Aj keď môžete tvrdiť, že trh so stolnými počítačmi a notebookmi sa v poslednej dobe stal pomerne obmedzeným a predvídateľným, trh s aplikačnými procesormi pre mobilné telefóny a tablety zostáva mimoriadne živým trhom s viac ako desiatimi konkurentmi. Tieto procesory sa pohybujú pomerne rýchlo a tento rok sa stáva bežnou veľkou novou funkciou - štvorjadrové procesory aplikácií.
Sledoval som, kam smerujú spracovatelia a ako by sa mali vyvíjať v nasledujúcom roku. V najbližších niekoľkých príspevkoch budem písať o konkrétnych procesoroch, ale najskôr sa pozrime na komponenty, ktoré idú do čipov.
Základné stavebné bloky
Všetky mobilné procesory zahŕňajú procesorové aj grafické jadrá; väčšina obsahuje niektoré funkcie pripojenia a / alebo hardvér v základnom pásme na pripojenie k mobilnej sieti. (Dokonca aj vtedy si telefóny zvyčajne vyžadujú samostatný RF čip na pripojenie, plus samostatný čip na pripojenie Wi-Fi a Bluetooth.)
Jedným z dôvodov, že v mobilnom priestore je taká veľká konkurencia, je to, že veľká väčšina procesorov pre telefóny a tablety je postavená na určitej iterácii architektúry ARM, či už pomocou jadier, ktoré navrhuje samotný ARM Holdings, alebo vlastných jadier, ktoré boli vyrobené pomocou „architektonická licencia“, najmä vrátane Qualcomm (s jadrom „Krait“) a Apple v mobilnom priestore.
Samozrejme existujú konkurenčné architektúry. Spoločnosť Intel sa snaží presadiť architektúru x86, ktorá bola v počítačoch a prenosných počítačoch tak populárna, a spoločnosť Imagination Technologies má tiež nedávno získanú architektúru MIPS (viac o tom neskôr). Napriek tomu ARM skutočne dominuje na trhu s jadrom mobilných procesorov.
Grafika je trochu rôznorodejšia. Najznámejším poskytovateľom grafickej IP tretej strany je spoločnosť Imagination Technologies. Produktová skupina Power VR sa používa v širokej škále procesorov vrátane procesorov od spoločností Intel a Apple. ARM súťaží so svojou rodinou grafických jadier Mali a množstvo tvorcov čipov si vytvára vlastnú grafiku, vrátane Qualcomm s grafikou Adreno a Nvidia s grafikou GeForce.
ARM Cores Everywhere
ARM v skutočnosti vyrába množstvo rôznych jadier, od malých malých jadier používaných vo všetkých druhoch zariadení až po sériu Cortex, ktorá sa zvyčajne vyskytuje v mobilných procesoroch. Aj tu existuje celý rad možností od Cortex-A9 (používa sa vo väčšine dnešných telefónov) až po nový výkonnejší Cortex-A15 a malý, energeticky efektívny Cortex-A7.
Cortex-A9 bol srdcom väčšiny aplikačných jadier tretích strán za posledných pár rokov, aj keď tento rok sa mnoho tvorcov aplikačných procesorov presúva k novým dizajnom. Mnohé sú založené na modeli Cortex-A15, ktorý bol navrhnutý pre vyšší výkon, a / alebo na modeli Cortex-A7, ktorý bol navrhnutý tak, aby používal menej energie. A15 má 40-bitový fyzický adresný priestor, aj keď jednotlivé vlákna môžu mať prístup iba k 32-bitovým a ponúka novú architektúru, ktorá by mala byť výkonnejšia. Spoločnosti Broadcom, Nvidia, Samsung, ST-Ericsson a Texas Instruments oznámili plány pre procesory, ktoré používajú toto jadro.
Cortex-A7 je zaujímavý, pretože bol navrhnutý tak, aby používal výrazne menej energie a bol podstatne menší ako Cortex-A9. Ako vidíte z vyššie uvedeného grafu, implementácia modelu Cortex-A7 s dĺžkou 28nm môže byť nepatrná - menej ako polovica štvorcového milimetra - a môže využívať iba asi jednu tretinu sily 40nm Cortex-A9. Aj keď sa môže implementáciou trochu meniť, vo všeobecnosti sa očakáva, že každé jadro A7 použije menej ako 100 miliwattov energie, v porovnaní so špičkou 200 až 300 miliwattov pre A9 a až 500 miliwattov pre A15.
Najväčšou snahou spoločnosti ARM je to, čo nazýva veľká architektúra LITTLE, ktorá spája modely A7 a A15. V takomto dizajne by mohol mať čip viac jadier v každej architektúre, pričom jadrá s nižším výkonom bežia väčšinu času a čip sa prepína na jadrá s vyšším výkonom, keď to vyžaduje dodatočný výkon, napríklad pri zložitom výpočte vo vnútri. hra alebo dokonca komplikovaný JavaScript na webovej stránke.
V súčasnosti ohlásené licencie kombinovanej architektúry zahŕňajú CSR, Fujitsu, MediaTek, Renesas Mobile a Samsung Electronics. Prvým oznámením bolo Samsung Exynos 5 Octa, ale ostatní dodávatelia, ako napríklad Renesas, sa zdajú byť pozadu. Na výstave ARM demonštroval, ako môže kombinácia big.LITTLE ušetriť energiu.
Po A15 a A7 budú nasledovať Cortex-A57 a A53, ktoré sa tiež spoja do veľkej schémy LITTLE, pričom A53 s nízkou spotrebou energie beží väčšinou, ale A57 je k dispozícii, keď je potrebné viac energie. Aj keď sa jedná o 64-bitové procesory, na začiatku budú fungovať s 32-bitovými operačnými systémami, ktoré nedokážu osloviť viac ako 4 GB, čo je vo väčšine prípadov limit 32-bitových procesorov. (Tieto jadrá si tiež nájdu cestu do procesorov zameraných na serverový trh, kde je potrebná väčšia pamäť.)
Ale nevidíme iba jeden prístup. Zdá sa, že každý predajca procesorov má pre svoje špičkové procesory iný prístup. Spoločnosti Samsung a Renesas ponúkajú štyri A15 a štyri A7. Nvidia tlačí štyri A15 s plným výkonom plus jadro s nízkym výkonom. MediaTek a ďalší používajú jednoducho štyri A7. ST-Ericsson propaguje jadrá A9, ale pri vyššej rýchlosti.
A potom sú tu spoločnosti, ktoré majú „architektonické licencie“. Tieto spoločnosti v zásade umožňujú firmám vytvárať jadrá, ktoré majú jedinečné vlastnosti, ale stále sú kompatibilné s architektúrou ARM. Táto architektúra - v skutočnosti sada inštrukcií - mala viacero variácií samotných, pričom A9, A7 a A15 všetky používali to, čo je známe ako ARMv7. Nadchádzajúce A53 a A57 používajú novšiu variáciu, ktorá podporuje 64-bitové výpočty, známe ako ARMv8.
Mnoho spoločností má architektonické licencie. Asi najznámejší je Qualcomm, ktorý používa jadro „Krait“ vo väčšine svojich súčasných procesorov (aj keď používa A7 na dolnej hranici). Krait je jadro kompatibilné s ARMv7. Marvell navrhuje vlastné jadrá vo svojej rade procesorov v Armade. Spoločnosť Apple nezverejňuje väčšinu podrobností o svojich procesoroch, ale predpokladá sa, že navrhla vlastné jadrá pre svoje procesory A6 a A6X pre iPhone a iPad. Prvé jadrá procesorov, ktoré sú kompatibilné s ARMv8, sa pravdepodobne nachádzajú v serverových čipoch, ako je AppliedMicro X-Gene, ale je pravdepodobné, že mnoho ďalších spoločností, ktoré vyrábajú jadrá kompatibilné s ARM, ich bude nasledovať. Napríklad spoločnosť Nvidia oznámila plány na vytvorenie vlastného jadra s názvom „Project Denver“ pre mobilný procesor, ktoré má vyjsť v roku 2015.
Alternatívy x86 a MIPS
Kým architektúra ARM dominuje mobilným telefónom a tabletom, existujú aj alternatívy. Spoločnosť Intel v poslednom čase zaznamenala najväčší hluk so sériou produktov a plánom svojej rodiny Atom zameraných na mobilné zariadenia. Spoločnosť v januári predstavila na CES nový procesor zameraný na dolný trh smartfónov s názvom Z2420 (s názvom Lexington) a na mobilnom svetovom kongrese predstavila svoju platformu Clover Trail +, ktorú vedie dvojjadrová / štvor- vlákno Atom Z2580, prevádzka do 2 GHz.
Zatiaľ čo spoločnosť už určitý čas zobrazuje telefóny s atómovými atómami, iba v poslednom roku sa tieto telefóny skutočne dostali na trh. Spoločnosť Intel uviedla, že teraz má 10 návrhov mobilných telefónov založených na čipe Atom vo viac ako 20 krajinách a ponúka funkcie ako podpora kamery HDR bez rozmazania pohybu. Súčasné procesory Intel Atom sú vyrábané na 32nm technológii, ale spoločnosť má v pláne prejsť na 22nm technológiu FinFET, ktorú používa vo svojich základných procesoroch koncom roka. Intel samozrejme už dlho dominuje v segmente prenosných počítačov a tento rok dosiahol pokrok aj v tabletoch a konvertéroch na báze atómov a jadier. Podrobnosti budem diskutovať, keď sa v nasledujúcom príspevku dostanem k jednotlivým predajcom procesorov.
Tradičný konkurenčný procesor spoločnosti Intel v procesoroch x86, AMD, bol tiež na Mobile World Congress, na ktorom predstavil Temash, jeho nadchádzajúci procesor zameraný na tablety a hybridy Windows. Bude k dispozícii v dvojjadrovej aj štvorjadrovej verzii a spoločnosť AMD predvádzala ukážky toho, ako prekonala existujúcu platformu Clover Trail. Predpokladá sa, že bude zverejnená v prvej polovici roku 2013. AMD zatiaľ nemá telefónnu platformu.
Iná architektúra CPU, ktorú sme videli v mobilných zariadeniach, pochádza z MIPS, ktorú nedávno získala spoločnosť Imagination Technologies. MIPS ponúka tri úrovne so svojou rodinou jadier procesorov Aptiv vrátane rady Pro-Aptiv zameranej na procesory aplikácií. Predstavitelia predstavivosti poznamenávajú, že spoločnosť MIPS predáva už 20 rokov 64-bitové jadrá a uvádza, že cieľom spoločnosti je prepraviť 25 percent všetkých jadier CPU počas nasledujúcich štyroch až piatich rokov. V súčasnosti väčšina procesorov MIPS vstupuje na trhy, ako sú siete, infraštruktúra a set-top boxy, ale spoločnosť Ingenic robí procesor pre mobilné zariadenia a spoločnosť očakáva, že v tejto oblasti uvidí väčší dôraz. Spoločnosť MIPS nedávno oznámila novú verziu architektúry s názvom V5 a očakáva sa, že počiatočné čipy uvidia koncom tohto roka.
Grafika: Prekvapivá súťaž
Ak ARM dominuje v jadrách mobilných aplikácií, Imagination Technologies dominovala v jadrách mobilnej grafiky, aj keď čelí rastúcej konkurencii.
Predstavivosť dnes je väčšinou zastúpená prostredníctvom PowerVR série 5, vrátane jej 5XT rozšírenia, ktoré pridáva niektoré funkcie umožňujúce OpenGL ES 3.0 funkcie. High-end dnes je SGX 544MP4 - „4“ označuje počet grafických jadier. Mnoho spoločností podporuje grafiku fantázie, vrátane spoločností Apple, Intel, MediaTek, ST-Ericsson, Ingenic, Allwinner a Texas Instruments. Aj keď to Apple vo všeobecnosti nepotvrdzuje, aktuálny procesor iPadu A6X má štvorjadrovú grafiku PowerVR SGX 554MP4. (Predstavivosť to predviedla na svojom stánku na Mobile World Congress.) Spoločnosť neskôr potvrdila, že Samsung Exynos 5410 Octa tiež používa túto grafiku.
Spoločnosť napreduje v propagácii série PowerVR 6, ktorá bude natívne podporovať DirectX 10 a Open GL ES 3.0. Toto bude ponúkané s jedným až šiestimi klastrami grafiky, od G6100 po špičkový 6630. Predstavivosť hovorí, že má 10 držiteľov licencie na grafiku VR6.
Predstavivosť tiež tlačí samostatnú grafickú schopnosť vo forme svojich video jadier PowerVR, ktorá zahŕňa dekódovanie a kódovanie videa. Spoločnosť tvrdí, že jej držitelia licencie dodali viac ako 500 miliónov týchto jadier.
Medzi licencovateľnou grafikou je najväčším konkurentom spoločnosti Imagination ARM, ktorá ponúka svoje jadrá Mali GPU (jednotky na spracovanie grafiky). ARM tvrdí, že v súčasnosti má na tento účel 75 licencovaných spoločností a očakáva, že v roku 2013 bude s touto technológiou dodaných 240 miliónov procesorov. Spoločnosť konkrétne trúbila, ako sa dá táto kombinácia použiť na veci, ako je napríklad GPU computing, demonštrovanie výpočtovej fotografie, detekcia tváre, a hranie v reálnom čase.
V rámci rodiny Mali existuje niekoľko gradácií, vrátane rodín Mali-400 a -450 zameraných väčšinou na smartfóny na hromadnom trhu a rodina Mali-T600 zameraná viac na high-end.
Medzi spoločnosti používajúce jadrá Mali patria spoločnosti Samsung Electronics, Leadcore, MediaTek, Spreadtrum, ST-Ericsson, AllWinner a Rockchip. Ak si všimnete určité prekrývanie so zoznamom Imagination, je to preto, že niektoré spoločnosti používajú rozdielnu grafiku v rôznych procesoroch.
Ale možno najväčšími konkurentmi v oblasti grafických jadier, na ktoré sa dá získať licenciu, sú jedinečná grafika, ktorú začleňujú mnohí tvorcovia aplikácií. Qualcomm bol pravdepodobne najúspešnejší a používa grafiku Adreno vo veľkej miere vo svojej rodine procesorov Snapdragon. Toto tiež prichádza v rôznych príchutiach v závislosti od trhu, pre ktorý je čip určený. Nvidia pravdepodobne urobila najviac pri používaní grafiky ako diferenciátora, keď hovorila o svojej grafike GeForce ao tom, ako vzala svoje herné dedičstvo v počítači a aplikovala ho na mobilné procesory. Broadcom má tiež svoju vlastnú multimediálnu technológiu známu ako VideoCore.
Konkrétnych predajcov čipov budem viac venovať vo svojom nasledujúcom príspevku.
