ARM Cortex-A est une famille de processeurs RISC et d'architecture ARM, développée par ARM Ltd. Elle est destinée au marché des processeurs d'application (d'où le A) équipant les smartphones et tablettes tactiles et apparaît sur les premiers téléphones avec le modèle Cortex-A8 au cours du premier semestre 2009. Elle succède aux processeurs (jeu d'instructions ARMv6). Elle a mis en œuvre successivement les jeux d'instructions ARMv7-A puis ARMv8-A et enfin ARMV9-A.
En parallèle, la société ARM a également développé la famille Cortex-R (ARMv7-R) dédiée au temps-réel et la famille Cortex-M (ARMv7-M) dédiée à l'embarqué. Contrairement aux deux autres familles, la série Cortex-A comporte une unité 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 nommage 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.
Processeurs de la famille Les trois premières générations sont composées de processeurs basés sur l'architecture ARMv7-A.
vignette|SoC ARM Exynos-3110 équipé d'un Cortex-A8 sur un Nexus S. Cette génération est uniquement composée du Cortex-A8, existant en , qui remplace l', et introduit : l' (ou NEON), évolution du SIMD des ARMv6 Le VFPv3 en version allégée, ayant une plus faible puissance de calcul, appelé VFPlite (environ dix fois plus lent que le VFPv3 de la deuxième génération), est utilisé.. Une version plus évoluée de Thumb-2 ThumbEE (également appelé Jazelle RTC).
La seconde génération ajoute la possibilité de coupler plusieurs cœurs, au sein d'un même SoC, d'où l'ajout du terme MPCore (abréviation en anglais de « », 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. Cortex-A5 MPCore, version très basse consommation. Cortex-A9 MPCore, évolution plus puissante du Cortex-A8.
La troisième génération ajoute sur ARM.com. : un adressage étendu sur avec (permet de gérer jusqu'à ) La virtualisation matérielle L'architecture big.LITTLE permettant de faire fonctionner un processeur de très faible consommation la majorité du temps et d'utiliser un ou plusieurs cœurs plus puissant, mais consommant plus, lorsque les applications le demandent.. Le remplacement de l'unité de calcul flottant vectoriel VFPv3 par le VFPv4, compatible avec VFPv3.
Les quatre processeurs de cette série, sont : Cortex-A7 MPCore, version très basse consommation, équivalent du Cortex-A5 dans cette génération premiers modèles sortis début 2013. Cortex-A15 MPCore, version plus puissante, équivalent du Cortex-A9 dans cette génération, le premier modèle est sorti fin 2012. Cortex-A12, version intermédiaire, initialement prévue pour la deuxième moitié de 2013, il verra des améliorations tellement importantes avant la sortie du premier modèle qu'il sera rebaptisé Cortex-A17.. Cortex-A17, version améliorée du Cortex A12, plus efficace au niveau énergétique, et plus performant, présenté en par ARM..
big.LITTLE
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. 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 – , signifiant « Commutation dans le noyau ») ou s'y ajouteront (mode GTS – , signifiant « ordonnancement globale des tâches ») , le , sur Linaro.org. 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.
La , nommée Cortex-A50 utilise l'architecture ARMv8-A, supportant pleinement le (support des registres ) avec le modèle AArch64, l'architecture big.LITTLE est améliorée, supportant jusqu'à . 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 sur la liste diffusion du noyau Linux.. Linaro sort une première image système le sur linaro.org.. Cortex-A53 (ARMv8, 64/), version très basse consommation, prévus pour 2014. Il a la même puissance de calcul que le Cortex-A9, avec une consommation électrique très inférieure.. Les premiers modèles de produits finis sont prévus pour 2014. Cortex-A57 (ARMv8, 64/), version plus puissante, prévus pour 2014
Historique Le Cortex-A8 est le premier processeur de la série et est le successeur des processeurs . Par rapport à son prédécesseur, il apporte notamment le jeu d'instructions ARMv7-A (à la place de l'ARMv6) et une amélioration des caches More Detail on ARM11 vs. Cortex A8 sur anandtech.com.. Il est utilisé sur des téléphones comme l'iPhone 3GS ou le Palm Pre à partir du premier semestre 2009.
Le Cortex-A9 est le remplaçant du Cortex-A8. Il apporte notamment l'exécution des instructions et le support des architectures multi-cœur. Il est utilisé sur des téléphones comme le ou des tablettes tactiles comme l' ou l' à partir du premier .
Le Cortex-A5 est un processeur basse consommation à bas coût destiné aux smartphones d'entrée de gamme .. 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').
Les processeurs Cortex-A7 et Cortex-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.. Ils peuvent gérer jusqu'à de RAM (Adresses physiques sur ) et supportent la virtualisation assistée par le matériel.. Le Cortex-A7 est présenté par ARM comme consommant moins d’énergie, étant plus petit et 50 % plus puissant qu'un Cortex-A8.. Le Cortex-A15 est lui présenté comme étant 40 % plus puissant qu'un Cortex-A9 à fréquence équivalente.. 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. Cette technique est appelée Big.LITTLE par ARM et est comparable à la solution du cœur compagnon intégré dans les puces . Le premier appareil à utiliser un processeur Cortex-A15 (Exynos 5 double-cœur) est le Chromebook Samsung XE303C12 sorti en .. Le premier périphérique utilisant la technologie big.LITTLE est le Samsung Galaxy S4, dans sa version internationale, utilisant le processeur Exynos 5 Octa, composé de et .
Le , ARM a annoncé le processeur Cortex-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.. Ils sont finalement abandonnés au profit du processeur ARM Cortex-A17 qui offre plus de puissance tout en consommant moins d'énergie. Le premier processeur à l'utiliser le Rockchip RK3288, annoncé le au CES, 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., 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.. Il est suivi par le MediaTek MT6595 utilisant la technologie big.LITTLE en couplant pour la première fois, Cortex-A17 et Cortex-A7 annoncé en ..
La famille des processeurs ARM Cortex-A est suivie par la famille ARM Cortex-A50.. 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 sont et utilisent le jeu d'instructions ARMv8.
Implémentations La société ARM ne conçoit pas de SoC. Elle vend des licences de son jeu d'instructions et du design de ses processeurs.
L'émulateur QEMU 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 sont , AMLogic, Apple, , Nvidia, Samsung, HiSilicon, Rockchip, ST-Ericsson et Texas 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..
Altera AMLogic Apple 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 et A3X 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 , et RK3066, RK3188, RK3168, PX2 Exynos 4 Nova U8500 OMAP4 WM8880, WM8950, WM8980 Cortex-A15 Tegra 4, Tegra K1 Exynos 5Dual, Quad Nova A9600 OMAP5 Cortex-A17 RK3288. big.LITTLEA7 + A15 A6X, A80. K3V3 LG Nuclun (LG7111) MT8135 Exynos 5 Octa big.LITTLEA7 + A17 MT6595. Cortex-A53H64, 9XS905i.MX8xMT6732, MT6752,
MT6795MayBachCortex-A579Xi.MX8x
Les fonderies fabriquant les puces ARM développées par ces entreprises sont , Samsung, TSMC et UMC....
Processeurs dérivés Plusieurs entreprises ont développé leurs propres processeurs utilisant le jeu d'instructions ARMv7 : Apple, Marvell et Qualcomm.
Qualcomm est l'un des principaux concepteurs de puces ARM pour smartphone avec sa gamme Snapdragon. Les premières puces étaient basées sur le processeur ARM11. Pour son entrée de gamme, la société commercialise, depuis le dernier , des puces à base de Cortex-A5.. 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.. Le , Qualcomm a présenté deux versions améliorées de son architecture Krait : le et le ..
Marvell a développé plusieurs cœurs utilisant le jeu d’instructions ARMv7 : Le cœur « Sheeva PJ4 » présent dans les processeurs des séries . et le cœur « Sheeva PJ4b » présent dans le processeur ..
Note : Marvell est revenu aux cœurs ARM Cortex sous licence pour ses nouveaux chips sur marvell.com..
En , Apple a présenté l' basé sur la puce A6. C'est le premier SoC d'Apple à utiliser un processeur nommé « Swift », développé par P.A. Semi et et fabriqué par Samsung. Il utilise le jeu d'instructions ARMv7S et offre des performances proches du cœur « Krait » de Qualcomm..
Tableau de comparaison 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 Qualcomm Scorpion ARM Cortex-A9 ARM Cortex-A12 Qualcomm Krait ARM Cortex-A15Instructions par cycle. 1 1 2 2 2 2 2 3 3Profondeur du pipeline 8 8 8 13 10 8 11 11 15 exécution Non Non Non Non Partiel Oui Oui Oui Oui Finesse de gravure 90/ 45/ 40/ 65/ 65/ 45/ 32/ Nombre de cœurs 1-4 . 1-4 1-4 par cluster . 1 . 1-2 1-4 . 1-4 par cluster . 2-4 1-4 par cluster . Fréquence . . DMIPS/MHz/Cœur 1.25 1.57 1.9 2.0 2.1 2.5 3.3 3.5
Notes et références