O que é Arm big.LITTLE? Entenda quais CPUs têm essa arquitetura

big.LITTLE é uma tecnologia da Arm que combina até três tipos de núcleos (big, LITTLE e CXC) para oferecer alto desempenho de CPU consumindo menos bateria em celulares, computadores e outros dispositivos.

Como funciona um processador Arm com big.LITTLE?

Processadores Arm com big.LITTLE combinam tipos diferentes de núcleos de CPU em um único SoC (System-on-a-Chip), formando uma arquitetura heterogênea.

Os núcleos “LITTLE“ são projetados para eficiência máxima de energia em tarefas de baixa intensidade, como envio de e-mail e reprodução de música. Os núcleos “big” fornecem desempenho sustentado de CPU para processamento de alta intensidade, como em jogos ou navegação na web.

O sistema operacional distribui as tarefas entre os núcleos “big“ ou “LITTLE”. Os núcleos são agrupados em clusters e se comunicam entre si através de uma interconexão que permite transferir dados de forma contínua.

O que é um núcleo de CPU de alto desempenho?

O núcleo “big” é otimizado para equilibrar desempenho e eficiência energética. A Arm consegue isso através do pipeline, isto é, da maneira como o processamento é organizado em estágios.

Núcleos “big“ possuem um pipeline com execução fora-de-ordem (out-of-order), ou seja, podem reordenar as instruções do processador de forma dinâmica, evitando gargalos no desempenho.

Existem as seguintes famílias de núcleos “big”:

• Cortex-A72x (Cortex-A720)
• Cortex-A71x (Cortex-A710, Cortex-A715)
• Cortex-A7x (Cortex-A73, Cortex-A75, Cortex-A76, Cortex-A77, Cortex-A78)

O que é um núcleo de CPU de eficiência?

O núcleo “LITTLE” é projetado para o máximo de eficiência energética. Sua principal característica é o pipeline com execução na ordem (in-order), ou seja, o processamento das instruções é realizado em uma ordem predefinida e, se uma delas demorar muito, isso atrasa todas as outras na fila.

Núcleos “LITTLE“ geralmente têm frequência (clock) menor que núcleos “big”, o que ajuda a reduzir o consumo de energia. Alguns dos principais núcleos “LITTLE” são Cortex-A53, Cortex-A55, Cortex-A510 e Cortex-A520.

O que é um núcleo CXC (Cortex-X Custom)?

Núcleos CXC (Cortex-X Custom), também conhecidos como núcleos prime, são voltados para tarefas que exigem desempenho intenso e imediato, tal como streaming de vídeo.

Para fornecer o máximo de desempenho, núcleos Cortex-X possuem um tamanho maior que núcleos “big” e “LITTLE” (Cortex-A) e consomem mais energia. Estes são os principais núcleos CXC: Cortex-X1, Cortex-X2, Cortex-X3 e Cortex-X4.

Antes do Cortex-X, a Qualcomm criou os núcleos Kryo Prime para atingir maior desempenho. As primeiras versões ainda eram baseadas em núcleos “big“ (Cortex-A76 e Cortex-A77). Desde o Snapdragon 888, a Qualcomm utiliza o design Cortex-X para seus núcleos Kryo Prime.

O que é big.LITTLE com Arm DynamIQ?

A tecnologia Arm DynamIQ combina núcleos “big”, “LITTLE” e CXC em um só cluster totalmente integrado para maior desempenho e flexibilidade. Por exemplo, o DynamIQ Shared Unit-120 (DSU-120) permite reunir até 14 núcleos.

O DynamIQ oferece desempenho alto para determinados usos, como inteligência artificial e realidade mista, segundo a Arm. A tecnologia também regula o consumo de energia de forma inteligente para maior eficiência.

Quais as vantagens do big.LITTLE em processadores?

• Menor consumo de energia: processadores big.LITTLE têm maior desempenho por watt e gastam menos bateria, porque mantêm apenas os núcleos econômicos operando em tarefas simples;
• Troca inteligente entre núcleos: o software do big.LITTLE aloca tarefas de forma automática entre os núcleos. Cada instrução geralmente começa em um núcleo “LITTLE” e, se exigir mais performance, é migrada para um núcleo “big”;
• Amplo suporte: a tecnologia big.LITTLE pode ser aplicada em todo tipo de hardware, como dispositivos móveis, computadores e carros, e funciona com diversos sistemas operacionais, como Android, iOS, macOS e Windows.

Quando o big.LITTLE foi lançado pela Arm?

A Arm lançou a tecnologia big.LITTLE em 2011, permitindo combinar núcleos Cortex-A15 de alto desempenho e Cortex-A7 de eficiência.

Um SoC (System-on-a-Chip) com núcleos A7 e A15 consome até 40% menos energia que um chip somente com núcleos Cortex-A15, com desempenho igual ou maior, segundo whitepaper da Arm. Antes do big.LITTLE, os processadores da Arm tinham todos os núcleos do mesmo tipo.

Quais chips têm arquitetura big.LITTLE?

• Apple Silicon: usado em Macs pós-Intel, iPhones e iPads. Adotou o big.LITTLE a partir do Apple A10 Fusion.
• Qualcomm Snapdragon: usado em dispositivos Android. Adotou o big.LITTLE a partir do Snapdragon 835.
• Samsung Exynos: usado em celulares e tablets Galaxy e em alguns smartphones da Motorola. Adotou o big.LITTLE a partir do Exynos 5 Octa 5410.
• MediaTek: usado principalmente em celulares intermediários e de baixo custo. Adotou o big.LITTLE a partir do MT6595.
• HiSilicon: usado em celulares da Huawei. Adotou o big.LITTLE a partir do Kirin 920.

Existe processador da Intel com big.LITTLE?

A Intel combina núcleos de CPU de performance e de eficiência em seus processadores desde a 12ª geração do Intel Core (Alder Lake), mas usa o termo genérico “arquitetura híbrida”. A marca big.LITTLE é registrada pela Arm.

Os núcleos de desempenho da Intel (P-cores) são fisicamente maiores, atingem frequências maiores e fazem hyper-threading. Por sua vez, os núcleos de eficiência (E-cores) são menores, focados em desempenho por watt, e rodam uma thread de software por vez.