Pobór mocy lwia paszcza 820. Procesory

Qualcomm ma w swoim arsenale dwa produktywne i jednocześnie odnoszące sukcesy procesory Snapdragona 820 i Snapdragona 650, oferujemy porównanie tych dwóch chipów mobilnych i dowiedzieć się, jaka jest między nimi różnica.

Procesor Snapdragon 820

To najpotężniejszy i obecnie flagowy procesor mobilny od Qualcomma; firma zdecydowała się obrać właściwą drogę optymalizacji działania SoC, a nie ślepą uliczkę w postaci zwiększania liczby rdzeni.

64-bitowy Snapdragon 820 ma łącznie 4 rdzenie Kryo o częstotliwości 2,2 GHz i układ graficzny Adreno 530, który jest o 40% mocniejszy od Adreno 430 poprzedniej generacji. Dodatkowo procesor ma wbudowany modem X12 LTE o maksymalnej prędkości pobierania 600 Mbit/s. Obsługuje kamery do 25 MP, a także bez problemu nagrywa i odtwarza wideo 4K. Snapdragon 820 zaprojektowano także tak, aby był kompatybilny z pamięciami masowymi USB 2.0 i USB 3.0 oraz UFS 2.0.

Procesor Snapdragon 650

Snapdragon 650 to 64-bitowy, 6-rdzeniowy procesor firmy Qualcomm stosowany w smartfonach ze średniej i wyższej półki. W linii chipsetów Qualcomm ustępuje jedynie Snapdragonowi 820 pod względem mocy.

Procesor ten jest zbudowany w technologii procesowej 28 nm, a jego architektura obejmuje 2 rdzenie ARM Cortex A72 i 4 rdzenie ARM Cortex A53. Maksymalna częstotliwość taktowania układu wynosi 1,8 GHz na rdzeń. Snapdragon 650 jest wyposażony w modem X8 LTE z prędkością pobierania 300 Mbps. To dość mocny i nowoczesny procesor, obsługujący USB 2.0 i dwukanałową pamięć LPDDR3 933 MHz.

Porównanie Snapdragona 820 i Snapdragona 650

Na konferencji prasowej w Nowym Jorku Qualcomm oficjalnie zaprezentował „procesor przyszłości” Snapdragon 820, który od przyszłego roku będzie montowany we flagowych urządzeniach. Producent chipów zaczął wzbudzać zainteresowanie „topową” platformą mobilną kilka miesięcy temu, a dziś przeprowadził pierwszą praktyczną demonstrację nowego produktu.

Snapdragon 820, wykonany w technologii procesowej FinFET (tranzystor struktury 3D) o długości 14 nm, zbudowany jest na 64-bitowych rdzeniach obliczeniowych Kyro o taktowaniu do 2,2 GHz. Uzupełniają je kontroler graficzny Adreno 530 ze wsparciem dla OpenGL ES 3.1+AEP (Android Extension Pack), Renderscript, OpenCL 2.0 i Vulcan API, procesor Spectra IPS, cyfrowy procesor sygnałowy Hexagon 680 DSP i modem X12 LTE. Vesti.Hi-tech dowiedział się, co nowego ten chip wprowadzi do smartfonów i tabletów w 2016 roku.

Wysoka prędkość obliczeniowa

Po pierwsze, Snapdragon 820 jest dwa razy szybszy od swojego poprzednika, Snapdragona 810. Czterordzeniowy chipset obsługuje tryb obliczeń heterogenicznych (HMP) i zawiera dwa rdzenie o wysokiej wydajności taktowane zegarem 2,2 GHz, aby poradzić sobie z wymagającymi zadaniami, oraz dwa kolejne - niskonapięciowe -moc (1,6-1,7 GHz) dla mniej wymagających procesów.

Qualcomm stwierdził, że architektura obu klastrów jest taka sama; różnią się jedynie konfiguracją pamięci podręcznej (nie określono, w jaki sposób). W razie potrzeby chip przenosi określone typy obliczeń na inne komponenty, takie jak potężny akcelerator graficzny Adreno 530, cyfrowy procesor sygnałowy Hexagon 680 i układ przetwarzania obrazu Spectra ISP. Kontroler zapewnia wzrost wydajności grafiki nawet o 40% w porównaniu do Adreno 430, a jednocześnie jest równie energooszczędny. Grafika została zaprojektowana do „wykorzystania w systemach rzeczywistości wirtualnej nowej generacji i wizji komputerowej rzeczywistości rozszerzonej” – twierdzi firma.

Przyjazny dla baterii

Snapdragon 820 jest nie tylko dwukrotnie szybszy, ale także bardziej energooszczędny od 810. Firma twierdzi, że nowy produkt zużywa mniej energii, m.in. dzięki „wolumetrycznemu” procesowi FinFET (tranzystory o strukturze 3D) i zmodyfikowanemu 64 -bitowa architektura. To prawda, że ​​​​nie oznacza to, że zwiększona wydajność najnowszego chipa podwoi żywotność baterii smartfona lub tabletu. Najprawdopodobniej, biorąc pod uwagę zwiększoną wydajność, 820 nie zużyje więcej energii baterii niż Snapdragon 810.

Super dokładny czujnik odcisków palców

Jedną z najbardziej imponujących funkcji Snapdragona 820 jest technologia rozpoznawania odcisków palców Sense ID 3D. W przeciwieństwie do czujników pojemnościowych wszechobecnych w urządzeniach z Androidem, system Qualcomma skanuje wzory brodawkowe za pomocą fal ultradźwiękowych, umożliwiając mu penetrację tworzyw sztucznych, szkła, a nawet stopów metali. Ponadto Sense ID nie przeszkodzi w „rozpoznaniu” właściciela, jeśli jego palec jest mokry lub brudny.

Poprawiona jakość zdjęć i filmów przy słabym oświetleniu

Układ ISP przetwarzający obraz Spectra w Snapdragonie 820 przetwarza zdjęcia i filmy zarejestrowane aparatem urządzenia szybciej (w tym obsługuje nowe czujniki z pikselami o wielkości 1 mikrona), zapewnia szerszą gamę kolorów, a także obsługuje hybrydowy system ustawiania ostrości, umożliwiający szybsze ustawianie ostrości na określonych obszarach ramki. Prezentacja w Nowym Jorku pokazała, jak Spectra ISP poprawia jakość zdjęć i filmów z niedoświetlonymi obszarami, rozjaśniając obraz, podkreślając widoczność cieni i eliminując szum cyfrowy.

Stabilne połączenie LTE

Najnowszy procesor Qualcomm obsługuje technologię TruSugnal, która wykrywa źródło zakłóceń (np. dłoń użytkownika) i odpowiednio optymalizuje odbiór anteny. Tę funkcję można już zobaczyć w akcji na smartfonie LG V10. Poprawiono połączenia Wi-Fi: jeśli jakość połączenia będzie słaba, Snapdragon 820 będzie w stanie w razie potrzeby samodzielnie przełączać się między LTE a siecią bezprzewodową.

Ponadto chip Qualcomm działa w szybkich sieciach LTE (do 600 Mbps) i obsługuje standard Wi-Fi 802.11ad (znany również jako WiGig). Specyfikację 802.11ad można raczej nazwać „USB bez przewodów”: technologia ta działa na bardzo wysokiej częstotliwości środkowej (60 GHz), co nie pozwala na przesyłanie sygnałów przez ściany.

Tak więc za pomocą WiGig możliwe będzie podłączenie urządzeń znajdujących się dość blisko siebie (w promieniu kilku metrów). Pomimo swojej krótkowzroczności standard 802.11ad zapewnia prędkość do 7 gigabitów na sekundę, czyli prawie 50 razy szybciej niż 802.11n. Zakres standardu obejmuje podłączanie monitorów, zewnętrznych dysków twardych i innych urządzeń peryferyjnych, a także przesyłanie dużych ilości danych, takich jak nieskompresowany obraz wideo HD, za pośrednictwem sieci bezprzewodowej.

Wbudowana ochrona przed zagrożeniami cybernetycznymi

Snapdragon 820 wykorzystuje sprzętową technologię Smart Protect obsługiwaną przez platformę obliczeń kognitywnych Zeroth, która zapewnia ochronę w czasie rzeczywistym przed złośliwym oprogramowaniem. Samouczący się system na bieżąco analizuje i klasyfikuje złośliwe oprogramowanie, a także dba o bezpieczeństwo danych osobowych, zapobiegając przedostawaniu się wirusów do urządzenia. Qualcomm twierdzi, że Smart Protect nie wpływa na wydajność ani żywotność baterii gadżetu.

Pierwsze urządzenia ze Snapdragonem 820 mają pojawić się w drugiej połowie 2016 roku. Nowy produkt można zobaczyć także w „inteligentnych” samochodach.

Qualcomm jest obecnie jednym z wiodących twórców układów SoC dla urządzeń ultramobilnych, obok Apple i Samsung. Intel i NVIDIA również opracowują na swój sposób ciekawe i godne uwagi produkty, jednak zarówno niskowatowe wersje Atoma, jak i najnowsze wersje NVIDIA Tegra bardziej nadają się do tabletów i zajmują marginalne pozycje na rynku smartfonów.

Podobnie jak w przypadku innych wysokowydajnych kategorii układów ASIC, cykle rozwoju mobilnych układów SoC obejmują opanowanie coraz bardziej wyrafinowanych standardów fotolitografii. Na obecnym etapie branża przeżywa przejście z technologii procesowej 20 nm na normę 14-16 nm z trójwymiarową konstrukcją bramkową tranzystorów (Samsung i TSMC, które są największymi wykonawcami produkcji takich chipów, użyj implementacji o nazwie FinFET), a Qualcomm z trzech wymienionych powyżej wskoczył na tę ostatnią łódź, podczas gdy Apple i wcześniej Samsung opanowały już zaawansowaną technologię do produkcji zaprojektowanych przez siebie SoC.

Pojawienie się Snapdragona 820 dla Qualcomma oznacza przywrócenie parytetu z głównymi rywalami, ponieważ chip jest produkowany na linii montażowej Samsunga w 14 nm standardach konstrukcyjnych FinFET LPP. Jest to proces techniczny drugiej generacji, zapewniający o 10% wyższe częstotliwości w porównaniu do 14 mm FinFET LPE, na którym produkowany jest Samsung Exynos 7420. Co równie ważne, w 820 firma ponownie zastosowała własną konstrukcję procesora. Snapdragon 800, flagowy chip Qualcomma w erze 28 nm, zawierał cztery oryginalne rdzenie Krait, ale Snapdragon 810, który go zastąpił, był kombinacją standardowych rdzeni Cortex-A57 i A53 z licencją ARM. Snapdragon 820 otrzymał nowy procesor z oryginalną architekturą Kryo. Działania te są niezbędne, aby przyszłe smartfony na zaktualizowanej platformie Qualcomm nie powtórzyły losu generacji 2015, która ucierpiała z powodu stosunkowo niskiej efektywności energetycznej modelu 810 i związanych z nią wad: krótkiej żywotności baterii, nadmiernego nagrzewania się itp.

W tej recenzji najpierw przyjrzymy się bliżej charakterystyce samego układu na chipie, a następnie, zanim przejdziemy do wyników testów porównawczych, poświęcimy trochę uwagi platformie sprzętowej, którą Qualcomm udostępnił do testów.

⇡ Architektura Qualcomm Snapdragon 820

Architektura centralnego procesora Qualcomm Snapdragon 820 znacznie różni się od jego poprzednika, Snapdragona 810. Obydwa chipy regulują poziom zużycia energii, przełączając zadania pomiędzy wysokowydajnymi i energooszczędnymi klastrami rdzeni obliczeniowych. Jeśli jednak Snapdragon 810 wykorzystuje cztery rdzenie Cortex-A57 i cztery strukturalnie różne rdzenie Cortex-A53 (architektura Big.LITTLE), to Snapdragon 820 zawiera tylko cztery rdzenie, identyczne pod względem struktury potokowej.

Klastry procesorów w Snapdragonie 820 różnią się ustawieniami częstotliwości (odpowiednio do 1,6 i 2,2 GHz) oraz napięciem zasilania. Ponadto klaster o wysokiej wydajności posiada rozszerzoną pamięć podręczną L2. Qualcomm nie podaje konkretnych liczb, ale źródła zewnętrzne wskazują 512 KB pamięci podręcznej L2 dla „słabej” pary rdzeni i 1 MB L2 dla „mocnej” pary. L2 to wciąż najwyższy poziom pamięci podręcznej w SoC i nie ma trzeciego poziomu.

Chociaż Snapdragon 820 cofa się o krok od modelu 810 pod względem liczby rdzeni procesora i nieznacznie zwiększa częstotliwość taktowania, nie oznacza to, że wydajność w typowych zadaniach jest poświęcana na rzecz oszczędzania energii. Wręcz przeciwnie, Qualcomm donosi, że zmiany architektoniczne w połączeniu z przejściem z technologii procesowej z 20 na 14 nm doprowadziły do ​​dwukrotnego wzrostu zarówno efektywności energetycznej, jak i szybkości procesora. Całkowity pobór mocy systemu szacowany jest na 70% tego, co Snapdragon 810. Przy okazji, Snapdragon 820 wyposażony jest w technologię Quick Charge 3.0, która powinna przyspieszyć ładowanie baterii o 27% w porównaniu do QC 2.0 zastosowanego w SoC poprzedniej generacji.

Jako procesor graficzny Qualcomm wykorzystuje własne opracowanie nowej generacji - Adreno 530. Oprócz lepszej wydajności w porównaniu do Adreno 430 (o 40% według producenta), zawartego w Snapdragon 810, nowy rdzeń graficzny jest kompatybilny z procesorem graficznym rozszerzona lista interfejsów API. Nowa obsługa Vulkan i OpenGL ES 3.1 + Android Expansion Pack. W przypadku obliczeń innych niż graficzne, Snapdragon 820 obsługuje OpenCL 2.0 i ekskluzywny interfejs Renderscript dla systemu Android. Inną funkcją, wcześniej unikalną dla układów SoC do komputerów stacjonarnych, jest pamięć wirtualna wspólna dla procesora i karty graficznej. Qualcomm wprowadził także komponent programowy Symphony System Manager, który zarządza heterogenicznymi obciążeniami na poziomie jądra systemu operacyjnego.

Kolejną częścią SoC wartą podkreślenia jest Hexagon 680 DSP, przeznaczony do różnych zadań związanych z przetwarzaniem obrazu: kodowaniem i dekodowaniem wideo, wizją komputerową, rzeczywistością rozszerzoną itp. Blok działa z ekskluzywnym zestawem instrukcji HVX (Hexagon Vector Extensions).

Snapdragon 820 otrzymał nowy, zintegrowany modem QS X12 z obsługą LTE kategorii 12 dla sygnału przychodzącego i 13 dla sygnału wychodzącego (prędkości szczytowe wynoszą odpowiednio 600 i 150 Mbit/s). Wi-Fi obsługiwane jest w standardzie IEEE 802.11ac (MIMO 2x2 z przepustowością do 600 Mbps) oraz IEEE 802.11ad. Możliwe jest przełączanie ruchu (w tym połączeń) w locie pomiędzy sieciami Wi-Fi i LTE. Jednak moduł Wi-Fi najwyraźniej nie jest częścią samego SoC i jest wykonany w postaci osobnego układu QCA6174A, który producenci końcowi mogą zastąpić czymś innym.

⇡ Platforma rozwojowa oparta na Snapdragonie 820

Do przeprowadzenia benchmarków zaoferowano nam platformę MDP (Mobile Development Platform) z chipem Snapdragon 820 na pokładzie. Urządzenie to „odcień” z 6,2-calowym ekranem (rozdzielczość 2560 × 1600). 3 GB pamięci RAM LPDDR 4 pracuje z częstotliwością 1804 MHz, a nie 1555 MHz typową dla urządzeń opartych na Snapdragonie 810 i Samsung Exynos 7420. Próbka obsługuje wyłącznie Wi-Fi do komunikacji bezprzewodowej.

Komercyjne urządzenia oparte na Snapdragonie 820 będą naturalnie różnić się od MDP wyglądem, ale pod względem podstawowych specyfikacji próbka jest dość reprezentatywna i, co najważniejsze, pozwala ocenić wydajność nowego SoC w docelowej obudowie smartfona. Przynajmniej podczas sesji testowej korpus urządzenia ani razu nie był zauważalnie gorący w dotyku, a to już dobry znak.

Nie tak dawno temu opublikowaliśmy artykuł, którego część poświęcona była schematowi działania niektórych modeli układów jednoukładowych. Ciekawe okazały się wyniki testów SoC Snapdragon 808;

reklama

Napotkaliśmy wówczas problemy z harmonogramem, który tak bardzo zależało mu na utrzymaniu akceptowalnego zużycia energii przez chip, że poza benchmarkami tak naprawdę nie korzystał z klastra produktywnych rdzeni. Było to oczekiwane, ponieważ jeśli pozwolisz wszystkim dziesięciu rdzeniom pracować jednocześnie, natychmiast rozładują one baterię i/lub przegrzeją się.

W rezultacie przy wyborze smartfona z technicznego punktu widzenia pojawia się nowa zmienna - harmonogram. Każdy producent rozwiązań mobilnych samodzielnie projektuje go i ustawia tryby pracy, co zobaczymy dzisiaj. Dlatego nie wszystkie chipsy jogurtowe są równie przydatne, a w praktyce można spodziewać się różnych wyników przy tym samym SoC. W benchmarkach zazwyczaj będą one podobne.

Dziś mamy jednoukładowy układ Qualcomm Snapdragon 820, co jest ciekawe przede wszystkim dlatego, że ma cztery rdzenie o klasycznym układzie, które pracują z różnymi częstotliwościami maksymalnymi. Tak, recenzja jest trochę spóźniona, ale tutaj obowiązuje zasada „lepiej późno niż wcale”, ponieważ Snapdragon 821 to po prostu podkręcona wersja tego samego chipa, a do premiery zasadniczo nowego SoC pozostało jeszcze kilka miesięcy.

reklama

Dane techniczne

Jeśli porównasz bohatera recenzji z jego poprzednikami, zobaczysz poważną różnicę między wszystkimi generacjami SoC. Tak naprawdę jesteśmy świadkami powrotu do koncepcji zwykłego układu rdzenia po niezbyt udanej próbie zabawy ze schematem big.LITTLE, który wciąż cieszy się tak dużą popularnością wśród konkurencji.

I to jest dobra wiadomość, ponieważ prawie nie pozwala planiście zrobić nic głupiego i na siłę przenieść na przykład jeden intensywny wątek obliczeń w przeglądarce do „słabego” klastra Cortex-A53 działającego na niskiej częstotliwości. To wyjaśnia marginalną zauważalną różnicę w szybkości codziennych aplikacji po przejściu z chipów Snapdragon 805/801 na 810/808, pomimo wyraźnej przewagi tego ostatniego w benchmarkach.

Wraz z wydaniem Snapdragona 820 wszystko wróciło do normy. Dostajemy cztery „grube” rdzenie, które zapewniają wysoką wydajność nawet przy niskich częstotliwościach, a praca z urządzeniem na nowej platformie sprzętowej naprawdę bardzo różni się od starszych generacji, widać to wyraźnie nawet gołym okiem korzystając z benchmarków.

Teoria

Skalowalność

Mamy więc czterordzeniowy procesor. Spróbujmy podejść do sprawy z dystansem i ocenić skalowalność w najbardziej prymitywny sposób – korzystając z benchmarku GeekBench. Dlaczego on? Wiemy, że wyniki pracy w trybie pojedynczego rdzenia doskonale skalują się w zależności od liczby zastosowanych rdzeni, niemal proporcjonalnie, jeśli pozwala na to chłodzenie:

I w ogóle jest to całkowicie adekwatny benchmark, który wraz z pojawieniem się czwartej wersji zmusza do bezlitosnego dławienia nowoczesnych SoC, ale teraz nie o to chodzi. Jeśli zbierzemy wyniki testów smartfonów opartych na Snapdragonie 820, przeprowadzonych w naszym laboratorium, otrzymamy następujący obraz:

A ponieważ w tym przypadku throttling nas nie interesuje, odpowiednia jest tutaj trzecia wersja programu. Jak widać, skalowalność wyraźnie nie jest czterokrotna, ani nawet trzykrotna. Ale tego układu również nie można uznać za układ dwurdzeniowy. Wydaje się, że tak właśnie powinno być – jeśli zastosujemy cztery rdzenie na raz, to w najlepszym przypadku będą one pracować z częstotliwością 1,6 GHz, czyli z maksymalną częstotliwością „wolnej” pary rdzeni. Albo nie?

Recenzja Snapdragona 820 | Wstęp

Branża mobilna była zaskoczona, gdy Apple zaczął dostarczać iPhone'a 5s ze specjalnie zaprojektowanym 64-bitowym procesorem. Przejście na wersję 64-bitową było nieuniknione, ale nikt nie spodziewał się, że Apple zrobi to tak szybko. Niedaleko w tyle pozostał Qualcomm, którego 64-bitowy procesor był tylko jednym z punktów na mapie drogowej firmy. Ze względu na brak własnego rdzenia, Qualcomm do swojego flagowego procesora zastosował standardowe rdzenie ARM Cortex-A53 i Cortex-A57 Snapdragona 810, który ukazał się w zeszłym roku.

Ponieważ początkowe warunki pracy były dalekie od ideału, wynik był odległy od idealnego SoC. Jeszcze przed oficjalną premierą Snapdragona 810 Krążyły pogłoski o przegrzaniu i problemach z kontrolerem pamięci. Nasze własne testy potwierdziły informację o przegrzaniu, które było efektem wypuszczenia w TSMC energochłonnego rdzenia A57 w technologii 20 nm. Poza tym nie widzieliśmy jeszcze układu 810 wykorzystującego całą dostępną przepustowość pamięci LPDDR4-1600, nawet w wersji 2.1.

Ale choć 810. SoC był tylko „kamieniem probierczym”, okazało się, że nie jest tak źle. GPU Adreno 430 stał się szybszy niż Adreno 420 na platformie Snapdragona 805 chip był w stanie utrzymać wiodącą pozycję Qualcomm w wydajności ALU, a szybszy modem LTE kategorii 9 X10 znalazł się bliżej procesora.

Jednak SoC 810 wydaje się jedynie rozczarowujący. Nadmierne dławienie termiczne obniżało wydajność, powodując, że rdzenie A57 pozostawały bezczynne i bez obciążenia. W niektórych przypadkach starsze układy Snapdragon 801 i 805, a także średniej klasy układy A53 oferowały równoważną lub lepszą wydajność. Pozycja dla flagowego produktu była nie do pozazdroszczenia.

Z nowym chipem Snapdragona 820 i pierwszy zastrzeżony 64-bitowy procesor obliczeniowy Kryo, Qualcomm ma nadzieję przezwyciężyć te niedociągnięcia. Jednak cel Snapdragona 820 nie polega tylko na zwiększaniu produktywności. Zapewnia innowacyjne doświadczenia użytkownika, wykorzystując heterogeniczne przetwarzanie, które łączy unikalne możliwości każdego procesora — procesora, procesora graficznego, procesora DSP i dostawcy usług internetowych — w celu maksymalizacji wydajności i minimalizacji zużycia energii. Docelowymi zastosowaniami są wizja maszynowa, zaawansowane technologie obrazowania i rzeczywistość wirtualna.

Nowe umiejętności były w dużej mierze możliwe dzięki Zeroth(Angielski) — API uczenia maszynowego i wizji, z którego programiści mogą korzystać Snapdragona 820. Qualcomm nazywa to „platformą obliczeń kognitywnych”, która w jeszcze większym stopniu ulepszy możliwości wirtualnych asystentów na smartfonach, a także wszelkie elementy sugerujące inteligencję podobną do ludzkiej. Jednym ze sposobów osiągnięcia tego jest naśladowanie sposobu, w jaki ludzie uczą się poprzez pozytywną motywację. Już teraz widać początki inteligentnych zachowań urządzeń mobilnych, które jednak wykorzystują moc obliczeniową systemów chmurowych. Qualcomm uważa jednak, że wraz z pojawieniem się układu SoC 820 przetwarzanie to może teraz odbywać się lokalnie na urządzeniu, zwiększając w ten sposób prywatność, ponieważ wszystkie unikalne dane użytkownika nie będą przetwarzane na serwerach innych osób.

Technologia Qualcomm Scene Detect to aplikacja do widzenia maszynowego firmy Zeroth. Korzystając z obliczeń heterogenicznych, wykorzystuje sieci neuronowe do wykrywania scen, rozpoznawania obiektów i dopasowywania wzorców obrazów nieruchomych i wideo z kamery urządzenia. Technologia ta ma wiele zastosowań, w tym automatyczne dodawanie podpisów do zdjęć w celu łatwiejszego wyszukiwania i rzeczywistość rozszerzona. Powyższy film prezentuje główne możliwości tego systemu.