ARM Cortex-A est une famille de processeursRISC32 bits et64 bits d'architecture ARM, développée parARM Ltd. Elle est destinée au marché desprocesseurs d'application (d'où leA) équipant lessmartphones ettablettes tactiles et apparaît sur les premiers téléphones avec le modèle Cortex-A8 au cours du premier semestre 2009. Elle succède aux processeursARM11 (en) (jeu d'instructions ARMv6). Elle a mis en œuvre successivement lesjeux d'instructionsARMv7-A puisARMv8-A et enfinARMV9-A.
En parallèle, la société ARM a également développé la familleCortex-R (ARMv7-R) dédiée autemps-réel et la familleCortex-M (ARMv7-M) dédiée à l'embarqué. Contrairement aux deux autres familles, la série Cortex-A comporte uneunité de gestion de mémoire (MMU,memory management unit) requise par la plupart des systèmes d'exploitation modernes.
En 2025, ARM a introduit le schéma de nommagesérie C (en) pour succéder aux marques Cortex-A et Cortex-X pour les processeurs d'application. Les coeurs de la série C continuent la lignée architecturale de la famille Cortex-A, en commençant par la génération C1.
Les trois premières générations sont composées de processeurs 32 bits basés sur l'architecture ARMv7-A.
Cette génération est uniquement composée duCortex-A8, existant en 8 révisions, qui remplace l'ARM11 (en), et introduit :
La seconde génération ajoute la possibilité de coupler plusieurs cœurs, au sein d'un même SoC, d'où l'ajout du terme MPCore (abréviation enanglais de « Multi Processor Core », littéralement, processeur multi-cœur), dans l’appellation. Pour chacun des modèles, il est possible d'associer quatre cœurs. L'implémentation de l'unité de calcul vectoriel flottant VFP3 n'est plus en version allégée.
La troisième génération ajoute[2] :
Les quatre processeurs de cette série, sont :
Le mode big.LITTLE permet de combiner un ou plusieurs Cortex-A7, de très faible consommation avec un ou plusieurs Cortex-A15 de consommation plus importante mais également plus puissant. Il est également possible de coupler les Cortex-A7 avec les Cortex-A17, de consommation et puissance intermédiaire[3]. Un ou plusieurs des cœurs Cortex-A7 peuvent travailler lorsque la charge est faible, tandis-que les A15 ou A17 prendront le relais (mode IKS –In Kernel Switcher, signifiant « Commutation dans le noyau ») ou s'y ajouteront (mode GTS –Global Task Scheduling, signifiant « ordonnancement globale des tâches »)[6] lorsque l'utilisation le nécessitera. Cela permet d'économiser de l'énergie dans la majorité des cas, tout en conservant de bonnes performances, lorsque cela est nécessaire.
La4e génération, nomméeCortex-A50 utilise l'architectureARMv8-A, supportant pleinement le 64 bit (support des registres 64 bits) avec le modèleAArch64, l'architecture big.LITTLE est améliorée, supportant jusqu'à 16 cœurs. Le FP et le SMID sont également améliorés avec, notamment, l'augmentation du jeu d'instructions. Les patchs pour le noyau linux ont été soumis dès le[7].Linaro sort une première image système le[8].
LeCortex-A8 est le premier processeur de la série et est le successeur des processeursARM11 (en). Par rapport à son prédécesseur, il apporte notamment le jeu d'instructions ARMv7-A (à la place de l'ARMv6) et une amélioration descaches[10]. Il est utilisé sur des téléphones comme l'iPhone 3GS ou lePalm Pre à partir du premier semestre 2009.
LeCortex-A9 est le remplaçant du Cortex-A8. Il apporte notamment l'exécutionout-of-order des instructions et le support des architecturesmulti-cœur. Il est utilisé sur des téléphones comme leGalaxy SII ou des tablettes tactiles comme l'iPad 2 ou l'Asus Eee Pad Transformer à partir du premiersemestre 2011.
LeCortex-A5 est un processeur basse consommation à bas coût destiné aux smartphones d'entrée de gamme[11]. Il doit permettre de remplacer les processeurs ARM11 encore utilisés pour l'entrée de gamme par les fabricants et ainsi faire disparaître le jeu d'instructions ARMv6 au seul profit de l'ARMv7.Qualcomm l'utilise depuis fin 2011 pour ses puces d'entrée de gamme (intégrées dans des téléphones comme l'HTC Explorer (en)).
Les processeursCortex-A7 etCortex-A15 ont été développés en parallèle pour remplacer le Cortex-A9. Le Cortex-A15 est le plus puissant des deux. Ils possèdent la même micro-architecture et sont donc 100 % compatibles[12]. Ils peuvent gérer jusqu'à 1 To de RAM (Adresses physiques sur 40 bits) et supportent lavirtualisation assistée par le matériel[13]. Le Cortex-A7 est présenté par ARM comme consommant 5 fois moins d’énergie, étant 5 fois plus petit et 50 % plus puissant qu'un Cortex-A8[14]. Le Cortex-A15 est lui présenté comme étant 40 % plus puissant qu'un Cortex-A9 à fréquence équivalente[15]. Lorsque les deux processeurs sont intégrés sur une même puce, le processeur Cortex-A7 peut être utilisé pour les tâches nécessitant peu de ressources et ainsi réduire la consommation[12]. Cette technique est appeléeBig.LITTLE par ARM et est comparable à la solution du cœur compagnon intégré dans les pucesTegra 3. Le premier appareil à utiliser un processeur Cortex-A15 (Exynos 5 double-cœur) est leChromebookSamsung XE303C12 sorti en[16]. Le premier périphérique utilisant la technologie big.LITTLE est leSamsung Galaxy S4, dans sa version internationale, utilisant le processeur Exynos 5 Octa, composé de 4 Cortex-A7 et 4 Cortex-A15.
Le, ARM a annoncé le processeurCortex-A12. Il est destiné au marché des smartphones milieu de gamme et est annoncé comme étant 40 % plus puissant que le Cortex-A9 pour une consommation équivalente[17]. Ils sont finalement abandonnés au profit du processeurARM Cortex-A17 qui offre plus de puissance tout en consommant moins d'énergie. Le premier processeur à l'utiliser leRockchip RK3288, annoncé le auCES, avec des commerciaux débordés, les visiteurs pensant qu'il s'agissait d'un Cortex-A12, déjà annoncé par ARM, contrairement au Cortex-A17, qui ne fut annoncé que quelques semaines après[18], et dont les premiers appareils sortent équipés sortent durant l'été 2014. Ce SoC se trouve dès sa sortie dans le peloton de tête des plus véloces des SoC à base de processeurs ARM, avec des scores supérieur à certains octo-cores A15 + A7[19]. Il est suivi par leMediaTek MT6595 utilisant la technologie big.LITTLE en couplant pour la première fois, 4 cœurs Cortex-A17 et 4 cœurs Cortex-A7 annoncé en[20].
La famille des processeurs ARM Cortex-A est suivie par la familleARM Cortex-A50[21]. Les deux premiers processeurs de cette famille, le Cortex-A53 et le Cortex-A57 prennent respectivement la succession du Cortex-A7 et du Cortex-A15. Ces processeurs sont64 bits et utilisent le jeu d'instructionsARMv8.
La société ARM ne conçoit pas deSoC. Elle vend des licences de son jeu d'instructions et dudesign de ses processeurs.
L'émulateurQEMU permet d’émuler les processeurs cortex-A8, cortex-A9 et cortex-A15.
Les principaux concepteurs de puces intégrant un ou plusieurs cœurs ARM Cortex-A sontAllWinner Technology,AMLogic,Apple,Freescale,Nvidia,Samsung,HiSilicon,Rockchip,ST-Ericsson etTexas Instruments. Ils ont chacun développé leur propre famille de puce ARM :
Note : L'Apple A6 n'est pas dans la table, car il utilise un processeur hybride, utilisant la base du processeur Cortex-A9, avec quelques fonctionnalités du Cortex-A15[22].
| AllWinner | Altera | AMLogic | Apple | Freescale | HiSilicon | LG | MediaTek | Nvidia | Qualcomm | Rockchip | Samsung | ST-Ericsson | Texas Instruments | VIA | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cortex-A5 | S805 | MSM7625A, MSM7627A, MSM7225A, MSM7225AB, MSM7227A, MSM8225, MSM8225Q, MSM8625, MSM8625Q | |||||||||||||
| Cortex-A7 | A2X etA3X | i.MX7x, LS1020, LS1021 (QorIQ) | MT6517, MT6572, MT6589, MT6592 | 8026, 8210, 8212, 8226, 8228 8610, 8612, 8626, 8628, 8926, 8928 | WM8860 | ||||||||||
| Cortex-A8 | A10 et A13 | A4 | i.MX5x | RK2918 | Exynos 3 | OMAP3 | |||||||||
| Cortex-A9 | Arria V, Arria 10, Cyclone V | AML7366-M et AML8726-(M, M3L, M6, MX), S802, S812 | A5 | i.MX6x | K3V2 | MT6575, MT6577 | Tegra 2,Tegra 3 etTegra 4i | RK3066,RK3188, RK3168,PX2 | Exynos 4 | Nova U8500 | OMAP4 | WM8880, WM8950, WM8980 | |||
| Cortex-A15 | Tegra 4,Tegra K1 | Exynos 5 Dual, Quad | Nova A9600 | OMAP5 | |||||||||||
| Cortex-A17 | RK3288[23] | ||||||||||||||
| big.LITTLE A7 + A15 | A6X,A80[24] | K3V3 | LG Nuclun (LG7111) | MT8135 | Exynos 5 Octa | ||||||||||
| big.LITTLE A7 + A17 | MT6595[25] | ||||||||||||||
| Cortex-A53 | H64, 9X | S905 | i.MX8x | MT6732, MT6752, MT6795 | MayBach | ||||||||||
| Cortex-A57 | 9X | i.MX8x |
Lesfonderies fabriquant les puces ARM développées par ces entreprises sontGlobalFoundries,Samsung,TSMC etUMC[26],[27],[28].
Plusieurs entreprises ont développé leurs propres processeurs utilisant le jeu d'instructions ARMv7 :Apple,Marvell etQualcomm.
Qualcomm est l'un des principaux concepteurs de puces ARM pour smartphone avec sa gammeSnapdragon. Les premières puces étaient basées sur le processeur ARM11. Pour son entrée de gamme, la société commercialise, depuis le derniertrimestre 2011, des puces à base de Cortex-A5[29]. Mais pour son milieu et son haut de gamme, elle ne licencie pas le design réalisé par ARM, contrairement aux autres fabricants. Elle met en œuvre par elle-même le jeu d'instructions ARMv7-A avec les cœurs Snapdragon Scorpion et Krait. Au niveau des performances, le cœur Scorpion se situe entre le Cortex-A8 et le cortex-A9 et le cœur Krait entre le Cortex-A9 et le Cortex-A15[30]. Le, Qualcomm a présenté deux versions améliorées de son architecture Krait : leKrait 300 et leKrait 400[31].
Marvell a développé plusieurs cœurs utilisant le jeu d’instructions ARMv7 : Le cœur « Sheeva PJ4 » présent dans les processeurs des sériesArmada 500 et 600[32] et le cœur « Sheeva PJ4b » présent dans le processeurArmada 1500[33].
Note :Marvell est revenu aux cœurs ARM Cortex sous licence pour ses nouveaux chips[34].
En,Apple a présenté l'iPhone 5 basé sur la puceA6. C'est le premierSoC d'Apple à utiliser un processeur nommé « Swift », développé parP.A. Semi etIntrinsity (en) et fabriqué parSamsung[22]. Il utilise le jeu d'instructions ARMv7S et offre des performances proches du cœur « Krait » de Qualcomm[35].
Note : Les processeurs ARM11, Scorpion et Krait sont présents dans la liste à titre de comparaison.
| ARM11 | ARM Cortex-A5 | ARM Cortex-A7 | ARM Cortex-A8 | QualcommScorpion | ARM Cortex-A9 | ARM Cortex-A12[17] | QualcommKrait | ARM Cortex-A15 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Instructions par cycle[36] | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 |
| Profondeur dupipeline[36] | 8 | 8 | 8 | 13 | 10 | 8 | 11 | 11 | 15 |
| exécutionout-of-order[36] | Non | Non | Non | Non | Partiel | Oui | Oui | Oui | Oui |
| Finesse de gravure | 90/45 nm | 45/40 nm | 40/28 nm | 65/45 nm | 65/45 nm | 45/32 nm | 28 nm | 28 nm | 32/28 nm |
| Nombre de cœurs | 1-4[37] | 1-4[11] | 1-4 par cluster[38] | 1[39] | 1-2 | 1-4[40] | 1-4 par cluster[41] | 2-4 | 1-4 par cluster[42] |
| Fréquence[43] | 350–1 000 MHz[44] | 300–800 MHz | 800–1 500 MHz | 600–1 000 MHz | 800–1 700 MHz | 600–2 000 MHz | 1 000–2 500 MHz | 1 000–1 700 MHz | 1 000–2 500 MHz |
| DMIPS/MHz/Cœur[43] | 1.25[37] | 1.57[11] | 1.9 | 2.0 | 2.1 | 2.5 | 3.3 | 3.5 |
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