Прогресс мобильных процессоров на примере iPhone. Сравнение с другими процессорами предыдущих моделей iphone
Apple, как правило, не раскрывает все особенности своих мобильных продуктов, так что дело приходится брать в свои руки независимым исследователям. Помимо оценивающего ремонтопригодность портала iFixit внутрь новых iPhone 6 и iPhone 6 Plus заглянули специалисты с сайта Chipworks, изучившие новый процессор Apple A8. Чуть позже этот кристалл найдет своё применение и в обновлённых iPad Air и iPad mini третьего поколения.
Процессор A8 произведён на предприятиях тайваньской компании TSMC по 20 нм технологическому процессу, тогда как прошлый чип А7 на 28 нм техпроцессе выпускала Samsung. Это первый раз, когда чип для Apple выпускает не южнокорейская компания, хотя слухи о намерении Apple снизить зависимость от своего главного конкурента на рынке мобильных устройств ходили уже давно.
Однако зависимость эта пока не снята окончательно, и примерно 40% процессоров, по данным информированных источников, продолжает производить Samsung. За счёт перехода на более передовой технологический процесс удалось увеличить количество транзисторов до 2 млрд. При этом площадь кристалла составляет 89 мм², что на 13% меньше, чем у A7 (102 мм²)
Процессор 2-ядерный, так что Apple не спешит ввязываться в гонку наращивания числа ядер, как это делают Android-производители. Используемые ядра являются производными от первого 64-битного процессора Apple Cyclone на архитектуре ARMv8. Кеш L2 реорганизован для работы с каждым ядром отдельно, для CPU и GPU имеется общий кеш памяти типа SRAM объёмом 4 Мб.
Графическим чипом является 4-ядерный Imagination Technologies GX6450, обеспечивающий по сравнению с А7 рост производительности на 50%. Наиболее это заметно в 64-разрядных играх и приложениях. Также по сравнению с А7 реже происходит троттлинг процессора при большой нагрузке.
На презентации iPhone 7 в сентябре 2016 года Apple похвасталась, что за десять лет производительность процессоров в iPhone выросла аж в 120 раз:
Цифра мне показалась великоватой, так что давайте ее проверим. Однако есть одна проблема - самый первый iPhone получил поддержку лишь iPhone OS 3.1.3, тогда как, например, минимальная iOS для iPhone 7 - это 10. И поэтому мне удалось найти лишь один бенчмарк, тестирующий производительность процессора и работающий на всех версиях iOS - это Geekbench 2. Да, его актуальность уже под вопросом - к примеру, он не поддерживает х64 инструкции, однако для оценки производительности его вполне хватит.
- iPhone 2G (Samsung S3C6400 ARM11 620 МГц, работающий на частоте 412 МГц, 65 нм, 128 Мб EDRAM, 2007 год) - 150 очков.
Самый первый айфон вышел почти 10 лет назад, в 2007 году. Железо сейчас вызывает улыбку - 400 МГц процессор и 128 Мб ОЗУ даже в умные часы уже никто не ставит. Однако на момент выхода оно было достаточно мощным, и из-за закрытости iPhone OS первый iPhone работал достаточно быстро. - iPhone 3G (Samsung S3C6400 ARM11 620 МГц, работающий на частоте 412 МГц, 65 нм, 128 Мб EDRAM, 2008 год) - 150 очков
Основным техническим изменением в iPhone 3G была поддержка 3G (откуда, собственно, и название). Все остальное железо осталось тем же, так что результат в бенчмарке тот же. - iPhone 3GS (Samsung S5PC100 ARM Cortex A8 833 МГц, работающий на частоте 600 МГц, 65 нм, 256 Мб EDRAM, 2009 год) - 300 очков.
Литеру S в этом iPhone расшифровывали как Speed - скорость, и есть почему: процессор перешел с архаичной ARM11 середины нулевых на современную (по тем меркам) Cortex A8, и несколько нарастил частоту - в итоге он стал вдвое быстрее. Удвоенный объем ОЗУ позволил лучше использовать многозадачность, и в итоге телефон обновлялся вплоть до 2013 года - последней ОС для него была iOS 6. - iPhone 4 (Apple A4 ARM Cortex A8 1 ГГц, работающий на частоте в 800 МГц, 45 нм, 512 Мб EDRAM, 2010 год) - 400 очков.
Это первый iPhone, где процессор был частично сделан Apple, однако в основном он все еще был построен на Cortex A8. Оптимизации ядра, рост его частоты и увеличенный вдвое объем ОЗУ делали iPhone 4 на 25% быстрее 3GS, однако, увы, на последней для него версии iOS 7 он работал достаточно медленно. - iPhone 4S (Apple A5 ARM Cortex A9 1 ГГц, работающий на частоте в 800 МГц, 2 ядра, 32 нм, 512 Мб LPDDR2, 2011 год) - 860 очков.
Первый двухядерный процессор в iPhone, использующий новую (по тем временам) архитектуру Cortex A9, однако частота ядер осталась прежней - 800 МГц, так что результат стал в среднем в 2 раза выше. Это самый популярный процессор от Apple - он ставился кроме iPhone 4S еще и в iPod Touch 5, iPad 2/3/Mini (в них частота была увеличена до 1 ГГц). Увы - возможности процессора все же не безграничны, и на iOS 9 перечисленные выше устройства работают достаточно медленно. - iPhone 5 (Apple A6 Swift 1.2 ГГц, 2 ядра, 32 нм, 1 Гб LPDDR2, 2012 год) - 1680 очков.
Наконец-то частота процессора в iPhone переползла за 1 ГГц. К тому же это первый процессор, в основном построенный на собственной архитектуре Apple - Swift (однако так же частично была задействована архитектура Cortex A15) - это позволило практически вдвое увеличить производительность процессора. Вкупе с 1 Гб ОЗУ телефон неплохо работает даже на самой современной на данный момент iOS 10. - iPhone 5S (Apple A7 Cyclone 1.3 ГГц, 2 ядра, 28 нм, 1 Гб LPDDR3, 2013 год) - 2250 очков.
Этот iPhone можно назвать, пожалуй, самым прорывным по технологиям - это был первый телефон на х64 процессоре, построенный полностью на собственной архитектуре Apple - Cyclone. Производительность внушала уважение - двухядерный A7 с частотой в 1.3 ГГц находился на уровне топового тогда Snapdragon 800 - 4ядерного монстра с частотой до 2.2 ГГц! Пожалуй, этот iPhone можно назвать актуальным - он летает на iOS 10 и поддерживает большинство приложений из App Store. - iPhone 6 (Apple A8 Cyclone v2 1.4 ГГц, 2 ядра, 20 нм, 1 Гб LPDDR3, 2014 год) - 2470 очков.
В iPhone 6 Apple сконцентрировалась на дизайне, так что производительность выросла незначительно. В итоге процессор оказался значительно хуже топового на тот момент Snapdragon 805, что, в прочем, не повлияло на его работу из-за хорошей оптимизации iOS. - iPhone 6S (Apple A9 Cyclone v3 1.85 ГГц, 2 ядра, 14 нм, 2 Гб LPDDR4, 2015 год) - 3170 очков.
В 6S Apple сконцентрировалась на производительности - процессор стал на 40% быстрее, и, наконец-то, спустя три года, объем ОЗУ вырос до 2 Гб. На момент выхода процессор конкурировал на равных с самыми мощными представителями линеек Snapdragon и Exynos, да и сейчас отстает от топа не так уж и сильно, на 20-30%. - iPhone 7 (Apple A10 Fusion, 2 ядра по 2.34 ГГц и 2 по 1.05 Ггц, 14 нм, 2/3 Гб LPDDR4, 2016 год) - 3650 очков.
Спустя 5 лет с момента выхода своего первого двухядерного процессора Apple выпустила 4ядерный процессор для iPhone, построенный по технологии big.LITTLE - для тяжелых задач используется кластер из 2 мощных ядер, для простых - кластер из 2 слабых, одновременно они работать не могут. К тому же впервые между простой линейкой и Plus возникло серьезное различие в железе - у 7 Plus 3 Гб ОЗУ против 2 у 7, что позволяет ему лучше использовать многозадачность. Процессор оказался настолько мощным, что iPhone 7+ до сих пор удерживает Топ-1 в Antutu.
Сводный график:
Как видно, застоя в мобильном сегменте нет и близко - если у Intel и AMD прирост за поколение не превышает 5-10%, то здесь прирост может быть и двухкратным. И это понятно - мобильные процессоры все время были в роли догоняющих, и использовали наработки десктопных процессоров, поэтому и развились так быстро. Причем, что самое интересное, мобильные процессоры уже стали технологичнее десктопных - если Intel «увяз» на 14 нм аж на три года, а AMD только-только выпустила свои решения на этом техпроцессе, то новый Snapdragon 835 уже построен по нормам 10 нм техпроцесса, и скоро появится в флагманах на Android. Да и процессор Apple A9X в iPad Pro уже находится на уровне ультрабучной линейки intel Core m, потребляя при этом меньше энергии. К тому же ARM-процессорами в ноутбуках заинтересовались и Apple, и Microsoft - кто знает, возможно архитектуре х86-х64, по крайней мере в пользовательском сегменте, пора на покой?
В сеть просочились подробности нового процессора A8, который установлен в iPhone 6 и новых версиях iPad.
Android телефоны уже сейчас снабжаются четырех-, а то и восьмиядерными процессорами, но так ли они нужны? Samsung Galaxy S4 и S5 снабжаются восьмиядерными процессорами, но легче от этого не становится. Смешно наблюдать как устройство, снабженное таким мощным железом, подтормаживает когда вы хотите открыть контакты или номеронабиратель, смешно смотреть на долго открывающуюся галерею.
Как видно одного железа явно мало, нужно еще и хорошо написанный софт под него, а ведь именно этим и славятся Apple. Поэтому некого не удивляет что процессор A8 так и останется двухядерным. И частота у него будет 2 ГГц, что смотрится малым на фоне флагманов на Android, которые все равно не сравнятся по плавности работы с iPhone.
Новый A8 в iPhone 6 - это самый быстрый из всех процессоров Apple. Его производительность и скорость обработки графики выше, чем у процессора A7, даже несмотря на наличие новых функций и необходимость выводить изображение на экран большего размера. А поскольку A8 эффективнее расходует энергию, его производительность ещё более возрастает. В частности, это означает, что вы сможете играть в игры со сложной графикой и смотреть более долгие фильмы.
iPhone 6 оснащается процессором A8, в основе которого лежит 64-разрядная архитектура второго поколения уровня настольного компьютера. Эту невероятную мощность дополняет сопроцессор движения M8. Он эффективно обрабатывает данные о действиях, получаемые от современных датчиков, включая совершенно новый барометр. Благодаря этой производительности и увеличенной ёмкости аккумулятора, Айфон 6 может работать дольше и продуктивнее.
Сопроцессор M8 постоянно обрабатывает данные, получаемые от акселерометра, компаса, гироскопа и нового барометра. Это частично освобождает процессор A8 от нагрузки для повышения эффективности его работы. Функциональность датчиков расширена, и теперь они могут измерять количество шагов, пройденное расстояние и даже уровень подъёма.
Процессор A8 – 64-битный, как и A7, и выполнен по технологии 20 нм. Это удивительно миниатюрный, но эффективный процессор, в котором два миллиарда транзисторов обеспечивают невероятную производительность, при этом до 50% эффективнее расходуя энергию, чем A7. Процессор A7 в свою очередь выполнен по технологии 28 нм. Поизводителями процессоров являются Samsung и Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Ядра Cyclone на архитектуре ARMv8-A и за графику отвечает PowerVR G6430.
Для сравнения iPhone 5S работает на частоте 1,3 ГГц, при тех же двух ядрах, а iPad Air считается самым мощным, его частота составляет 1,4 ГГц. Мы видим значительный прирост мощности. Хотя есть опасения, что новый процессор будет потреблять куда больше энергии и даже при увеличении батареи, может еще уменьшиться срок службы устройства без подзарядки.
Кстати, чтобы максимально использовать возможности обработки графики процессора A8 и iOS 8, в Apple разработали новую технологию Metal, которая позволяет разработчикам создавать увлекательные консольные игры для iPhone. Технология Metal оптимизирована таким образом, чтобы центральный и графический процессоры могли совместно работать над отображением детализированной графики и сложных визуальных эффектов.
Которое до того уже было в линейке Samsung Galaxy Tab S. Как-то не пахнет инновациями. Но когда планшет попал в продажу, и до него добрались мастера «микроскопа и паяльника» из Chipworks , а также гики из AnandTech , оказалось, что Apple совершила очередную революцию в области однокристальных мобильных систем вместе с и это большая угроза для всех конкурентов, включая таких производителей чипов как Intel, Qualcomm, Samsung и Nvidia . Но хватит пустых слов, перейдем к фактам.
Интересные мысли по поводу действий Apple на рынке планшетов и мобильных процессоров высказал главный редактор ai Даниэль Еран Дилгер и я согласен с его наблюдениями, суть которых в том, что Apple незаметно для простых потребителей просто рвет конкурентов и их бизнес в лоскуты. Intel уже потеряла миллиарды на противостоянии с компанией из Купертино, но это отдельная история, о которой я напишу позже. У Qualcomm, Samsung и Nvidia как у производителей мобильных процессоров дела тоже обстоят не самым лучшим образом.
А ведь в прошлом ничто не предвещало беды. Та же Intel могла бы заработать огромные деньги, если бы предоставила Apple достаточно эффективный для iPad чип четыре года назад. Именно эту компанию Стив Джобс рассматривал в качестве поставщика мобильных процессоров для фирменных планшетов. Вот только когда дошло до дела, чип Intel Atom (тогда известный под кодовым названием Silverthorne) оказался, мягко говоря, прожорливым, и от силы можно было рассчитать на 2–3 часа автономности. Альтернатив с нужными характеристиками на рынке не нашлось тоже. Вот одна из причин, подтолкнувших Apple на разработку собственных процессоров, в результате чего родился A4, показавший себя во всей красе в и в . К слову, он до сих пор весьма успешно трудится у многих пользователей.
В первый год своего существования iPad «вынес» с рынка платформу Microsoft Windows Tablet PC (а заодно и UMPC-монстров вроде Samsung Q1). В 2011 году сокрушил , и несколько устройств на базе Google , включая . К слову, процессор для iPad 2 оказался сделан с таким запасом, что он до сих пор успешно работает в первого поколения.
Стоит также вспомнить и об , который был более-менее успешен лишь благодаря минимальной для своего времени цене. А по факту таким нехитрым образом распродавались остатки PlayBook и закупленных для него комплектующих. К концу 2012 года под давлением iPad - не помогли Microsoft ни огромные финансовые вливания в проект, ни громкое имя, ни бренд Windows.
С момента запуска в продажу планшетов Surface, Apple продавала по 70 млн планшетов в год, эффективно собирая практически всю выручку с ею же и созданного рынка. Причем компания из Купертино не просто победила Samsung, Palm, HP, BlackBerry, Google, Amazon и Microsoft в продажах планшетов, но фактически залезла в карман каждого производителя, выпускающего чипы для провалившихся устройств.
Проигравшие планшетный бой процессоры
Самым большим лузером во всей этой истории оказалась Intel, которая не только упустила возможность стать долгосрочным поставщиком процессоров для iPad, но и потеряла рынок нетбуков и Tablet PC. Сюда же можно добавить и только зарождавшийся формат UMPC. Все эти устройства работали под управлением процессоров Intel x86, уровень продаж которых серьезно снизился после релиза планшета Apple.
Один из предшественников iPad и ярких представителей UMPC - Samsung Q1
Чипы Texas Instruments OMAP стали еще одной жертвой революции компании из Купертино. На их основе работали планшеты BlackBerry Playbook, Kindle Fire, Motorola Xyboard и несколько моделей Samsung Galaxy Tab. В конечном счете TI вообще покинула рынок мобильных процессоров под давлением iOS.
NVIDIA каждый день вспоминает Apple незлым, тихим словом, протирая надгробия целой линейки Tegra и готовя могилку даже для новейшего K1. Хотя судьба этой платформы и так была нелегкой. Достаточно вспомнить провалы с плеером и телефонами KIN, в которых использовалось первое поколение SoC Tegra.
Второе поколение пошло ко дну вместе с планшетом Motorola Xoom и предвестником современных планшетофонов Dell Streak . Tegra 3 и Tegra 4 не слишком удачно себя показали в Surface RT.
Ну а флагманский 64-битный процессор Tegra K1 (компания называет его 192-ядерным, но по факту там 192 вычислительных блока), впервые засветившийся в планшете NVIDIA Shield , а теперь добравшийся в несколько урезанном по частотам виде до Google Nexus 9 , проиграл «гонку вооружений» новейшему Apple A8X (256 вычислительных блоков) в iPad Air 2. Вначале NVIDIA под давлением конкурентов покинула рынок смартфонов, а теперь, похоже, готова к тому, чтобы уйти и с планшетного тоже.
Кликабельно
Нелегко живется и Qualcomm . В прошлом у нее были проблемы с такими продуктами как HP TouchPad и , хотя это мелочи на фоне того, что американский чипмейекер оказался вытолкнут стараниями iPad с рынка высококлассных планшетов. Попытка заработать на лицензировании своих технологий китайским производителям оказалась не самой удачной в силу специфики бизнеса в Поднебесной. Далеко не всегда азиаты сообщают партнерам реальный объем продаж своих устройств, то есть банально стараются увильнуть от лицензионных выплат.
Да, процессоры Qualcomm используются в ряде 4G-планшетов Samsung, но львиная доля продаж у корейской компании приходится на Wi-Fi модели, а они построены на базе собственных чипов Exynos.
Кроме того, Qualcomm поставляет чипы модемов для iPad и iPhone, хотя это лишь временный источник доходов, так как рано или поздно Apple разработает собственные решения, как сделали Intel и Nvidia, да и у Samsung есть прогресс в этом деле.
С Apple практически никто не пытается бороться на рынке премиум-планшетов, потому что . Те же единицы, что еще не оставили надежд на захват хоть какой-то части рынка, не используют чипы Qualcomm. Так в установлены процессоры Intel, в Google Nexus 9 - упоминавшийся выше NVIDIA Tegra K1, а Samsung использует свои чипы Exynos.
Все это загнало Qualcomm на рынок бюджетных планшетов, где мало денег, а значит и мало стимула для создания высокопроизводительных чипов уровня Apple A8X.
Apple больше не финансирует разработку чипов Samsung
В прошлом именно процессоры Samsung лежали в основе большинства устройств Apple: в iPhone 2G, iPod touch первого поколения и в iPhone 3G. Начиная с iPhone 3GS и iPod touch второго поколения американская компания использовала созданные теми же корейцами, но для нее на заказ решения, а значит и доход у Samsung был ниже (она не могла использовать те же чипы в своих гаджетах), денег для вложения в разработку новых чипов - меньше.
Второй важный нюанс заключается в том, что практически всю прибыль на планшетном рынке забирает Apple и эту прибыль она не стесняется вкладывать в разработку новых процессоров. А вы думаете, что чипы уровня A8X рождаются по волшебству? Это титанический труд высококлассных специалистов, которые стоят внушительных денег. У компании из Купертино эти деньги есть, и мы видим результат. У конкурентов же имеются лишь крохи с барского стола.
Да, у Samsung достаточно дохода в других областях рынка, который она направляет на разработку мобильных процессоров, но, опять же, корейцы оказываются связаны по рукам и ногам стандартными вычислительными модулями и GPU от ARM, а те менее производительны и энергоэффективны чем разработка Apple. Для модернизации ARM-ядра у Samsung нет соответствующих лицензий, а вот у Apple - есть.
Второй удар из Купертино по своему главному конкуренту заключается в в ущерб заводам Samsung. Объем производства чипов снижается, что автоматически увеличивает стоимость производства процессоров для самих корейцев.
У Apple есть альтернатива процессорам Intel
Возможно у кого-то возник вопрос: «А зачем вкладывать столь огромные деньги в разработку сверхмощного процессора для планшета, когда данная категория устройств сейчас фактически оказалась в застое ?». Ведь A8X по своей производительности достиг уровня процессоров и видеокарт начального уровня для PC, при этом он намного энергоэффективнее. Создание такого чипа - это действительно огромнейший труд и могучие финансовые вливания.
Но взгляните на это чуточку с другой стороны. Вдруг Apple готовит плацдарм для того, чтобы отказаться от процессоров Intel в компьютерах Mac? В прошлом она один раз подобный финт уже провернула, перейдя с RISC-чипов IBM PowerPC на x86-решения от Intel. В 2010 году история повторилась со вторым поколением , которое работает на базе чипа A4, того же самого, что трудится в iPad и iPhone 4. А ведь первое поколение Apple TV, запущенное в 2007 году, использовало процессоры Intel.
Аналогию можно продолжить с помощью . В основе смарт-часов компании также лежит собственная однокристальная система S1, а не стандартный компонент от Intel или любой другой компании. Вообще у Intel намечаются серьезные проблемы на процессорном рынке, причем не только из-за отсутствия новых ниш, куда их можно было бы применить. Даже старые ниши закрываются. Например, производители серверов активно изучают вопрос перехода на более энергоэффективные процессоры ARM.
Samsung, LG и ряд других более мелких игроков выпускают собственные ARM-чипы для потребительских устройств, но ни одно из них не достигает того же уровня продаж, что и решения от Apple, плюс большинство продуктов не относятся к топ-классу, который и приносит максимум денег. Схема чипов тоже оставляет желать лучшего, потому что везде сквозит дух экономии. Вместо мощнейших мобильных GPU от PowerVR , компании останавливают свой выбор на средненьких решениях ARM Mali . Таким образом, процессорный бизнес за пределами мира Apple предлагает либо недорогие и слабомощные чипы, либо более-менее производительные, но очень бьющие по карману в силу низкого объема производства.
