Snapdragon נגד Hummingbird נגד OMAP - מלחמת המעבד הנייד מעבר ל-1GHz

לאחרונה נאלצנו לזרוק מחשב ישן - קופסת בז' ענקית עם מעבד של 300 מגה-הרץ (אוברקלוק מ-266), שנעשתה בעבודת יד לפני עשר שנים תמורת כסף גדול. ואז מישהו אמר "בחיי, הטלפון שלי עכשיו מהיר פי שלושה מזה". זה גרם לנו לחשוב על ההתקדמות במזעור שבבים ובמהירויות גולמיות שהתרחשו לאחרונה. הסמארטפונים מציבים את המשימה המרתיעה ביותר - לשלב ביצועים עם צריכת החשמל הנמוכה ביותר האפשרית, ובכך לשחק תפקיד ענק במלחמת העיבוד הנייד.

מעבדי 1GHz במכשירים מתקדמים הם כל הזעם כעת, אבל גורי 1.5GHz עם יותר מליבה אחת סיימו לדגום ונשלחים ליצרנים. אלו כבר מהירויות שעון שולחניות, אבל כמה זה מספיק? האם מלחמת המעבדים הניידים תיפול קורבן לאותה אשליה שהייתה לשולחן העבודה - עד כמה מהר יותר טוב? או האם הוא ינסה למצוא את הנקודה המתוקה בין כוח גולמי לצריכת אנרגיה כפי שעשו עמיתיהם של המחשב הנייד?

אנו חושבים שהתשובה תהיה ידועה במוקדם מאשר במאוחר מכיוון שכבר השגנו את המספר הקסום של 1GHz, והמעבדים הקרובים מבטיחים מהירויות שעון גבוהות עוד יותר עם אותה צריכת חשמל. יונקי דבש ו-Snapdragons - חיות 1GHz אלה מציעות פתרונות הכל-באחד ליצרני טלפונים סלולריים. הם נקראים מערכת-על-שבב (SoC), הם דואגים הן למשימות המערכת והן להאצת הווידאו החומרה, לרוב יחד עם כל קישוריות פס הבסיס וה-RF, מודול ה-GPS ועיבוד המולטימדיה. הם נועדו להגשים את החלום הארוך ביותר של כל משתמשי אלקטרוניקה - לשאת מכשיר אחד שעושה הכל בצורה הגונה.

קוואלקום, סמסונג, אפל וטקסס אינסטרומנטס הן כיום שחקני ה-SoC הגדולים, ויש להם משהו במשותף - כל ערכות השבבים שלהם מבוססות על ארכיטקטורת ARM. ARM Holdings היא הבעלים של זכויות הקניין הרוחני על ארכיטקטורת המעבד; הם מפתחים את הסכמות של הדור הבא, ואז מוכרים אותם ליצרני שבבים כדי להמציא פתרונות SoC מותאמים אישית משלהם. המעבדים הניידים הנוכחיים של 1GHz מבוססים על דור Cortex-A8 של ARM, אבל Cortex-A9 ממש מעבר לפינה, וזה מרגש.

של קוואלקוםלוֹעַ הָאֲרִימשפחה הוא כנראה שם הבית כשמדובר במעבדים ניידים של 1GHz. זה קיים כבר יותר משנה, מבריק בתחילה בטושיבה TG01, ואז להפעיל טלפונים בולטים כמו הHTC HD2, הNexus OneואתHTC EVO 4G. ליבת הסקורפיון של ה-Snapdragon דואגת להוסיף הוראות מולטימדיה טובות יותר וניהול צריכת חשמל לליבת Cortex-A8 של ARM Holdings.

הדאגה הרווחת של החברה הייתה לייצר SoC נייד שיוכל לעבוד כל היום בטעינה אחת, ולכן Snapdragon תוכנן עם צריכת חשמל נמוכה בחשבון. עבור משימות הגרפיקה, קוואלקום מסתמכת על מעבד AMD Z430 לאחר שרכשה את Imageon - מחלקת הגרפיקה הניידת של AMD, ולאחר מכן שינתה את ה-GPU שלהם (פותח במקור על ידי ATI) תחת הכינוי Adreno. הדור הראשון הזה של Snapdragon מיוצר עם טכנולוגיית ה-65nm הישנה יותר, אשר מתאימה פחות טרנזיסטורים על אותו חלל מאשר האיטרציה החדשה, הקרובה של השבבים הללו, המיוצרים בתהליך 45nm.

תכונות טכניות של Snapdragon SoC

שיטת הייצור של 45nm מתאימה יותר טרנזיסטורים באותו חלל, או משיגה את אותם ביצועים משבבים קטנים יותר, מה שמוביל לחיי סוללה טובים יותר, ליותר פונקציות ולהתקנים דקים וקלים במיוחד עבור הכוח שהם מכילים. לא נשעמם אתכם הרבה עם שפה אלקטרונית, אבל גרסת ה-45 ננומטר החדשה הזו של Snapdragon כבר נמצאת בידי היצרנים, ומאיצה דברים עד 1.3GHz עם שני שלישים מצריכת החשמל.

הדור השלישי של Snapdragon שנמצא בכל מקום הוא המעניין ביותר, כמובן. ערכות השבבים MSM8260 ו-MSM8660 לסמארטפונים מתקדמים יהיו דו-ליבות, כאשר כל ליבה פועלת במהירות של עד 1.2 גיגה-הרץ. גרסה מהירה אפילו יותר התומכת ברזולוציות מסך גדולות יותר היא QSD8672 - שתי ליבות מזמזמות במהירות 1.5GHz המתוקה, שככל הנראה ייכנסו לטאבלטים, או כמו ה-רצף של Dell. לקוואלקום יש את היתרון בכך שסיימה את הדגימה של ה-SoCs מהדור הבא שלה, ולפי השמועות HTC היא המרוויחה העיקרית, כך שהם עשויים להיות הראשונים לספק סמארטפון עם שתי ליבות מעבד.

מה מבטיחים שבבי Snapdragon כפול הליבה של העקרב האלה עבורנו הפרחחים המפונקים שמחכים על הצעצוע החדש והנוצץ? הקלטת ופענוח וידיאו ב-HD מלא באיכות 1080p בתוספת מנוע שמע ייעודי בהספק נמוך לצליל סראונד רב-ערוצי של קולנוע ביתי, בתור התחלה. הוסף לזה תת-מערכת GPU המבוססת על ה-Adreno 220 החדש, ומסוגלת להכיל עד 80 מיליון משולשים בשנייה למשחקי תלת מימד משופרים בתוספת GPS משולב בהספק נמוך. כל שמות התואר "הספקים הנמוכים" הללו אינם מקריים - הדור השלישי אמור להשתמש ב-30% פחות אנרגיה מה-Snapdragons הליבה הבודדת, גם בגלל שהעבודה תתחלק באופן שווה בין הליבות.

הבידול העיקרי של קוואלקום לארכיטקטורת Snapdragon שלהם הוא להפוך אותה לפתרון הכל-באחד באמת עבור המשימות השונות בסמארטפון מודרני. לאחר שבילה יותר מעשור במכשירי CDMA, שבבי המודם הבסיסי שלה משולבים כעת ב-Snapdragon SoC, מה שחוסך ליצרנים את המאמץ להוסיף סיליקון של צד שלישי. ה-MSM8660 Snapdragon אפילו יתמוך הן ב- HSPA+ מרובות מצבים והן ב-1xEV-DO Rev - טלפון עולמי אמיתי עם יכולת כפולה ליבה.

סמסונג Hummingbird ואפל A4:

הדור הבא של Snapdragons לעיל ייוצר עם טכנולוגיית 45nm, אך למעשה יש בשוק טלפונים עם מעבדים שמשתמשים בטכנולוגיה הזו כרגע. היכנסו לערכת השבבים Hummingbird של סמסונג, SoC המניע את טלפון מערכת ההפעלה Bada הראשון של החברה -סמסונג ווייב, ואתגלקסי Sעם שלהגרסאות ספק בארה"ב.

עם זאת, הערך המוסף העיקרי של ערכת השבבים Hummingbird של סמסונג, בהשוואה לפלטפורמות החומרה הנוכחיות האחרות, נמצא בתת-המערכת הגרפית. הוא בנוי סביב ליבת PowerVR SGX 540, וסמסונג טוענת לעיבוד תיאורטי של עד 90 מיליון משולשים לשנייה. ביצועי הדו-ממד של Hummingbird טובים יותר עם מרווח גדול עוד יותר - מיליארד פיקסלים לשנייה לעומת חצי מיליארד עבור Snapdragon כפול ליבה.

לא לגמרי ברור לנו איך יצרניות ערכות השבבים מגיעות למהירויות האלה, אבל התוצאה הסופית יוצאת מן הכלל, ומשתווה למה שמערכות המשחקים הניידות משיגות. האייפון 3GSלעומת זאת, יש את הגרסה הקודמת של שבבי PowerVR, ועדיין הצליחה להריץ את כותרי התלת-ממד המפתים ביותר שהופיעו אי פעם על מסך קטן, כך שהכל תלוי במפתחי המשחקים כעת כדי לנצל את המהירויות הגולמיות החדשות.

היורש 3GS, האייפון 4, יש ערכת שבבים מעוצבת בהתאמה אישית בשם A4, שמפעילה אתאייפדגַם כֵּן. סמסונג פיתחה את פלטפורמת Hummingbird המבוססת על קניין רוחני של Intrinsity, חברת פתרונות עיבוד שאפל קנתה בשנה שעברה תמורת 121 מיליון דולר כדי לנעול את הבלעדיות של A4 עבור הגאדג'טים הניידים שלה. לכן, כאשר מנתחים, גם Hummingbird וגם A4 חולקים הרבה מאפיינים משותפים, והיינו מניחים שהם די דומים גם ביכולות הבסיסיות.

כאילו כדי לגבות את החשדות האלה, הסמסונג גלקסי Sעם שלהגרסאות ספק בארה"ב, והאייפון 4 תופסים את שני המקומות הראשונים במבחן הגרפיקה GLBenchmark 1.1. הרכישה של מעצבי השבבים המהירים על ידי אפל לא ניתקה את הקשר עם סמסונג, מכיוון שהם עדיין מחויבים חוזית לתמוך בפלטפורמת Hummingbird.

תוצאות בדיקת GLBenchmark 1.1 GPU

Texas Instruments OMAP4:

זכור שכל הדורות הללו של משפחת Snapdragon, בתוספת Hummingbird ו-A4 של אפל, עדיין מבוססים על ארכיטקטורת Cortex-A8 של ARM למרות היותם מותאם אישית. אפילו ה-Snapdragons הדו-ליבים יהיו חידוש של Cortex-A8 עם טכנולוגיית 45nm.

אחד השחקנים הגדולים הנוכחיים, שהכריז על ערכת שבבים Cortex-A9 שתהיה זמינה לסמארטפונים, היא Texas Instruments. ניתן למצוא את משפחת OMAP3 המבוססת על A8 הנוכחית של TI בטלפונים שונים הפועלים במגוון מערכות ההפעלה הניידות. גלגולי הנשמות הפופולריים ביותר שלו הם אולי קו Motorola DROID, ו-Nokia N-series. ל-DROID X החדש יש ערכת שבבים OMAP 3630 בפנים, שעון בתדר 1GHz ומיוצר בטכנולוגיית 45nm. ניהול הכוח של ספינת הדגל הנוכחית של TI נראה יוצא מן הכלל בהתחשב ב-8 שעות דיבור של ה-DROID X.

הOMAP4הדור הוא המקום שבו זה נהיה ממש מעניין, אבל עדיין לא שמענו שיוכרז על מכשיר עם שבבי A9 אלה. Cortex-A9 היא חיה שונה לחלוטין, המתמקדת בפעולת ליבות מרובות, בקר זיכרון דו-ערוצי, טיפול יעיל בהוראות עד לרמת האפליקציה וניהול צריכת חשמל מעולה הכולל. OMAP4 אמור להציע את מה שעושים Snapdragons כפול ליבה, בתוספת חיי סוללה טובים עוד יותר, פענוח חומרה אוניברסלי להפעלת כל קובץ מדיה שתגיע אליו, וטכנולוגיות עיבוד תמונה וייצוב מעולות של TI.

משפחת OMAP4, לעומת זאת, אינה מגיעה עם מודם פס משולב כפתרון Snapdragon של קוואלקום. ערכת השבבים OMAP4 כפולת ליבות TI פועלת גם היא במהירות האיטית יותר של 1GHz, אך בידיעה עד כמה מועדים שבבי OMAP לאוברקלוקינג, ההבדל במהירויות הגולמיות אמור להיות זניח. למעשה, TI עצמו מפרט את הליבות כ-1GHz+.

ST-Ericsson U8500 SoC

ST-Ericsson U8500:

יש עוד סמארטפון SoC מבוסס Cortex-A9 כפול ליבה מלבד OMAP4, וממתמודד ראוי מאוד. זו יצירה שלST-אריקסון– מיזם משותף בין אריקסון, שהשבבים האלחוטיים שלה נמצאים ביותר ממחצית מהטלפונים הסלולריים בעולם, לבין STMicroelectronics. ערכת השבבים נקראת U8500, תומכת במעבדי ליבה כפולה של עד 1.2GHz ובדומה ל-OMAP4, מנצלת את פונקציונליות ה-SMP (Symmetric Multi-Processing) העשירה שיש ל-Cortex-A9 להציע.

אחרים חמושים ואולי מסוכנים:

יש עדיין שחקנים גדולים אחרים ביקום העיבוד הנייד כגוןNVIDIA,פֶּלֶאוקנה מידה חופשי. SoC Pantheon של Marvel נמצא במשימה להביא סמארטפונים מתחת למחיר של 100$, תוך שילוב גם פס הבסיס וקישוריות RF. אותו הדבר עושה MediaTek, שחברה גם עם מיקרוסופט וגםעם גוגלהשנה לייצר סמארטפונים במחיר סביר עם ה-SoC שלו לשווקים מתעוררים. ניתן לראות את ערכת השבבים i.MX535 של Freescale בטאבלטים עם יותר מליבה אחת, והחברה ענקית בתעשיית הקוראים האלקטרוניים, למשל. ערכת השבבים Tegra 250 הקרובה של NVIDIA מסתמכת במידה רבה על יכולת החישובים הגרפיים של החברה, והיא גם מאמץ כפול ליבה של Cortex-A9. NVIDIA טוענת לדרישות הספק נמוך במיוחד על ידי הכללת שמונה מעבדים המוקדשים למשימות שונות, משהו שגם שאר ה-SoCs הקרובים עושים. עם זאת, קבורים במסמכים הלבנים של הטגרה, מצאנו נתונים סטטיסטיים של 140 שעות אודיו בסוללה סטנדרטית של 2000mAh, בעוד שהבנים הגדולים משיגים 120 שעות, אבל מסוללה של 1000mAh. עם זאת, הטגרה הנוכחית מצאה את דרכה לנגן Zune של מיקרוסופט, ו-Tegra 250 טענה לכוונות גם לשוק הסמארטפונים, כך שהכסף שלנו יהיה על NVIDIA כאנדרדוג, אם הם ישתפרו בחזית הקישוריות האלחוטית.

עד כה כולם שחקני נישה, אבל כל ערכות השבבים לעיל תומכות באנדרואיד. הם אולי רחוקים מהפתרונות המוכחים של מערכת-על-שבב לסמארטפונים ש-TI, סמסונג, אפל ובמיוחד קוואלקום מציעות, אבל התפתחות מפתיעה עשויה להגיע מכל אחד מהם, ועוד כמה. מיקרוסופט, למשל, חתמה לאחרונה על הסכם רישוי עם ARM Holdings עבור ארכיטקטורת השבבים שלה, מה שהופך אותה לחלק מכמה נבחרים לעשות זאת. לקוואלקום, מארוול ואינפיניון יש הסכמים כאלה, והחברות האלה מייצרות שבבים. לפי השמועות אינטל רוכשת את Infineon מכיוון שחסר להם כדי לייצר SoC מסוג Snapdragon, הוא מומחיות השבבים האלחוטיים.

טאבלט אנדרואיד NVIDIA Tegra 250

Moorestown - חיים ללא ARMs:

חומרה הפניה של Moorestown המריץ אנדרואיד

ייתכן שמיקרוסופט בוגדת באינטל עם רישוי ה-ARM, אבל נזכיר שלא להזכיר ש-ARM Holdings, שבסיסה בבריטניה, אינה הילד היחיד בגוש העיבוד הנייד.אינטלהיא המובילה הבלתי מעורערת במעבדים שולחניים ומחשבים ניידים, אבל היא רוצה לטבול את שיאה גם ביקום הסמארטפונים והטאבלטים המתפתחים. עם הצגת פלטפורמת Moorestown המבוססת על המעבד הנייד Atom Z6xx, אינטל מנסה לשכנע את היצרניות הגדולות שהיא מתחרה בר קיימא על בסיס שעון-לשעון. מעבד Atom פועל במהירות של 1.5 גיגה-הרץ, ומיוצר על 45 ננומטר מההתחלה.

העתיד של הסמארטפונים:

בואו נסכם ביד רועדת מה אנחנו יכולים לצפות מהדור הבא של הסמארטפונים על סמך התכונות שתומכות ב-45nm ה-SoC הקרובים:

• שיפור משמעותי בחיי הסוללה לעומת הדור הנוכחי.היום, אם אתה מקבל יום שלם מהטלפון שלך, אתה לא צריך לקרוא לעצמך משתמש חזק. Hummingbird ו-A4 כבר נותנים זמני פעולה ארוכים יותר מזה, אבל ה-Snapdragons דו-הליבה וה-OMAP4 כנראה ישפרו עוד יותר את זמן ה-unplugged. יתר על כן, גרפיקה ייעודית, אודיו בצריכת חשמל נמוכה ושבבי GPS יורידו חישובים לא אופייניים מהמעבד, ואנו אמורים לראות שעות סוללה ארוכות יותר בעת השמעת מוזיקה, וידאו או שימוש ביכולות המיקום הגלובלי של הטלפון. 120 שעות של השמעת מוזיקה הוא מספר שצוין עבור שתי ערכות השבבים Cortex-A9 - ה-TI OMAP4, וה-U8500 של ST-Ericsson;

• מכשירים דקים וקלים להפליא.היכולת להתאים יותר טרנזיסטורים באותו חלל אמורה לחולל פלאים עבור אולפני העיצוב לייצר מכשירים דקים עם פיזור חום מצוין, או להתאים תכונות חדשות בגורמי צורה נוכחיים. אל תתייחס למילה שלנו, רק תסתכל עלאייפון 4, הסמסונג גלקסי Sואתסמסונג ווייב. אולי סוף סוף נוכל לראות זום אופטי בתוך מכשיר דק? הנה לתקווה... או לפחות מצית!

• הקלטת וידאו 1080p HD מלאה, פענוח ועריכה במכשיר.לא ש-720p כבר לא מספיק טוב עבור רוב המטרות הכלליות, אבל אנחנו בטוחים שמחלקות השיווק יסובבו את התכונה הזו כאילו אין מחר. זה יהיה הגרר הגדול ביותר בחיי הסוללה, גם עם טענות של לא יותר מ-4 שעות של וידאו HD מלא על סוללת 1500mAh עבור פלטפורמת Moorestown, אם כי ערכות השבבים מבוססות Cortex-A9 מבטיחות שתים עשרה. מכשירי טלפון עם משפחת OMAP4 של Texas Instruments אמורים להיות בעלי יתרון קל כאן, בהתחשב ב-Codec החומרה ויכולות עיבוד התמונות שלהם;

• צילום סטילס משופר.תמיכה ברזולוציות מצלמה גבוהות יותר עד סביבות 20MP, ומקום נוסף בתוך הטלפון כדי להתאים חיישן גדול יותר אמור להניב כמה תוצאות מדהימות ממצלמה של הטלפון. בנוסף, אלגוריתמים וייצוב לשיפור תמונה בחומרה ייתמכו ב-OMAP4. יחד עם היכולת להתאים יחידות פלאש LED או קסנון חזקות יותר לביצועים משופרים בתאורה נמוכה, הכל יגיע עד שהטלפון שלך הוא המצלמה היחידה שתזדקק לה לצילומים מזדמנים;

• משחק ברמת הקונסולה.משולשי השיא של 90 מיל לשנייה בדור הנוכחי של Hummingbird הם הישג יוצא דופן במערכת עיבוד ניידת. ערכת השבבים OMAP4 הציגה ב-MWC השנה מכשיר Blaze הוכחת קונספט מדהים. ליחידת ההדגמה היו מד תאוצה בעל 3 צירים, ג'ירו בעל 3 צירים, חיישן טמפרטורה, חיישן אור סביבה, חיישן קרבה, מצפן דיגיטלי וחיישן לחץ (ברומטרי) כדי להשלים אותו. כאשר מתאימים את תתי המערכות הגרפיות למטען הסירה הזה של חיישנים, אפשרויות המשחקים הניידים מוגבלות רק על ידי הדמיון של המפתחים;

• גלישה באינטרנט דמוית שולחן עבודה, עיבוד Java Script, ביצועים גרפיים דו-ממדיים ותלת-ממדיים.כל שיפורי הגרפיקה אמורים להביא ממשקי משתמש חלקים ואינטראקטיביים יותר ללא פיגור מובחן, כמו גם את האינטרנט במלוא הדרו למסך הקטן שלך. חומרת המצגת OMAP4 של TI גרמה לאתר למשך 2 שניות, ירידה מ-5 שניות בגרסה הקודמת, כך שיש לנו מושג מה יהיו שיפורים מהחיים האמיתיים. מצגת Blaze רמזה גם על יכולות ממשק תלת מימד, ויש לה תמיכה בחומרה של Adobe Flash 10.1. לקוואלקום אפילו יש הדגמת וידאו של ממשק משתמש 3D World עבור Snapdragon באתר שלה כדי להשלים את פערי הדמיון שלך;

• אפשרויות פלט וידאו נוספות ותמיכה במספר צגים.מלבד תמיכה ביציאת 1080p HDMI, ערכות השבבים החדשות מסוגלות לתמוך ביותר מתצוגה אחת בו זמנית. למכשיר ה-Blaze של TI היו שני מסכים קיבוליים בגודל 3.7 אינץ' בו-זמנית, תוך כדי פלט תוכן לטלוויזיית HD, או הפעלת מקרן DLP Pico בעל 15 לומן (המקרן הקרובSamsung Galaxy Beamיש לו מקרן TI 6 לומן, לשם השוואה). אפשרויות יישום רבות לנצל יותר ממסך אחד עם תוכן שונה הפועל במקביל עולות בראשכם;

• ממשק משתמש ללא מגע מבוסס מחוות באמצעות זיהוי אובייקטים חזותיים והקלטת 3D-HD.הפנטזיות הפרועות ביותר לגבי מה שסמארטפון יכול להיות מוצגות שוב באדיבות Texas Instruments עם פלטפורמת OMAP4.