuntu sur Liliputing.com
  12. ARM7 40-bit, virtualization
  13. ARM e-mail to LINUX: Add support for the Large Physical Address Extensions
  14. Exploring the Design of the Cortex-A15 Processor Travis Lanier
  15. (en) $135 ARMBRIX Exynos 5 Dual Cortex A15 Development Board sur cnx-software.com
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