グリーンスクリーンとは何ですか？どのように機能しますか？
独特の背景を持つ興味深い場所でビデオや画像を撮影できるとは限りません。それらは遠くにあるか、アクセスできない可能性があります。さらに悪いことに、ファンタジーや空想科学小説の設定のように、存在しません。
big.LITTLEアーキテクチャとは何ですか？
ARMは現在、世界で最も広く使用されているCPUアーキテクチャです。
それはあなたのコンピュータに電力を供給しないかもしれませんが、それはほぼ確実にあなたのスマートフォンやタブレットに電力を供給します。さらに、Appleは現在、社内のCPU設計にARMアーキテクチャを使用しています。
その理由はすぐに明らかになります。
ARM CPUは、消費電力を低く抑えながら、驚くべきパフォーマンスを発揮できます。実際、非常に低いため、パッシブ冷却を備えた薄いスマートフォンの内部に収まります。その電力効率の大部分は、Apple、Qualcomm、MediaTek、およびその他のCPUメーカーによって使用されているbig.LITTLEコアセットアップに起因しています。
しかし、big.LITTLEとは正確には何であり、なぜそれがそれほど重要なのですか？
ARMのbig.LITTLECPUアーキテクチャとは何ですか？
最新のCPUの動作方法は、通常、システムがタスクを分割する複数のコアを備えていることです。通常、これらのマルチコアCPUは、同じ命令に取り組み、同じクロック速度に到達できる同一のコアを備えています。大小を問わず、すべてのタスクが処理され、これらのコア間で分散されます。ARM big.LITTLECPUではそうではありません。
「従来の」コアセットアップを備えたARMCPUは存在しますが、big.LITTLEベースのCPU設計は、異なるタスク用に異なる設計のコアを備えた2つのコア「クラスター」を備えています。これらの種類のCPUでは、要求の厳しいタスクを実行するように設計された「高性能」コアと、より従来型のタスクを処理する「電力効率の高い」コアがよく見られます。これらの高性能コアは通常、スペックが高く、電力を大量に消費し、著しく高いクロック速度に達しますが、電力効率の高いコアは弱く、クロックが低く、消費電力がはるかに少なくなります。
スマートフォンでは、これらの「従来のタスク」には、テキストメッセージ、電子メール、通話、音声などが含まれ、スマートフォンが実行する必要のある一般的なタスクの大部分を構成します。これらは電力効率の高いコアにオフロードされることを意図していますが、より大きな高性能コアは、モバイルゲームやWebブラウジングなどの他のより要求の厳しいタスクのために残されています。システムは、グローバルタスクスケジューリングまたは異種マルチプロセッシング（HMP）を使用して、すべての異なるCPUコア間でワークロードを分散します。
利点は2つあります。日常のタスクは、本質的に電力消費が少ない小さなコアによって処理されるため、これらのCPUは通常、かなり少ない電力を消費します。また、より要求の厳しいタスクにはCPUコアのクラスターがすべて含まれているため、パフォーマンスも向上します。パフォーマンスが向上し、電力効率も高いCPUを手に入れています。
岩の多い歴史を持つ革新的なアイデア
big.LITTLEが登場する前は、すべてのマルチコアARM CPUは、x86 CPUと同様に、同一のコアの配置を特徴としていました。big.LITTLEは、2011年10月に最初に導入され、Cortex-A7とCortex-A15の2つの新しいコアデザインとともに導入されました。その提案されたシステムでは、両方のコア設計を組み合わせることができます。Cortex-A15は大きなコアとして機能し、Cortex-A7は小さなコアとして機能します。そこから、ARM Holdingsの今後のコア設計はすべてbig.LITTLEと互換性があり、シリコンメーカーはそれが適していると考えています。
このコアデザインで発売された最初のCPUの1つは、2013年にSamsung GalaxyS4に電力を供給したSamsungのExynos5 Octa5410でした。合計8コア。
ただし、これらの初期のbig.LITTLECPUのスケジューラーの動作はかなり不器用でした。これらの初期のスケジューラーは、「クラスター化されたスイッチング」を使用して、クラスター全体を一度にアドレス指定していました。プロセッサ全体の負荷が低い場合は低電力コアを使用しますが、負荷が高くなると、ワークロード全体を大きなコアに移行します。それは間違いなくそれを行う1つの方法ですが、振り返ってみると、それはかなり非効率的な方法でした。
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次に、カーネル内スイッチャーを見ました。ここでは、大きなコアと小さなコアがペアになっており、両方ともスケジューラーによって単一の「仮想コア」としてアドレス指定されます。仮想コアに低負荷と高負荷のどちらが与えられたかに応じて、小さいコアと大きいコアのどちらを使用するかが切り替わります。
そこから、ヘテロジニアスマルチプロセッシングに行き着きました。ここでは、各コアを個別にアドレス指定できます。スケジューラーは、どのコアが大きいか、どのコアが小さいかを認識し、そこからワークロードを分散し、電力効率の高いコアに低い負荷を分散し、高性能のコアに大きな負荷を分散します。
big.LITTLEはCPUランドスケープをどのように変えましたか？
ARMプロセッサは、パフォーマンスと電力効率の適切なバランスを提供することですでに高い評価を得ています。ただし、これらのCPUでは、低消費電力が不可欠です。結局のところ、これらのプロセッサはスマートフォンで使用されており、スマートフォンは小型でスリムなボディであり、アクティブな冷却機能を備えていないため、熱的制約は非常に低く、CPUはそれらを満たすために電力を消費する必要があります。
big.LITTLEは、パフォーマンスと電力効率の両方を同時に向上させることができたため、巨大でした。今日では、すべてではないにしても、ほとんどのARM CPUは、Appleの電話でさえ、big.LITTLEベースの設計に基づいています。現在、Intelはx86プロセッサでこのアーキテクチャの1〜2ページを使用するように設定されています。AlderLakeプロセッサは、PCランドスケープにヘテロジニアスコンピューティングの概念を導入します。
利点は単純に大きすぎて否定できません。
DynamIQとは何ですか？
画像クレジット：Qualcomm
DynamIQは、2017年5月にARMによって発表された新しいコアアーキテクチャであり、big.LITTLEの後継として機能します。DynamIQは、big.LITTLEがヘテロジニアスコンピューティングで行うことをさらに一歩進め、柔軟性とスケーリングを向上させることを目的としています。
big.LITTLEは2つのクラスターのみに制限されていましたが、DynamIQはクラスターあたりのコアの最大数を8に増やし、1つのクラスターで複数のコア設計を可能にし、CPUあたり最大32のクラスターを可能にします。さらに、DynamIQは、より正確なコアごとの電圧レギュレーションとより優れたL2キャッシュ速度を提供します。つまり、big.LITTLEと非常によく似ており、基本的な概念を前進させていますが、複数のクラスターとコア設計をより柔軟に使用できるようになっています。
DynamIQプロセッサの例は、2021年のクアルコムのフラッグシップチップであるSnapdragon 888です。big.LITTLEプロセッサでは、大小のコアのクラスターがよく見られます。
ただし、Snapdragon 888には、「プライマリコア」があります。1つのCortex-X1コアは2.84 GHzでクロックされ、次に、2.42 GHzでクロックされる3つのCortex-A78コアで構成されるより一般的な高性能クラスター（現在はセカンダリ層）です。 。最後に、電力効率の高いコアは、1.8GHzでクロックされる4つのCortex-A55コアです。これはオクタコアセットアップですが、異なるタスクに取り組むことを目的とした3つの異なるコア設計を使用しています。
完全な業界の揺れ
big.LITTLEの導入とヘテロジニアスコンピューティングの概念は、CPUゲームを完全に好転させたと言っても過言ではありません。最近のARMCPUは、消費電力とバッテリー寿命を最小限に抑えながら、池のx86側にある最大のプロセッサーと取引を行っています。これは、big.LITTLEとその後継であるDynamIQのおかげです。
今後のARMプロセッサの将来に非常に興奮しています。
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