Как строится дракон, это все, что вам нужно знать о процессорах Snapdragon

  1. Qualcomm - настоящий создатель мобильных систем
  2. Snapdragon S4 - жемчужина в короне Qualcomm
  3. Технологический процесс
  4. Как строятся ядра Крейта?
  5. Adreno 320 - унифицированные шейдеры в клетке *
  6. Что принесет будущее - Snapdragon 600 и 800
  7. Это просто ... введение во вторую часть

В тестах и ​​обзорах оборудования часто упоминаются процессоры, но вряд ли кто-нибудь знает, что делают эти системы и как они построены. Хотя знания о процессорах x86 не очень распространены, о мобильных процессорах почти никто ничего не знает - самая быстрорастущая отрасль этого рынка. Мы решили описать их на основе наиболее часто используемых в смартфонах и планшетах чипов - устройств Qualcomm Snapdragon. Из этого текста вы можете узнать, какие смартфоны используют SoC Qualcomm и каковы их возможности и ограничения.

В настоящее время на рынке представлены четыре основных разработчика мобильных процессоров - Nvidia, Samsung, Intel и Qualcomm. Продукты последней компании, упомянутой здесь, используются в наибольшем количестве устройств. Мы решили познакомить вас с конструкцией и систематикой систем Qualcomm.

Qualcomm - настоящий создатель мобильных систем

Разработчики процессоров Snapdragon - одна из немногих компаний, которая имеет лицензию на создание процессоров на базе ARM, но тем не менее решила не использовать стандартные ядра Cortex, используемые основными конкурентами Samsung и Nvidia. Вместо этого он производит ядра Scorpion и Krait. Первые - это устройства предыдущего поколения, а Krait - новейшие ядра Qualcomm, которые по производительности не уступают последним, намного позже представленным ядрам Cortex-A15, созданным консорциумом ARM.

Стоит помнить, что Qualcomm был первым, кто представил много практических решений на рынке, наиболее интересным из которых является первый мобильный процессор, произведенный по 28-нм техпроцессу, или первый чип с полностью интегрированным модемом 3G и 4G при сохранении действительно высокой производительности (4 ядра Krait). они могут работать с максимальной тактовой частотой 2,3 ГГц) и энергоэффективностью.

они могут работать с максимальной тактовой частотой 2,3 ГГц) и энергоэффективностью

Интеграция дополнительных функций, в том числе LTE, важна по очень простой причине - использование одной системы вместо двух или более в первую очередь экономит энергию и экономит место в корпусе телефона, что дает производителям телефонов множество возможностей, таких как использование большей батареи или производительности, что телефон будет еще тоньше.

Snapdragon S4 - жемчужина в короне Qualcomm

Наиболее впечатляющим элементом в предложении Qualcomm являются процессоры Snapdragon S4. Однако их так много, что было решено разделить их на другие типы, а именно: Snapdragon S4 Play, Snapdragon S4 Plus, Snapdragon S4 Pro и Snapdragon S4 Prime.

Версия Play предназначена для устройств среднего класса и может иметь двухъядерный или четырехъядерный процессор с максимальной тактовой частотой 1,2 ГГц, выполненный в слегка старом 45 нм процессе. Он имеет средний графический чип Adreno 203 или 305 и поддерживает воспроизведение видео в разрешении FWVGA. В телефоне с этим устройством камера может иметь матрицу с максимальным разрешением 8 мегапикселей.

Что касается подключения, телефоны с Snapdragon S4 Play имеют модули 3G / 4G и gpsOne Gen 7. Snapdragon 4 Play не был оснащен встроенным модулем Bluetooth, поэтому для использования этого стандарта необходимо установить в телефон внешний модуль компании. Snapdragon S4 Play также поддерживает USB 2.0 без On-The-Go, поэтому устройство с этим процессором не будет подключать USB-накопитель или мышь. Как видите, это базовая схема для более дешевых устройств. Модели, принадлежащие к семейству S4 Play: MSM8625, MSM8225, MSM8225Q, MSM8625Q. Они использовались, в частности, в смартфонах ZTE Tania и HTC Desire X.

Snapdragon S4 Plus с двумя ядрами Krait, работающими на тактовой частоте не более 1,7 ГГц, выглядит намного лучше. Он был изготовлен по последнему технологическому процессу 28 нм, благодаря чему он небольшой, эффективный и энергосберегающий. Макет Adreno 305 или 225, который может обрабатывать видео в разрешении 1080p. Snapdragon S4 Plus поддерживает камеры с 20-мегапиксельным сенсором, а также делает стереоскопические снимки. Этот Snapdragon имеет встроенные модули 3G / 4G (опционально LTE), gpsOne Gen8A, Bluetooth 4.0 и WiFi в стандарте n (2,4 / 5 ГГц). Кроме того, поддерживается стандарт USB 2.0 On The Go. Эти процессоры встречаются в HTC Windows 8S, Nokia Lumia 620 и BlackBerry Z10.

Snapdragon S4 Pro, разработанный для лучших устройств на рынке, отличается от версии Plus тем, что использует два или четыре ядра Krait и более эффективную графическую систему Adreno 320. Это семейство включает две модели: APQ8064 и MSM8960T, используемые для HTC Butterfly, LG Nexus 4 и Sony. Xperia Z.

Xperia Z

Sony Xperia Z

В свою очередь S4 Prime - это платформа для устройств SmartTV. К этому семейству относится только одна система с обозначением MPQ 8064.

Технологический процесс

Ядра Krait - это первый процессор для смартфонов, построенный по технологии 28 нм. Это намного меньше, чем в случае конкурирующих процессоров, таких как Tegra 3, которые были изготовлены по 40-нанометровому процессу.

Преимущество меньшего технологического процесса заключается в возможности создания более совершенного чипа, чем раньше, но с гораздо меньшими размерами или создания более совершенного чипа, который сохранит размеры предшественника и, таким образом, поместится на вашем смартфоне или планшете - устройстве, которое в принципе должно быть небольшим размеры.

Другое преимущество меньшего технологического процесса - более низкое потребление энергии и тепловыделение. Эти параметры чрезвычайно важны, потому что они переводят время работы смартфона или планшета на аккумулятор и комфорт работы благодаря более низкой рабочей температуре. Слишком высокая температура приводит к тому, что устройство неудобно держать в руке, в отдельных случаях это может привести к его самопроизвольному отключению.

Как строятся ядра Крейта?

Ядра Krait - это сердце большинства новых систем Qualcomm. Это преемник процессоров Scorpion, которые использовались в процессорах предыдущего поколения. Внешний интерфейс процессора (front-end), который занимается загрузкой данных, гораздо шире, чем в случае систем предыдущего поколения. Ядро Krait может извлекать и декодировать до трех команд за один такт, в то время как Scorpion может выполнять только две инструкции за один цикл. Длина конвейера выполнения также увеличилась с 10 до 11 этапов, что никак не сказывается на производительности.

Каждый технический поклонник помнит запуск процессоров Pentium 4, который часто оказывался менее эффективным, чем Pentium III. Все потому, что трубопровод имеет 31 этап! Для сравнения - у блоков Cortex A15 поток больше, чем у процессора Qualcomm, и составляет 15 шагов.

Выходная часть процессора (back-end) также улучшилась, поскольку у Krait есть целых семь портов, ведущих к его исполнительным устройствам. Для сравнения - у Скорпиона их было только три. Благодаря им Krait может одновременно решить четыре задачи и защитить себя от ошибок. Внешняя часть процессора имеет дело с последовательными порциями данных в установленном порядке, однако внутренняя часть имеет возможность действовать в соответствии с последующими инструкциями не по порядку, конечно, если это не вызывает каких-либо неудобств. Это типичная процедура, которая повышает эффективность процессора, которая используется не только в мобильных, но и в стационарных системах.

Одной из наиболее интересных новых функций является добавление новых инструкций по виртуализации в Krait, которые поддерживаются устройствами Cortex A15. Cortex A15 также заимствует поддержку 40-битного LPAE (Расширение большого физического адреса - для адресации большого объема памяти). Благодаря этому можно использовать большое количество быстрой памяти.

Кеш - это очень важный элемент каждого процессора. В последних версиях Qualcomm он разделен на три уровня - ноль, первый и второй. Кэши нулевого и первого уровня интегрированы в каждое ядро, а память второго уровня распределяется между всеми ядрами. Это общий знаменатель всех ядер, который связывает их и позволяет им выполнять все задачи более эффективно.

Каждое ядро ​​Krait имеет 8 кБ кэш-памяти нулевого уровня, из которых 4 кБ предназначены для команд, а 4 кБ - для данных. Эта память доступна в каждом такте и является приоритетной. В нем содержится большинство инструкций, поэтому больший кэш первого уровня выполняется реже, что приводит к меньшему энергопотреблению. Это, в свою очередь, приводит к увеличению срока службы аккумулятора и ускорению зарядки телефона.

В свою очередь, кэш первого уровня намного больше и составляет 32 кБ для каждого ядра, 16 кБ для данных и инструкций. Из-за желания снизить энергопотребление здесь не используется система прогнозирования. Это кросс-память. И нулевой, и первый уровень памяти работают с тактовой частотой ядер и так же, как в ядрах с напряжением. Это может показаться неочевидным, но это необходимо, поскольку кэш-память L0 и L1 является неотъемлемой частью процессора.

Как я уже упоминал, кэш-память L2 не интегрирована с ядрами и объединяет их в одно целое. Для снижения энергопотребления было решено работать с автономными часами не более 1,3 ГГц.

Adreno 320 - унифицированные шейдеры в клетке *

Adreno 320 - лучшая на данный момент мобильная графика в линейке Qualcomm, которая была изобретена с идеей поддержки стандарта OpenGL ES 3.0. Другой поддерживаемый API - DirectX 9.0c. Использование этого API позволит вам использовать множество новых решений, благодаря которым можно будет использовать множество новых графических эффектов. Важно использовать унифицированные шейдеры, то есть модули, которые могут выполнять вычисления на вершинах и пикселях в зависимости от потребностей. Такая гибкость означает лучшее использование системы в мобильных играх, где вычислительные условия постоянно меняются.

В настоящее время это самая сильная графическая система на устройствах Android. Вскоре, однако, это может измениться в связи с выпуском Nvidia Tegra 4, Mali T604 и ... новых чипов Qualcomm, которые должны обеспечить гораздо большую производительность, чем существующие устройства, и стать новым лидером по производительности.

* Заметили ли вы, что Adreno - это анаграмма слова Radeon, названия видеокарт AMD?

Что принесет будущее - Snapdragon 600 и 800

Во время Consumer Electronic Show 2013 компания Qualcomm объявила о премьере нового семейства мобильных систем. Он будет состоять из серий Snapdragon 800, Snapdragon 600, Snapdragon 400 и Snapdragon 200.

Snapdragon 200 - это новейшее поколение процессоров Qualcomm. Как и Snapdragon S4 Play, он будет состоять из четырехъядерного процессора Cortex-A5 с тактовой частотой до 1,4 ГГц и графического чипа Adreno 203. Это система, которая лучше всего описывается как Snapdragon S4 Play с минимальной нагрузкой, самый дешевый процессор из предыдущего семейства Snapdragon. ,

Snapdragon 400 - более эффективная система, оснащенная двумя ядрами Krait или четырьмя ядрами Cortex-A7, в зависимости от версии. Частота ядра будет составлять до 1,7 ГГц и 1,4 ГГц соответственно. Snapdragon 400 будет оснащен графическим макетом Adreno 305, который обеспечит комфортный игровой процесс в трех измерениях, быстрый просмотр интернет-ресурсов и очень быстрое время отклика.

Snapdragon 600 заменит текущий Snapdragon S4 Pro в самых современных смартфонах. Эта система оснащена четырьмя ядрами Krait 300 с максимальной тактовой частотой 1,9 ГГц и графическим чипом Adreno 320 с более высокой скоростью. Qualcomm обещает повышение производительности на 40% по сравнению с предыдущим поколением. Мобильными устройствами с Snapdragon 600 являются: HTC One, Asus Padfone Infinity, LG Optimus G Pro и ZTE Grand Memo.

HTC One

Самым мощным Snapdragon 800 является оборудование, теоретическая производительность которого должна поразить всех. Qualcomm объявил, что часть, соответствующая основному процессору (CPU), будет на 75% более эффективной, чем в случае прошлогодних решений. В случае графического макета (GPU) это увеличение будет еще больше, вплоть до ста процентов. Этот результат был достигнут благодаря использованию новой графики Adreno 330 и процессора, оснащенного совершенно новыми ядрами Krait 400, которые могут работать на максимальной тактовой частоте 2,3 ГГц. Благодаря асинхронной синхронизации отдельных ядер это решение обеспечивает высочайший уровень энергоэффективности и не требует использования дополнительных, более медленных ядер.

Кроме того, лучший Snapdragon может быть найден быстрее, чем в модеме SoC LTE предыдущего поколения, и лучший модуль WiFi. Устройство позволит вам записывать видео в разрешении 3840 × 2160, в четыре раза больше, чем в формате Full HD (1920 × 1080), и поддерживать дисплеи с максимальным разрешением 2560 × 2048. Новый Snapdragon имеет более низкое потребление энергии.

Может показаться, что такие эффективные системы можно найти только в планшетах, но в этом нет ничего более неправильного. Компания объявила, что смартфоны уже планируются с использованием Snapdragon 800, работающего на максимальной тактовой частоте 2,3 ГГц. Смартфоны и планшеты, оснащенные этим чипом, должны появиться в магазинах на рубеже второго и третьего квартала этого года.

Qualcomm также высоко оценил тот факт, что новые системы будут использоваться как минимум в 50 новых устройствах, и этот список постоянно растет. Компания надеется сломать успех предыдущей модели S4, которая благодаря встроенному LTE-модему, высокой производительности и энергосбережению нашла свое применение в огромном количестве устройств, выпускаемых различными компаниями.

Это просто ... введение во вторую часть

Это не все, чем я могу поделиться с вами о процессорной технологии Qualcomm. Через две-три недели я опубликую вторую, более практичную часть текста, в которой я подробно опишу работу интегрированного модуля LTE в системах Snapdragon, и мы попытаемся сравнить лучшие системы Qualcomm, Nvidia, Intel, Texas Instruments и Samsung, то есть всех ведущих производителей мобильных процессоров. Если вы хотите узнать что-то конкретное, пишите в комментариях. Я постараюсь выполнить ваши запросы.

* Запись была сделана в сотрудничестве с контент-партнер Spider's Web Qualcomm.

Как строятся ядра Крейта?
Заметили ли вы, что Adreno - это анаграмма слова Radeon, названия видеокарт AMD?