I když můžete tvrdit, že trh se stolními a notebookovými procesory se v poslední době stal poměrně omezeným a předvídatelným, trh s aplikačními procesory pro mobilní telefony a tablety zůstává extrémně pulzujícím trhem s více než desítkou konkurentů. Tyto procesory se pohybují poměrně rychle a letos se stává běžnou velkou novinkou - čtyřjádrové aplikační procesory.
Sledoval jsem, kam směřují zpracovatelé a jak by se měli v příštím roce vyvíjet. V příštích několika příspěvcích budu psát o konkrétních procesorech, ale začneme tím, že se podíváme na komponenty, které jdou do čipů.
Základní stavební bloky
Všechny mobilní procesory zahrnují jádra CPU i grafická jádra; většina obsahuje některé funkce připojení a / nebo hardware v základním pásmu pro připojení k mobilní síti. (I v tom případě telefony obvykle vyžadují pro připojení samostatný RF čip plus samostatný čip pro připojení Wi-Fi a Bluetooth.)
Jedním z důvodů, proč je v mobilním prostoru tolik konkurence, je to, že drtivá většina procesorů pro telefony a tablety je postavena na určité iteraci architektury ARM, a to buď pomocí jader, která sama navrhuje ARM Holdings, nebo vlastních jader, která byla vytvořena pomocí „architektonická licence“, zejména včetně Qualcomm (s jádrem „Krait“) a Apple v mobilním prostoru.
Samozřejmě existují konkurenční architektury. Intel se snaží prosadit architekturu x86, která byla tak oblíbená u stolních počítačů a notebooků, a společnost Imagination Technologies má také nedávno získanou architekturu MIPS (více o tom později). Přesto ARM skutečně dominuje na trhu s jádry mobilních CPU.
Grafika je poněkud rozmanitější. Nejznámějším poskytovatelem grafické IP od třetí strany je Imagination Technologies. Řada Power VR se používá v celé řadě procesorů, včetně procesorů Intel a Apple. ARM soutěží se svou rodinou grafických jader Mali a řada tvůrců čipů si vytváří vlastní grafiku, včetně Qualcomm s grafikou Adreno a Nvidia s grafikou GeForce.
ARM Cores Everywhere
ARM ve skutečnosti vyrábí řadu různých jader, od malých malých jader používaných ve všech druzích zařízení až po řadu Cortex, která se obvykle vyskytuje v mobilních procesorech. I zde existuje celá řada možností, od Cortex-A9 (používané ve většině dnešních telefonů) až po nový výkonnější Cortex-A15 a malé, energeticky účinné Cortex-A7.
Cortex-A9 je srdcem většiny aplikačních jader třetích stran za posledních několik let, i když letos mnoho výrobců aplikačních procesorů přechází k novým designům. Mnoho z nich je založeno na Cortex-A15, který byl navržen pro vyšší výkon, a / nebo Cortex-A7, který byl navržen tak, aby používal méně energie. A15 má 40bitový fyzický adresní prostor, i když jednotlivá vlákna mohou mít přístup pouze k 32bitovým a nabízí novou architekturu, která by měla být výkonnější. Broadcom, Nvidia, Samsung, ST-Ericsson a Texas Instruments oznámily všechny plány pro procesory, které používají toto jádro.
Cortex-A7 je zajímavý, protože byl navržen tak, aby používal výrazně méně energie a byl podstatně menší než Cortex-A9. Jak je vidět na výše uvedeném grafu, 28nm implementace Cortex-A7 může být nepatrná - méně než půl milimetru čtverečního - a spotřebovat pouze asi jednu třetinu výkonu 40nm Cortex-A9. I když se může implementací trochu lišit, obecně se očekává, že každé jádro A7 spotřebuje méně než 100 miliwattů energie, ve srovnání se špičkou 200 až 300 miliwattů pro A9 a až 500 miliwattů pro A15.
ARM je však největším tahem za to, co nazývá big.LITTLE architektura, která spáruje A7 a A15. V takovém provedení by čip mohl mít více jader v každé architektuře, přičemž jádra s nižším výkonem běží většinu času a čip se přepíná na jádra s vyšším výkonem, když to vyžaduje další výkon, snad při provádění komplexního výpočtu uvnitř hra nebo dokonce komplikovaný JavaScript na webové stránce.
Mezi aktuálně ohlášené držitele licence kombinované architektury patří CSR, Fujitsu, MediaTek, Renesas Mobile a Samsung Electronics. První oznámení bylo Samsung Exynos 5 Octa, ale ostatní prodejci, jako je Renesas, se zdají být těsně pozadu. Na výstavě ARM předvedl, jak kombinace big.LITTLE může ušetřit energii.
Po A15 a A7 budou následovat Cortex-A57 a A53, které budou také spojeny do velkého schématu LITTLE, přičemž A53 s nízkým výkonem běží po většinu času, ale A57 je k dispozici, když je potřeba více energie. I když se jedná o 64bitové procesory, zpočátku budou fungovat s 32bitovými operačními systémy, které nedokážou řešit více než 4 GB, což je limit 32bitových procesorů za většiny okolností. (Tato jádra si také najdou cestu do procesorů zaměřených na serverový trh, kde je potřeba větší paměť.)
Ale nevidíme jen jeden přístup. Vypadá to, že každý prodejce procesorů má pro své špičkové procesory odlišný přístup. Samsung a Renesas nabízejí čtyři A15 a čtyři A7. Nvidia tlačí čtyři A15 s plným výkonem plus jádro s nízkým výkonem. MediaTek a další používají jednoduše čtyři A7. ST-Ericsson propaguje jádra A9, ale rychleji.
A pak existují společnosti, které mají „architektonické licence“. V zásadě umožňují firmám vytvářet jádra, která mají jedinečné vlastnosti, ale jsou stále kompatibilní s architekturou ARM. Tato architektura - ve skutečnosti sada instrukcí - měla několik variací sama o sobě, s A9, A7 a A15, všechny používaly to, co je známé jako ARMv7. Nadcházející A53 a A57 používají novější variantu, která podporuje 64bitové výpočty, známé jako ARMv8.
Mnoho společností má architektonické licence. Snad nejznámější je Qualcomm, který používá jádro „Krait“ ve většině svých současných procesorů (i když používá A7 na spodním konci). Krait je jádro kompatibilní s ARMv7. Marvell navrhuje vlastní jádra ve své řadě procesorů v Armadě. Apple nezveřejňuje většinu svých procesorů, ale má se za to, že pro své procesory A6 a A6X pro iPhone a iPad navrhl vlastní jádra. První jádra procesorů, která budou kompatibilní s ARMv8, budou pravděpodobně na serverových čipech, jako je AppliedMicro X-Gene, ale je pravděpodobné, že mnoho dalších společností, které vyrábějí jádra kompatibilní s ARM, bude následovat. Například společnost Nvidia oznámila plány na vytvoření vlastního jádra nazvaného „Project Denver“ pro mobilní procesor, které má vyjít v roce 2015.
Alternativy x86 a MIPS
Zatímco architektura ARM dominuje mobilním telefonům a tabletům, existují alternativy. Společnost Intel dělala v poslední době nejvíce šumu s řadou produktů a plánem pro svou rodinu Atom zaměřenou na mobilní zařízení. Společnost předvedla v lednu na CES nový procesor zaměřený na spodní část trhu se smartphony zvaný Z2420 (s názvem Lexington) a na Mobile World Congress představila platformu Clover Trail + vedenou dvoujádrovým / čtyřmi- vlákno Atom Z2580, běžící rychlostí až 2 GHz.
Zatímco společnost již nějakou dobu ukazuje telefony založené na atomu, teprve v minulém roce se tyto telefony skutečně dostaly na trh. Společnost Intel uvádí, že nyní má 10 návrhů mobilních telefonů založených na čipu Atom ve více než 20 zemích a nabízí funkce jako podpora kamery HDR bez rozmazání pohybem. Současné procesory Intel Atom jsou vyráběny na 32nm technologii, ale společnost plánuje přejít na 22nm technologii FinFET, kterou používá ve svých základních procesorech koncem roku. Intel samozřejmě dlouho ovládal segment notebooků a letos dosáhl určitého pokroku v tabletech a konvertibilních zařízeních založených na Atomu a Core. Podrobnosti pojedu, až se v příštím příspěvku dostanu k jednotlivým prodejcům procesorů.
Tradiční soupeř Intelu v procesorech x86, AMD, byl také na Mobile World Congress, kde ukazoval Temash, jeho nadcházející procesor zaměřený na tablety a hybridy Windows. Bude k dispozici ve dvoujádrové i čtyřjádrové verzi a společnost AMD předváděla ukázky toho, jak překonala stávající platformu Clover Trail. To má být uvedeno v první polovině roku 2013. AMD zatím nemá telefonní platformu.
Další architektura CPU, kterou jsme viděli v mobilních zařízeních, pochází z MIPS, která nedávno získala společnost Imagination Technologies. MIPS nabízí tři úrovně s řadou procesorových jader Aptiv, včetně řady Pro-Aptiv zaměřené na aplikační procesory. Úředníci představivosti poznamenávají, že společnost MIPS prodává 64bitová jádra 20 let a tvrdí, že cílem společnosti je přepravit 25 procent všech jader CPU během následujících čtyř až pěti let. Prozatím většina procesorů MIPS vstupuje na trhy, jako je síťování, infrastruktura a set-top boxy, ale společnost Ingenic dělá procesor pro mobilní zařízení a společnost očekává, že v této oblasti uvidí větší důraz. Společnost MIPS nedávno oznámila novou verzi architektury, nazvanou V5, a očekává, že uvidí počáteční čipy koncem tohoto roku.
Grafika: Překvapivá soutěž
Pokud ARM dominuje v jádrech mobilních aplikací, Imagination Technologies dominovala v jádrech mobilní grafiky, i když čelí rostoucí konkurenci.
Představivost dnes je většinou reprezentována prostřednictvím PowerVR série 5, včetně jeho 5XT rozšíření, které přidává některé funkce umožňující OpenGL ES 3.0. Špičkovou špičkou dnes je SGX 544MP4 - „4“ označuje počet grafických jader. Mnoho společností podporuje grafiku představivosti, včetně společností Apple, Intel, MediaTek, ST-Ericsson, Ingenic, Allwinner a Texas Instruments. Ačkoli to Apple obecně nepotvrzuje, aktuální procesor iPadu A6X má čtyřjádrovou grafiku PowerVR SGX 554MP4. (Představivost to předvedla na svém stánku na Mobile World Congress.) Společnost později potvrdila, že Samsung Exynos 5410 Octa také používá tuto grafiku.
Společnost posouvá kupředu, PowerVR série 6, která bude nativně podporovat DirectX 10 a Open GL ES 3.0. To bude nabízeno s jedním až šesti klastry grafiky, od G6100 po špičkový 6630. Představivost říká, že má 10 licencí na grafiku VR6.
Představivost také tlačí samostatnou grafickou schopnost ve formě svých video jader PowerVR, která zahrnují video dekódování a kódování. Společnost tvrdí, že její držitelé licence dodali více než 500 milionů těchto jader.
Mezi licencovanou grafikou je největším konkurentem Imaginace ARM, který nabízí jádra Mali GPU (jednotky pro zpracování grafiky). ARM říká, že má nyní 75 licencí a očekává, že v roce 2013 bude s touto technologií dodáno 240 milionů procesorů. Společnost zejména trumfla, jak lze tuto kombinaci použít pro věci, jako je výpočetní technika GPU, demonstrace výpočetní fotografie, detekce obličeje, a hraní v reálném čase.
V rámci rodiny Mali existuje několik gradací, včetně rodin Mali-400 a -450 zaměřených převážně na smartphony na hromadném trhu a rodiny Mali-T600 více zaměřené na high-end.
Mezi společnosti používající jádra Mali patří Samsung Electronics, Leadcore, MediaTek, Spreadtrum, ST-Ericsson, AllWinner a Rockchip. Pokud si všimnete překrývání se seznamem Imagination, je to proto, že některé společnosti používají různé grafiky v různých procesorech.
Ale možná největší konkurenty na licencovaných grafických jádrech jsou jedinečná grafika, kterou mnozí výrobci aplikačních procesorů začleňují. Qualcomm byl pravděpodobně nejúspěšnější, využívající grafiku Adreno ve velké míře ve své rodině procesorů Snapdragon. To také přichází v různých příchutích, v závislosti na trhu, pro který je čip určen. Nvidia pravděpodobně nejvíc využila grafiku jako diferenciátor, mluvila o své grafice GeForce ao tom, jak vzala své herní dědictví v PC a aplikovala to na mobilní procesory. Broadcom má také vlastní multimediální technologii, známou jako VideoCore.
Konkrétní prodejci čipů pokryji více v mém dalším příspěvku.
