Cortex-X4是Arm公司於2023年5月29日發布的第四代Cortex-X系列旗艦CPU核心，基於Armv9.2架構且僅支持64位指令集。該核心被定位為Arm的Cortex-X系列核心，專用於為旗艦安卓智慧型手機等移動設備提供高性能計算能力。
相比前代Cortex-X3，Cortex-X4在相同頻率下性能平均提升15%，功耗降低40%。Arm已在台積電N3E工藝上完成其流片。Cortex-X4被用於高通驍龍8 Gen 3和聯發科天璣9300等移動平台中。
基本介紹
- 外文名：Cortex-X4
- 產品類型：CPU核心
- 上市時間：2023年5月29日
- 所屬品牌：Arm公司
發布與背景,設計目標與性能,技術架構與特性,產品規格,市場套用,評價與影響,
發布與背景
2023年5月29日，Arm在其全面計算解決方案（Total Compute Solutions 2023， TCS23）發布會上正式發布了新一代移動處理器核心，其中包括旗艦性能核心Cortex-X4。Cortex-X4是Arm推出的第四代Cortex-X系列高性能核心。Arm官方宣稱，相比前代Cortex-X3，Cortex-X4在性能上平均提升約15%，同時在相同頻率下功耗可降低達40%。
Cortex-X4基於Armv9.2指令集架構，並在此代核心中完全放棄了對32位指令集的兼容，僅支持64位套用。在發布時，Arm宣布已基於台積電（TSMC）的N3E（3納米增強版）製程工藝成功完成了Cortex-X4的業內首次流片。
設計目標與性能
Cortex-X4旨在為旗艦安卓智慧型手機和領先的移動設備提供單執行緒性能，適合處理大型遊戲或突發負載。與上一代Cortex-X3相比，其性能平均提升約15%。在相同性能下，功耗可降低40%。
為實現性能提升，核心物理尺寸相比前代增加不到10%。Cortex-X4是高效的Cortex-X核心。
技術架構與特性
Cortex-X4基於Armv9.2架構，僅支持64位指令集。與Cortex-X3相比，性能提升約15%，同性能下功耗降低約40%。
前端指令獲取傳遞完全重新設計，放棄了宏操作緩衝區。調度寬度增至10-wide，分支預測錯誤懲罰從11周期降至10周期。
後端整數執行單元增強，ALU數量從6個增至8個，新增第三個分支單元，並將MUL單元更新為完整的MAC單元，現共有2個整數MAC。亂序執行緩衝區從320條目擴大20%至384條目。浮點除法/平方根單元完全流水線化。
記憶體子系統的地址生成單元重新平衡為1個通用AGU、2個載入AGU和1個存儲AGU的組合。私有L2快取可選配最大2MB。
電源管理支持由電源策略單元控制的動態“全保持模式”。
中斷接口集成支持GICv4.1架構的CPU接口，支持中斷分組、虛擬化、訊息中斷等功能。
產品規格
Arm Cortex-X4是一款專為旗艦級移動設備SoC設計的高性能處理器IP核心，旨在提供頂級的單執行緒性能。在設計層面，Arm Cortex-X4的最高時鐘頻率可達3.4GHz，但具體SoC產品中的實現頻率可能不同，例如存在3.3GHz或3.4GHz的版本。其私有L2快取容量較上一代翻倍，最大可配置為2MB。L1數據快取為64KB，採用4路組相連設計，並始終受到ECC錯誤糾正碼保護。Arm Cortex-X4採用DynamIQ共享單元DSU-120構建多核集群，支持最多與14個核心包括其他Cortex-A系列核心協同工作。
市場套用
Cortex-X4已被多款旗艦移動平台採用。例如，高通驍龍8 Gen 3將其作為超大核，主頻為3.3GHz，其超頻版本主頻可達3.40GHz；聯發科天璣9300和天璣9300+採用4個Cortex-X4核心的“全大核”設計，最高頻率達3.4GHz；三星Exynos 2400也採用Cortex-X4作為超大核，主頻為3.2GHz。這些晶片通常將Cortex-X4與Cortex-A720、Cortex-A520核心組成如“1+5+2”或“4+4”等CPU集群配置。
評價與影響
Arm官方評價指出Cortex-X4是一款高性能的CPU核心。與Cortex-X3相比，其性能提高15%，在相同頻率下可以降低40%的功耗。
這一功耗降低使得在CPU集群中包含兩個或更多Cortex-X4核心成為可能。其性能效率提升可以改善設備使用體驗，例如提升UI回響能力和應用程式啟動時間，並有助於實現面向下一代人工智慧和機器學習的套用。在Arm TCS23平台中，典型的1（X4）+5（A720）+2（A520）集群相比前代，在GeekBench 6多執行緒測試中性能提升27%，在Speedometer測試中提升33%到64%之間。
