Image
5.2.2017 0 Comments

Vyznáte sa v mobilných procesoroch?

Konkurencia a kompatibilita, to sú dve navzájom protichodné požiadavky na výrobcov procesorov pre mobilné zariadenia. Konkurencia viacerých renomovaných výrobcov procesorov je dôležitá motivácia pokroku a záruka primeranej ceny. Každý sa snaží vyrábať čo najvýkonnejšie procesory za čo najnižšiu cenu. Výrobcovia zariadení na druhej strane požadujú minimálne kompatibilitu architektúr, niekedy aj kompatibilitu na úrovni pinov čipu. Niektorí výrobcovia dokonca do rovnakého modelu osádzajú viac procesorov od rôznych výrobcov. Napríklad Samsung dodáva do USA smartfón Galaxy S7 s procesorom Snapdragon 820 od Qualcommu a na ostatné trhy s procesorom Exynos 8890, ktorý si vyrába sám.

Systém na jednom čipe

Aby sme boli úplne presní, v prípade mobilných zariadení nehovoríme explicitne o procesoroch, ale o obvodoch SoC (System on Chip), ktoré obsahujú aj ďalšie moduly, predovšetkým grafické jadro, obvody na komunikáciu, spracovanie údajov zo senzorov, riadenie napájania, nabíjania a ďalšie moduly v závislosti od čipu. Architektúra časti čipu, ktorá realizuje funkcie procesora, je prísne štandardizovaná, aby bolo pre zariadenie možné implementovať jednu z majoritných mobilných platforiem, v súčasnosti hlavne Android a iOS, pretože budúcnosť mobilného Windows je dosť nejasná.

Architektúra ARM

Po ústupe Intelu a jeho mobilnej platformy Atom v súčasnosti dominuje mobilným procesorom architektúra ARM. Spoločnosť ARM Holdings sa špecializuje na vývoj jadier procesorov, rozvíja architektúru ARM a firmám, ktoré vyrábajú procesory, ju poskytuje formou licencií. Výhodná je unifikácia na úrovni procesorového jadra, čo v praxi znamená aj unifikáciu na úrovni kódu. Jadrá procesorov majú označenie Cortex. Určite ste sa v technických parametroch zariadení stretli so špecifikáciou typu: osemjadrový procesor so štyrmi výkonnými jadrami Cortex A73 taktovanými na 2,4 GHz a ďalšími štyrmi úspornými jadrami Cortex A53 s taktom 1,8 GHz a GPU Mali-G71. Toto je konkrétne špecifikácia SoC Huawei HiSilicon Kirin 960, ide o typický príklad heterogénnej architektúry big.LITTLE, ktorá na jednom čipe využíva viac typov jadier – kombinuje výkonné jadrá s úspornými. Spôsob označovania jadier sa v priebehu vývoja niekoľkokrát menil. Spočiatku boli produktové rady označované ARM1 až ARM11. Toto označenie sa prelínalo s označovaním architektúr ARMv1 až ARMv6. Napríklad rad ARM11 využíval architektúru ARM v6. K unifikácii došlo v roku 2004. Nás bude zaujímať rad ARM Cortex A pre mobilné zariadenia vyžadujúce vysoký výkon.

ARM Holdings vyvíja aj grafické jadro Mali, ktoré takisto formou licencie využívajú niektorí výrobcovia SoC, napríklad Samsung vo svojich čipoch Exynos, MediaTek a Huawei v čipoch HiSilicon Kirin.

Qualcomm Snapdragon

Spoločnosť Qualcomm vyrába čipy pre mobilné zariadenia s označením Snapdragon od roku 2007. V roku 2008 využíval Qualcomm vlastné jadro označované Scorpion na báze architektúry Cortex-A8 a neskôr A9. Qualcomm nevyužíva jadro Mali od ARM Holdingu, ale vlastné jadro s označením Adreno. Toto jadro pôvodne pod názvom Imageon vytvorila spoločnosť ATI. Tú najskôr kúpil výrobca procesorov AMD a od AMD kúpil Imageon Qualcomm, zdokonalil ho a premenoval na Adreno. Jadrá Scorpion boli doplnené vlastným grafickým jadrom Adreno 200. SoC využívajúci tandem Scorpion taktovaný na 1 GHz a Adreno 200 s označením Qualcomm QSD8250 Snapdragon S1 bol v roku 2010 použitý v smartfóne Nexus One, ktorý pre Google vyrábala spoločnosť HTC.

Počnúc rokom 2010 bola každý rok ohlásená nová verzia SoC Snapdragon, v roku 2010 išlo o S2, v roku 2011 zasa S3 a potom S4 v roku 2012. Zatiaľ čo S1, S2 a S3 mali jednojadrové procesory, S4 bol prvý SoC od Qualcommu s dvoma jadrami. Interne mal tento procesor označenie Krait. V roku 2013 Qualcomm zmenil spôsob označovania svojich SoC. Začal používať trojmiestne čísla, pričom prvá číslica znamenala odstupňovanie podľa výkonu. V tomto rade bol Snapdragon 200 (ARMv7, Cortex-A5 + A7, Adreno 203/302), 400 (ARMv7, Cortex-A7 + Krait 200 a 300, Adreno 305), 600 (ARMv7, Krait 300, Adreno 320), 800 (ARMv7, Krait 400, Adreno 330) a najvýkonnejší Snapdragon 820 využívajúci jadrá Kryo (ARMv8-A) vyrábané 14 nm technológiou a GPU Adreno 530.

Na CES 2017 Qualcomm predstavil SoC Snapdragon 835. Používa nový 10 nm proces FinFET a dizajn s viac ako tromi miliardami tranzistorov a je o 35 percent menší ako jeho predchodca Snapdragon 820. Procesor Kryo 280 má 4 výkonné jadrá s taktom do 2,45 GHz) a 4 úsporné jadrá taktované na 1,9 GHz. GPU Adreno 540 podporuje Vulkan 1.0, OpenGL ES 3.2, OpenCL 2.0 a po novom aj DirectX 12. Snapdragon 835 je prvý komerčný čip, ktorý je oficiálne certifikovaný pre bluetooth 5.0 s prenosovou rýchlosťou až 2 Mb/s. Podporuje aj Wi-Fi 802.11ac Wave 2 (2×2 MIMO) i 802.11ad (WiGig s rýchlosťou až 4,6 Gb/s).

Samsung Exynos

Spoločnosť si vyrába vlastné SoC s architektúrou ARM pod názvom Exynos. Využíva ich interne do svojich smartfónov (do niektorých modelov určených na americký trh montuje čipy Qualcomm Snapdragon) a dodáva ich aj ďalším výrobcom smartfónov, napríklad ZTE či Meizu. Exynos S3, vyrábaný v roku 2010, mal jedno jadro Cortex-A8 s taktom 1 GHz a grafický čip PowerVR SGX540. Využíval sa napríklad v smartfóne Google Nexus S, vyrábanom Samsungom. Samsung Galaxy S II, uvedený v roku 2011, využíval dvojjadrový SoC Exynos 4 Dual. Mal dve jadrá Cortex-A9 a GPU Mali-400MP4. Vyrábal sa 45 nm technológiou. Samsung Galaxy S5 už využíval konfiguráciu jadier 4 + 4 big.LITTLE. Jeho procesor Exynos 5 mal 4 jadrá Cortex-A15 a 4 jadrá Cortex-A7 + GPU Mali-T628 MP6. Samsung Galaxy Note 4 z roku 2014 používal 64-bitový SoC Exynos 7 s kombináciou jadier 4× Cortex-A57 + 4× Cortex-A53 (inštrukčná súprava ARMv8-A), vyrábaný 20 nm procesom. Využíval grafiku Mali-T760. Jeho nástupca Exynos 7 s rovnakou konfiguráciou jadier sa už vyrábal 14 nm technológiou a mal vyššie taktovacie frekvencie. Samsung Galaxy S6 mal osemjadrový Exynos 7420 (4× 1,5 GHz Cortex-A53 + 4× 2,1 GHz Cortex-A57) a grafický čip Mali-T760MP8. Modely Samsung Galaxy S7 a S7 Edge využívajú procesor Exynos 8 Octa 8890, vyrábaný 14 nm technológiou. Využíva 4 jadrá Exynos M1 (Mongoose), ktoré si Samsung navrhol sám + 4× Cortex-A53, GPU Mali-T880.

Huawei HiSilicon

Čínsky koncern Huawei vlastní aj spoločnosť na výrobu čipov HiSilicon. V oblasti mobilných procesorov debutoval v roku 2009 modelom K3V1. Vyrábal sa zastaraným 130 nm procesom. V roku 2013 ho nahradil model K3V2, vyrábaný 40 nm technológiou, používaný v smartfónoch Mate, Ascend P2 a Honor 2. Mal 4 jadrá Cortex A9 (inštrukčná súprava ARMv7) a GPU Vivante GC4000. V roku 2014 podobne ako iní výrobcovia aj Huawei pristúpil k zmene označovania a pre svoje SoC zaviedol názov Kirin a začal využívať grafiku Mali licencovanú ARM. Kirin 910/910T mal 4 jadrá Cortex-A9 a GPU Mali-450. Jeho nástupca Kirin 920/925 už využíval konfiguráciu big.LITTLE s tandemom jadier Cortex-A15 + Cortex-A7 a GPU Mali-T624/T628.

Smartfón Huawei P8 využíval osemjadrový SoC HiSilicon Kirin 930 s taktom 2 GHz, grafiku Mali-T628 MP4. Mal 4 úsporné jadrá Cortex-A53 s taktom 1,5 GHz a ďalšie štyri výkonnejšie jadrá A53e s taktom 2 GHz. V lacnejších modeloch P8 Lite, Honor 4X a Honor 4C sa využíval Kirin 620 s konfiguráciou 8× Cortex-A53 a GPU Mali-450. Huawei P9 používa osemjadrový 64-bitový Huawei Kirin 955 (4× 2,5 GHz A72 + 4× 1,8 GHz A53) so štvorjadrovým GPU Mali-T880 MP4. Nový Huawei Mate 9 má SoC Kirin 960 (4× 2,4 GHz A73 + 4× 1,8 GHz A53) + koprocesor i6, GPU Mali-G71.

MediaTek

Tento výrobca sa etabloval predovšetkým v segmente lacnejších, menej výkonných smartfónov. Na rozdiel od ostatných výrobcov, u ktorých sa spravidla dá podľa typového označenia určiť generácia či výkonnostný rad, MediaTek má označovanie svojich SoC pomerne neprehľadné. Modelový rad MT65xx využíval podľa typu SoC dve alebo štyri jadrá Cortex A7 a GPU Mali-400 a Mali-450. Model MT6595 už mal konfiguráciu 4 + 4 jádra Cortex-A17 + Cortex-A7 a GPU PowerVR 6200. Podobne rad MT67xx obsahuje štvor- alebo osemjadrové procesory s jadrami Cortex-A53 a GPU Mali-T720, T760 a T820. MT6795 je už označovaný aj ako Helio X10 a má 8 jadier Cortex-A53, doplnených grafikou PowerVR G6200. Ďalšie modely Helio X20 a Helio X25 majú dokonca po 10 jadier v konfigurácii 2× Cortex-A72 + 4× Cortex-A53 + 4× Cortex A53, doplnené GPU Mali-T880.

Apple

V prvom iPhone bol SoC Samsung S5PC100 s architektúrou ARM 11, taktovaný na 412 MHz a s grafickým jadrom PowerVR. Architektúru si Apple navrhoval sám. Kúpil firmu P.A. Semi vyrábajúcu mikroprocesory a s ňou aj licenciu na architektúru ARM. Výsledkom bol vlastný SoC s názvom A4, ktorý použili nielen v iPade, ale aj v iPhone4. Podobne ako donedávna všetky čipy ho vyrábal najväčší konkurent Applu Samsung. Apple svoje čipy označoval Ax. iPhone 4 mal jednojadrový SoC Apple A4 s jadrom Cortex-A8 a grafikou PowerVR SGX 535. iPhone 5 mal čip Apple A6, dvojjadrový s architektúrou Cortex-A15. iPhone 6S má čip A9 na báze dvojjadrovej architektúry ARMv8-A Twister. Najnovší iPhone 7 má čip A10 Fusion, prvý štvorjadrový procesor od Applu.

Resumé

Mobilné procesory sú jedna z najperspektívnejších oblastí, pretože sa využívajú nielen v smartfónoch a tabletoch, ale aj v iných oblastiach, napríklad automobiloch, priemyselnej automatizácii a podobne. Okrem výrobcov v našom prehľade sa v tomto segmente v istom čase etablovali aj ďalšie renomované firmy, najznámejšie sú NVIDIA a Intel.

NVIDIA SoC Tegra 3 so štyrmi jadrami Cortex-A9 a platformou na režim spánku sa používal aj v tablete Microsoft Surface RT, ktorý mal operačný systém Windows RT na architektúre ARM, ako aj v smartfóne HTC One X. Tegra 4 s jadrami Cortex-A15, použitý bol napríklad aj v tablete Surface RT 2. Nasledoval SoC Tegra K1 s technológiou grafických jadier NVIDIA Kepler. Posledný počin spoločnosti NVIDIA v tejto oblasti je SoC Tegra X1 s 256-jadrovým GPU s architektúrou Maxwell.

Intel síce spočiatku podcenil vývoj procesorov pre mobilné zariadenia, procesory s architektúrou x86 mali až do príchodu SoC Atom, vyrábaných 14 nm technológiou, pri rovnakom výkone vyššiu spotrebu, čo je v mobilnom svete veľký hendikep. Posledné generácie procesorov Atom sa už vyrovnali čipom s architektúrou ARM, problém bol však s ich trhovým podielom, preto Intel z mobilného segmentu vycúval a v súčasnosti pripravuje výrobu SoC s architektúrou ARM na svojej 10 nm technológii.


Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Magazín

HONDA CR-V 2.0 i-MMD Hybrid, 2WD, Lifestyle / Inovatívne hybridné SUV

06.06.2019 13:09

Honda si svojím SUV CR-V získava zákazníkov už od roku 1995, najnovšia generácia však ako prvá prichádza aj s hybridným pohonom. Hybrid dnes už nájdete v ponuke viacerých automobiliek, no Honda prichá ...

Magazín

Elektromobilita alebo vodík? V ťažkej doprave

06.06.2019 11:38

Rovnako ako pri individuálnej doprave osôb existuje v Európe regulačný tlak aj na znižovanie emisií vo verejnej doprave. Európska únia si do nasledujúcich rokov stanovila ciele, ktoré do roku 2050 pre ...

Magazín

Výrazne účinnejší slovenský kolektor

06.06.2019 11:33

 V rámci nepretržitého hľadania efektívnejších obnoviteľných zdrojov prebieha aj vývoj v oblasti slnečných kolektorov. Slnečné kolektory predstavujú perspektívny spôsob využitia slnečnej energie, mome ...

q

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

SWAN_062019

Najnovšie videá