ARM於昨晚正式發佈了最新一代的高性能Cortex-A系列核心，也就是我們能夠預測到的Cortex-A78核心，另外他們還發布了一款面向高性能的大核——Cortex-X1，它是Cortex家族歷史上性能最強的一款內核。

Cortex-A78是基於成功的Cortex-A76及Cortex-A77架構，是ARM的第三代Austin內核，通過繼續優化而誕生的新架構。它仍然將PPA（Power, Performance and Area）作為自己關注的焦點，在內核IPC上遵循每代提高25%~30%的水平發展。它仍然是一枚採用Arm v8.2指令集的CPU，與常作為小核搭配使用的Cortex-A55之間是指令集兼容的。

在Cortex-A77上面，ARM為它的後端引入了一個新的分支執行器，但前端跟不上需求。於是在Cortex-A78上，ARM擴大了前端的分支預測器，使得它能夠在一個時鐘週期內可以處理兩個預測，提高了核心的吞吐量。同時，為了節約內核面積，ARM提供了32KB的L1指令緩存選項，原本固定為64KB。

在內核的中間部分上，ARM着重於優化原有的設計，大部分工作都是在提高面積和能耗效率。當然，在指令重排與發射方面，ARM增加了指令調度器的寬度，相比Cortex-A77提高了2個μops，達12μops。

後端執行單元部分並沒有太大的改變，只是將其中的一個ALU升級為能夠處理乘法的更復雜的單元。緩存子系統方面則有較大改變，新增了有一個Load單元，這是對現有的兩個Load/Store單元的補充，可以給核心增加50%的Load帶寬。通向L1數據緩存的帶寬從每週期16B擴展到了每週期32B，核心通往L2緩存的帶寬也增加了一倍。

另外，與L1指令緩存的可選32KB大小對應，這裏的L1數據緩存大小也可被配置為32KB，以節約內核面積。L2的TLB也從1280頁減少到了1024頁，足以覆蓋4MB的L3緩存，同時提高了L2的能耗效率。

Cortex-A78在整體設計上更為注重效率，但性能提升也是很明顯的。

在官方提供的數據中，相比起前代Cortex-A77，單線程性能提升7%，能耗降低4%，面積需求降低5%。而在實際應用中，結合更新的工藝，Cortex-A78能夠在相同功耗下提高20%的性能，或是在同性能下節約最多50%的電，是有較大的進步。

為什麼Cortex-A78要給出一些節約面積的選項呢？因為他們對大核有了更好的闡述，也就是這次發佈的另一款核心——Cortex-X1，它是一款為高性能而生的大核。

Cortex-X1在結構設計上與Cortex-A78如出一轍，但幾乎在每個地方都進行了擴展。

圖片來自於 WikiChip

前端解碼部分從4端口增加到了5端口，宏指令緩存直接加倍，達到3000條，甚至超過Intel的Sunny Cove（2250條），但少於Zen 2（4000條）。亂序重排緩衝區（ROB）的大小也是擴充到224條，與Zen 2和Skylake持平。

執行部分中變化最大的是FP單元，也就是ARM特有的NEON浮點引擎，Cortex-X1上面直接將FP單元的數量倍增，達到4x128B的規模，寬度上基本等同於目前的桌面x86處理器，不過ARM目前的指令集並不允許單個長度大於128B的向量，在吞吐上肯定是不如桌面端處理器的。

緩存部分也發生了較大的變化，除了同步Cortex-A78增加的一個Load AGU外，ARM允許Cortex-X1的二級緩存加倍，增加到1MB之多，同時L2 TLB較Cortex-A78翻倍，可覆蓋8MB的L3緩存。

Cortex-X1很像Cortex-A78，兩者共享了不少設計改進，但Cortex-X1明顯是衝着高性能去的，它很寬，有着更高的計算吞吐量。官方數據顯示它相比Cortex-A77在峯值性能上有30%的提升，是相當巨大的。

它為廠商提供了一個可定製的大核選項，以後我們在基於ARM的高性能移動處理器上可能會看到使用Cortex-X1作為超大核，加上多個Cortex-A78大核和Cortex-A55小核的配置。

ARM推出Cortex-X1的目的也很明顯，是為了更好地在高性能領域中建立自己的地盤，在移動端也可向蘋果自研的A系列處理器發起衝擊，後者的大核性能真的很恐怖。

預計可以在今年晚些時候看到採用Cortex-A78和Cortex-X1的處理器。