Суперсмартфоны: битва за процессор

Пока отрасль готовится к масштабной выставке IFA 2015, которая пройдет в начале сентября и на которой нам покажут немало заманчивых новинок, цифровая жизнь волнительно бурлит. Следующий 2016 год обещает быть более чем интересным, ведь смартфоны и планшеты, вступающие в очередной этап своего развития, вновь поднимут планку вычислительной мощности.

В целом всё сводится к тому, что мобильные устройства, сегодня находящиеся у каждого в кармане, рано или поздно, но обязательно приблизятся по своей вычислительной силе к персональным компьютерам. С каждым разом инженеры ухитряются минимизировать технологический процесс, упаковывая больше и больше транзисторов на единицу площади. Попутно видоизменяются алгоритмы, занимающиеся обработкой данных. И, кажется, конца и края подобного рода развитию не видать.

Huawei не так давно по меркам прочих игроков занялась созданием собственных мобильных процессоров. Ее грядущий Kirin 950, разрабатываемый внутри подразделения HiSilicon, окажется, если верить предварительным результатам тестирования в бенчмарке Geekbench, быстрее хваленого чипсета Samsung Exynos 7420, ныне самого производительного из коммерчески доступных, и вокруг которого построены флагманские Galaxy S6, Galaxy S6 Edge, Galaxy S6 Edge+ и Galaxy Note 5.

Так, находящиеся в составе китайского кристалла четыре энергоэффективных 1,5-ГГц ядра ARM Cortex-A53 плюс четыре мощных 2,1-ГГц Cortex-A72 выбивают 1909 очков в однопоточных вычислениях и 6096 в многопоточных. В итоге Kirin 950 обходит Exynos 7420 в Galaxy S6, показатели которого составляют 1486 и 4970 соответственно.

Kirin 950, построенный по 16-нм технологическому проекту, управляет двухканальной оперативной LPDDR4-памятью, плюс интегрирует видеографику ARM Mali-T880MP6.

Периферия и беспроводные коммуникации Kirin 950 завязаны на следующих стандартах и протоколах: UFS 2.0 / eMMC 5.1 / SD 4.1 (UHS-II), USB 3.0, NFC, Wi-Fi 802.11ac MU-MIMO, Bluetooth 4.2 Smart, LTE Category 10.

Из прочего для этого чипсета: два сигнальных процессора обработки 42-мегапиксельных изображений, кодирование 4K-видео, звуковой сопроцессор Tensilica Hi-Fi 4, сопроцессор датчиков i7.

Считается, что Huawei Mate 8, который появится в следующем году, станет первым из построенных на базе Kirin 950.

LG, стремясь добраться до уровня Samsung, Apple и Huawei, пробует делать скромные шаги на арене мобильных процессоров. В прошлогоднем октябре корейский вендор предложил Android-смартфон G3 Screen, который первым получил Nuclun, пока единственный чипсет в портфеле LG. Для обкатки новинки рынком сбыта G3 Screen была выбрана родная Южная Корея.

32-разрядный Nuclun составлен из четырех 1,5-ГГц ядер ARM Cortex-A15 и четырех 1,2-ГГц Cortex-A7. Чуть позже стало понятно, что восьмиядерный Nuclun удачи не принесет, ибо он на целое поколение отстает даже от несложных кристаллов авторства китайских MediaTek и HiSilicon. Более того, процессор, на создание которого LG пустила 179 млн долларов, агрессивно понижает свою тактовую частоту, когда рабочая температура повышается. В итоге производительность серьезно падает.

И всё же, если верить слухам, неунывающая LG собирается выпустить Nuclun 2, причем его скорость такова, что на равных конкурирует с Exynos 7420.

Nuclun 2, собранный в рамках 16-нм проектных норм, обращается к конфигурации из восьми ядер: четыре ARM Cortex-72 работают на тактовой частоте 2,1 ГГц, а четыре Cortex-A53 — на 1,5 ГГц.

Сообразно результатам испытаний бенчмарком Geekbench, в однопоточных вычислениях Nuclun 2 добирается до 1796 пунктов, а в однопоточных — до 5392-ти.

MediaTek Helio X10 воистину доказал, на что способен тайваньский вендор по части сумасшедшей конкуренции в плоскости мобильных процессоров. Этот кристалл, сочетающий восемь 2,2-ГГц ядер ARM Cortex-A53 и видеографику PowerVR G6200, дал жизнь многим приличным смартфонам: Sony Xperia M5, HTC One ME, One E9, One M9+ и One E9+, Gionee Elife E8, Meizu MX5.

Далее настал черед Helio X20, который, когда будет готов, станет первым в мире мобильным процессором из десяти ядер. Последние организованы в три группы, или кластеры: четыре 1,4-ГГц ядра Cortex-A53, четыре 2,0-ГГц Cortex-A53, два 2,5-ГГц Cortex-A72 — последовательно от энергоэкономичных к производительным. Видеографическая составляющая реализована Mali-T880MP4.

Теперь же речь заходит о Helio X30, который обращается к десяти ядрам, но уже в рамках четырехкластерной архитектуры. Конфигурация получилась любопытной: два 1,0-ГГц ядра Cortex-A53, два 1,5-ГГц Cortex-A53, два 2,0-ГГц Cortex-A53, четыре 2,5-ГГц Cortex-A72. Как видим, чипсет вышел не только мощнее Helio X20, но и, по всей видимости, энергоэффективнее благодаря гибкому распределению нагрузки не на три, а на четыре вычислительных группировки.

Что касается видеографического наполнения Helio X30, мы сталкиваемся с таким же решением Mali-T880, однако число его ядер, скорее всего, увеличено с четырех до шести либо даже восьми.

MediaTek собирается отдать Helio X30 на сборку в стезе 16-нм технологического процесса. Это лучше, чем 20 нм в случае Qualcomm Snapdragon 820, но чуть хуже в сравнении с 14-нм нормами Samsung Exynos 7420.

Первые коммерческие изделия на базе Helio X30 появятся в следующем году.

Samsung, продолжающая развивать портфель мобильных процессоров собственных идей, трудится над воплощением наследника Exynos 7420. Чипсет, проходящий под обозначением Mongoose, или Exynos M1, отказался от фабричных вычислительных ядер авторства ARM Holdings, например Cortex-A72, перебравшись в объятия фирменных решений.

Согласно результатам испытаний бенчмарком Geekbench, кристалл Samsung Mongoose получился настолько сильным, что даже мощный Exynos 7420 на его фоне воспринимается посредственностью. Процессор, переключившийся с восьми ядер на четыре (с тактовой частотой 2,4 ГГц каждое), выбивает 2136 и 7497 пунктов — соответственно в однопоточных и многопоточных вычислительных задачах. 

Напомним: Exynos 7420 в Galaxy S6 добирается до 1486 и 4970 очков.

Что любопытно, даже если Exynos M1 переведен в режим энергоэкономии, то есть скорость процессора снижена для сбережения заряда батареи мобильного устройства, он всё равно опережает Exynos 7420, выдавая 1698 и 5263 баллов.

Очевидно, Mongoose, который строится в рамках 14-нм проектных норм, найдет применение в смартфонах вроде Galaxy S7 и Galaxy Note 6 образца 2016 года.

Забавный факт: Mongoose (от англ. «мангуст») является кровным врагом Krait («крайты», род ядовитых змей) — фирменные вычислительные ядра процессоров Qualcomm именуются Krait.

Лидирующая на рынке Qualcomm тем временем не дремлет: Snapdragon 810 думает уступить позиции Snapdragon 820. Этот кристалл, проходящий под модельным обозначением MSM8996, отказался от стандартных вычислительных ядер ARM Holdings, пригласив их фирменное исполнение. Правда, если раньше мы слышали о 64-разрядных ядрах под названием Kryo, сейчас они именуются Hydra.

Snapdragon 820 MSM8996 обратился к четырем вычислительным ядрам, что, как могло бы показаться, достаточно странно перед лицом нынешней моды на обилие ядер. Помните, десятиядерный MediaTek MT6797 Helio X20? Между тем гонка за многоядерностью — самый простой путь в ходе решения задачи роста производительности вычислений. Те же процессоры Apple Ax сохраняют относительное спокойствие, оставаясь двухъядерными, но при этом являясь одними из самых мощных на рынке.

Ядра Snapdragon 820 получились гибкими: их максимальная тактовая частота выставлена в 3,0 ГГц, хотя они, располагая широким диапазоном частотного масштабирования, умело регулируют баланс между производительностью и энергопотреблением. Другими словами, отпала необходимость в формировании двух кластерных групп, когда один набор ядер отвечает за обработку сложных вопросов, а другой отдан простым заданиям.

В сравнении с Snapdragon 810 обещан 35-процентный прирост производительности вычислений.

Видеографика Adreno 530 придаст 40-процентное ускорение трехмерным игрушкам, если за точку отсчета брать Adreno 430 внутри Snapdragon 810.

Заявлено, что энергоэффективность улучшилась на 30%.

Snapdragon 820 располагает поддержкой двухканальной оперативной LPDD4-памяти с максимумом тактовой частоты в 1688 МГц.

Благодаря сигнальному 14-разрядному процессору Spectra нашему чипсету под силу справиться с изображениями, параллельно захватываемыми тремя 25-мегапиксельными камерами (две тыловых, одна фронтальная) на скорости 30 кадров/с, причем с цифровой обработкой сигналов, программируемой до и после съемки. Это означает наличие модных ныне решений вроде перефокусировки изображений уже после съемки.

Кристалл воспроизводит и пишет видео 4K на скорости 60 кадров/с кодеками H.265/VP9.

Любопытной добавкой Snapdragon 820 выступает выделенный маломощный датчик, нужный для обслуживания задач постоянной готовности.

И всё же производители мобильных устройств с тревогой выжидают появления Snapdragon 820: а не окажется ли он таким же «горячим», как Snapdragon 810. К счастью, есть мнение, что Qualcomm удалось справиться с проблематикой перегрева грядущего чипсета.

Nvidia, которая вроде бы подустала бороться на ниве мобильных процессоров, неожиданно заявила создаваемым Denver 2. Этот вычислительный кристалл следующего поколения, который интегрирует видеографику Maxwell, демонстрирует наивысшие показатели в однопоточных задачах — 2599 очков. Впрочем, со своими 4691 пунктами в многопоточных вопросах он серьезно уступает конкурирующим Exynos M1, Kirin 950 и Nuclun 2.

Любопытный факт: Denver 2 добивается невероятных 117 кадров/с во внеэкранном видеографическом тесте Manhattan бенчмарка GFXBench и 207 кадров/с в таком же тесте Tyrannosaurus. Тот же Exynos M1 в данном случае доходит лишь до 59 и 109 кадров/с соответственно.