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2024 Hot Chips ｜高通Snapdragon X Elite：Oryon CPU 设计与架构

汽车 2024-09-01 08:11 上海

芝能智芯出品

在2024年Hot Chips大会上，Qualcomm展示了Snapdragon X Elite的最新进展，特别是其搭载的Oryon CPU。这款SoC是Qualcomm进军基于Arm架构PC市场的关键尝试，也是继收购Nuvia之后的首个重要产品。

Part 1

Qualcomm Oryon CPU

的设计特点

Qualcomm Oryon CPU是Snapdragon X Elite SoC的核心组件，由Nuvia团队基于Arm架构设计。这款CPU强调性能与功耗的平衡，针对PC平台进行深度优化。

其设计理念体现在多个关键领域，包括指令获取单元(IFU)、矢量执行单元(VXU)、重命名和退出单元(REU)、整数执行单元(IXU)、内存管理单元(MMU)以及加载和存储单元(LSU)。

这些模块的组合使Oryon CPU具备高效处理复杂计算任务的能力，同时保持较低的功耗。

● 获取与解码：Oryon CPU的获取管道经过特别优化，以应对现代计算需求。

虽然其13周期的分支预测错误延迟并非业界最佳，但Qualcomm强调设计的“平衡性”以实现总体性能的提升。解码后的指令会被发送到一个包含600多个条目的重排序缓冲区，确保每个指令类都能得到充分处理。

● 执行与重命名：CPU的执行单元配置丰富，具备6宽的整数执行、4宽的矢量执行以及4宽的加载存储能力。

每条执行管道在矢量端支持128位运算，能够处理几乎所有主流数据类型。这种灵活性对于高性能计算任务，如视频编码、AI推理等，具有显著优势。

● 加载与存储：Oryon CPU的加载存储单元采用16位标准单元设计，支持超过200个并行的加载存储操作。

预取机制的优化尤其值得注意，Qualcomm采用了混合的专有预取器与行业预取器，确保数据在进入缓存前已经预先加载，大幅减少了内存延迟。

● 内存管理单元：内存系统层次结构进一步展示了Oryon的设计特色。

每个保留站包含64个条目，而L2缓存的平均延迟仅为15-20个时钟周期。系统级缓存虽然仅有6MB，但足以为SoC中所有引擎提供足够的带宽支持。

Qualcomm强调，Oryon CPU内的缓存系统运行在核心频率下，确保数据在核心间的传输延迟降至最低。

● 在性能测试中，Qualcomm Oryon CPU的表现优于大多数竞争对手，包括Arm Neoverse N系列和AmpereOne核心。

Geekbench 6等基准测试显示，该CPU在Linux和Windows Subsystem for Linux环境中的表现明显优于原生Windows，反映出其针对多平台优化的潜力。

SPEC CPU2017的测试结果同样验证了Oryon CPU在复杂计算任务中的优势。Oryon CPU在单线程内存带宽测试中展示出强劲表现，接近100GB/s的单核传输速率与LPDDR5x的135GB/s平台带宽相匹配，极大地提升了数据处理效率。

这种能力对于需要高吞吐量的应用场景，如大型数据库管理和实时数据分析，尤为重要。

● 在安全性方面，Snapdragon X Elite针对于PC平台特别加强了硬件级安全功能，以防止笔记本电脑的盗窃和数据泄露。这些措施为企业级和消费级市场的扩展奠定了基础。

Part 2

Qualcomm Oryon CPU

的挑战与未来展望

Oryon CPU在性能和功耗控制方面表现出色，但仍面临一些挑战。首先，与Intel和AMD相比，Qualcomm在x86生态中的软件兼容性和性能优化需要时间成熟。

虽然基于Arm架构的Windows系统已经得到显著改进，但与传统x86平台相比，应用程序的适配性和用户体验还有待提升。

Qualcomm在服务器市场的缺席也表明其战略重点仍然在PC和移动计算领域。这意味着在高性能计算和数据中心应用中，Oryon CPU仍需要进一步突破，特别是在与英特尔、AMD以及新兴Arm服务器芯片的竞争中找到自己的定位。

Qualcomm有望继续扩展Oryon CPU的应用场景，不仅限于笔记本电脑和台式机。

随着AI和边缘计算的崛起，Qualcomm可能会将Oryon架构扩展至更广泛的计算平台，如高效能工作站、嵌入式系统以及工业自动化设备。这将为Snapdragon X Elite SoC在更广泛的市场中找到新的增长机会。

小结

Qualcomm Oryon CPU通过在Snapdragon X Elite SoC中的应用，展示了该公司在基于Arm架构PC市场上的创新与潜力。

凭借出色的执行单元设计、灵活的内存管理策略以及面向未来的扩展性，Oryon CPU为PC市场带来了新的选择。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MzM5MDY1MQ==&mid=2658291100&idx=3&sn=8fcb3be5553bbff1c296f3bff2db68b9

之前是汽车电子设计，现在2024在芝能汽车，紧跟技术创新，助力行业发展。

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