Arm представила новые графические чипы mali

Обработка фото-видео

ISP Spectra 480 внутри Snapdragon 870 5G, как известно, довольно впечатляет, основываясь на обзорах и сравнениях телефонов, работающих на Snapdragon 865/865 Plus. Он поддерживает камеры 200MP, запись видео 8K и захват видео HEIF.

Imaqiq Camera HDR-ISP от MediaTek также имеет несколько хитростей в рукаве. Пятиъядерный интернет-провайдер обеспечивает поддержку фотографий 200MP, ступенчатой ​​записи видео 4K HDR, которая может похвастаться расширенным динамическим диапазоном на 40% и объединением трех экспозиций в реальном времени. MediaTek также сообщает, что он поддерживает видео с эффектом боке, сегментацию AI с несколькими людьми и ночной снимок AI-Panorama. Ночные снимки теперь на 20% быстрее. К сожалению, до сих пор нет поддержки записи видео 8K

Как интерпретировать счет?

Мы классифицировали графические процессоры в следующем диапазоне, чтобы сделать оценки более значимыми.
Выше 100Обеспечивает наилучшую игровую производительность в смартфонах. Если вы хотите приобрести телефон с дисплеем 1440p или 2160p, убедитесь, что графический процессор набирает более 100 баллов, чтобы обеспечить наилучшие игровые возможности. PUBG Mobile и Fortnite можно играть на высоких настройках.

Между 90-100Телефоны Android в этом диапазоне официально поддерживают Fortnite Mobile. Стремитесь к этому диапазону для лучшего игрового опыта 1080p.

Между 60-89Хорошая игровая производительность в 1080p. В большинство тяжелых игр можно играть без задержек или других проблем. PUBG Mobile может работать на низких / средних настройках.

Между 50-59Достойная производительность в играх 1080p и отличная производительность на дисплеях 720p. PUBG Mobile можно играть на низких настройках.

Ниже 50Игровая производительность в этом диапазоне ниже среднего. Большинство игр все еще можно играть в 720p. PUBG Mobile может работать на некоторых телефонах при низких настройках.Этот диапазон подходит только для казуальных игр с разрешением 720pВот краткое описание различных брендов графических процессоров, которые вы видите на рынке смартфонов. Графические процессоры Mali можно увидеть в SOC MediaTek, HiSilicon Kirin и Exynos, в то время как графические процессоры Adreno разработаны Qualcomm для процессоров Snapdragon.

АРМ Mali

ARM Holdings также лицензирует архитектуру Mali GPU для различных производителей микросхем, таких как Huawei HiSilicon, MediaTek и Samsung. Эти компании включают Мали Архитектура и внедряют ее в своих SOC. Они часто реализуют различные варианты графического процессора, которые могут иметь разные ядра и частоту.Число позади Mali Chip представляет количество процессорных единиц или ядер. Например, «Mali-T880 MP12» имеет 12 ядер. Хотя архитектура играет большую роль в их производительности, количество ядер и частота также влияют на производительность.По состоянию на 2018 год новейшие графические процессоры Mali значительно отстают от графических процессоров Adreno и Apple по производительности. И это также отражается в наших рейтингах. Это одна из причин того, что производительность GPU чипов Exynos, Kirin и MediaTek отстает по сравнению с Qualcomm Snapdragon и Apple A Series.

Adreno

Графические процессоры Adreno разработаны Qualcomm и используются в их линейке процессоров Snapdragon. Ранее Adreno была известна как Imageon, когда была впервые разработана ATI Technologies (которая впоследствии была приобретена AMD). AMD позже продала это Qualcomm, и они переименовали это в Adreno.С 2018 года графические процессоры Adreno отстают только от Apple по производительности. Из-за впечатляющей производительности графических процессоров Adreno большинство мобильных игроков отдают предпочтение SOC Qualcomm Snapdragon на устройствах Android.

PowerVR

PowerVR принадлежит Imagination Technologies, и они лицензируют свои чипсеты для многих брендов, таких как Apple, MediaTek, Samsung, Intel, Spreadtrum и т. Д. Apple iPhone также использовал графические процессоры PowerVR до своего Apple A10 Fusion SOC.

Графические процессоры Apple

В A11 Bionic и A12 Bionic Apple впервые разработала графический процессор. Производительность этих графических процессоров является выдающейся, и нельзя отрицать тот факт, что Apple делает потрясающую работу со своими SOC.Факторы, влияющие на производительность графического процессораЕсть три основных фактора, которые определяют производительность мобильного графического процессора.

Архитектура процессоров: CISC, RISC, и в чем разница

Ключевое отличие между x86 и ARM кроется в разной архитектуре набора инструкций. По-английски — ISA, Instruction Set Architecture. В основе x86 изначально лежала технология CISC. Это расшифровывается как Complex Instruction Set Command — вычислительная машина со сложным набором инструкций. «Сложность» здесь в том, что в одну инструкцию для процессора может быть заложено сразу несколько действий.

Полвека назад, когда первые процессоры только появились, программисты писали код вручную (сейчас для этого есть компиляторы). Одну сложную команду на старом низкоуровневом языке программирования Assembler написать было гораздо проще, чем множество простых, досконально разъясняющих весь процесс. А еще сложная команда занимала меньше места, потому что код для нее был короче, чем несколько отдельных простых команд

Это было важно, потому что объем памяти в те времена был крайне ограничен, стоила она дорого и работала медленно. Заказчики от этого тоже выигрывали — под любой их запрос можно было придумать специальную команду

Но вот архитектура самого процессора страдала. По мере развития микроэлектроники в чипах с CISC копились команды, которые использовались редко, но все еще были нужны для совместимости со старыми программами. При этом под них резервировалось пространство на кристалле (место, где расположены физические блоки процессора). Это привело к появлению альтернативной технологии RISC, что расшифровывается как Reduced Instruction Set Command — вычислительная машина с сокращенным набором инструкций. Именно она легла в основу процессоров ARM и дала им название: Advanced RISC Machines.

Здесь ставку сделали на простые и наиболее востребованные команды. Да, код поначалу писать было сложнее, поскольку он занимал больше места, но с появлением компиляторов это перестало быть значимым недостатком. Результат — экономия места на кристалле и, как следствие, сокращение нагрева и потребления энергии. Плюс множество других преимуществ.

О видеопроцессоре Mali-V76

Mali-V76 пришел на замену V61, выпущенному в 2020 г. Микросхема предназначена для кодирования/декодирования видеосигнала и, как заявляют разработчики, может с успехом делать это одновременно. Чип обладает на 40% меньшими размерами и вдвое эффективнее при декодировании по сравнению с предшественником.

Новинка способна работать с видео, сжатое кодеками HEVC, VP9, VP8, H.264, AVS+/AVS и др. в формате ультравысокого разрешения 7680 × 4320 пикселей или 8К при комфортных 60 кадрах в секунду. Заявлена поддержка «видеостен»: 4 х 4 в формате 1080p и 60 кадрах в секунду, либо 2 х 2 в формате 2160p и тех же 60 кадрах в секунду.

Вероятные области применения: системы видеонаблюдения, флагманские мобильные гаджеты, системы мультимедиа для дома.

Трансформация ИТ в карантин. Разбор кейсов построения удаленных рабочих мест

• Короткая ссылка
• Распечатать

Графические процессоры Adreno характеристики, сравнение моделей.

Adreno — это графический ускоритель, видеопроцессор, микропроцессорный блок кристалла SoC, отвечающий за обработку графики и вывод картинки на экран. Простыми словами, Adreno — это интегрированная видеокарта в составе мобильных процессоров смартфонов, мини-ПК.

Графический процессор Adreno является интеллектуальной собственностью компании Qualcomm, хорошо известной ныне, как производитель графических процессоров Snapdragon. Графическое ядро имеет свою историю и знаменитые корни. В 2006 году было приобретено AMD, видеоускоритель имел название Imageon и разрабатывался подразделением ATI Technologies (разработчик видеокарт Radeon для ПК). В январе 2009 продано компании Qualcomm и переименовано в Adreno, название видеопроцессора являет собой анаграмму (перестановку букв) бренда Radeon.

Структура графических процессоров блочная (кластерная), основные характеристики Adreno, отвечающие за производительность — это вычислительные блоки (их количество, поколение) и доступная максимальная частота работы. Что имеет непосредственное влияние на пиковую расчётную мощность каждой модели GPU Adreno — GFLOPS (количество операций в секунду с плавающей запятой). Это не является безупречным, безоговорочным мерилом производительности, на 100% характеризующим быстродействие в приложениях, но тем не менее, позволяет увидеть и осознать разницу (пропасть) между устаревшими Adreno 308, бюджетными Adreno 505 и высокопроизводительными Adreno 530, 630.

Немаловажной характеристикой для мобильных процессоров также является техпроцесс (nm), чем меньше нормы производства, тем меньше размер устройства, тепловыделение, энергопотребление, более высокие частотные показатели и производительность. Показательным будет сравнение моделей Adreno 506 и 505 или Adreno 509 и 510, данные в таблице чуть ниже

Основным конкурентом графических ускорителей Qualcomm являются представители микропроцессорной архитектуры ARM — GPU Mali. Рекомендую — сравнить модельные ряды обоих компаний, изучить — рейтинг мобильных процессоров, и лишь затем решать извечную дилемму — видеопроцессор Adreno vs Mali.

Посетителям, начавшим выбор смартфона со знакомства с процессорами и видеокартами, рекомендую прочесть антимаркетинговую подборку советов и правил — как выбрать хороший смартфон по параметрам.

Перспективы ARM

Так на какую архитектуру ставить в итоге, на ARM или х86? Наиболее правильно будет ставить на обе. Сегодня мы живем в условиях переформатирования компьютерного рынка. В 2008 году нетбукам предрекали безоблачное будущее. Дешевые компактные ноутбуки должны были стать основным компьютером для большинства пользователей, особенно на фоне мирового кризиса. Но затем началось восстановление экономики и появился iPad. Теперь королями рынка объявлены планшеты. Однако планшет хорош в качестве развлекательной консоли, но не очень удобен для работы в первую очередь из-за сенсорного ввода – эту статью писать на iPad было бы очень непросто, да и долго. Выдержат ли планшеты проверку временем. Возможно, через пару лет мы придумаем себе новую игрушку.

Но все-таки в мобильном сегменте, там, где не требуется высокой производительности, а активность пользователя в основном ограничена развлечениями, и не связана с работой, ARM выглядят предпочтительнее х86. Они обеспечивают приемлемый уровень производительности, а также большое время автономной работы. Попытки Intel довести до ума Atom пока неудачны. ARM задает новую планку производительности на ватт потребляемой энергии. Скорее всего, в компактных мобильных гаджетах ARM будут пользоваться успехом. На рынке нетбуков они также могут стать лидерами, но здесь все зависит не столько от разработчиков процессоров, сколько от Microsoft и Google. Если первая реализует нормальную поддержку ARM в Windows 8, а вторая доведет до ума Chrome OS. Пока же смартбуки, предложенные Qualcomm, не сделали рынка. Нетбуки на базе х86 устояли.

Прорыв в этом направлении, по задумке ARM должна совершить архитектура Cortex-A15. Компания рекомендует двух- и четырехъядерные процессоры на ее базе с частотой 1.0-2.0 ГГц для домашних развлекательных систем, которые будут объединять воедино медиаплеер, 3D-телевизор и интернет-терминал. Четырехъядерные чипы с частотой 1.5-2.5 ГГц могут стать основой домашних и веб-серверов. Наконец самый амбициозный вариант применения Cortex-A15 — инфраструктура беспроводных сетей. Здесь могут использоваться чипы с четырьмя и более ядрами, частотой 1.5-2.5 ГГц.

Но пока это только планы. Cortex-A15 была представлена ARM в сентябре прошлого года. Cortex-A9 была показана компанией в октябре 2007 года, через два года компания презентовала вариант А9 с возможностью увеличения частоты чипы до 2.0 ГГц. Для сравнения NVIDIA Tegra 2 — одно из самых раскрученных решений на базе Cortex-A9 – увидело свет только в январе прошлого года. Ну а первые гаджеты на его основе пользователи смогли пощупать еще через шесть месяцев.

Первые ARM

Он был крайне простым. Первые чипы ARM даже были лишены команд умножения и деления, которые представлялись набором более простых инструкций. Другой особенностью чипов стали принципы работы с памятью: все операции с данными могли осуществляться только в регистрах. При этом процессор работал с так называемым регистровым окном, то есть мог обращаться лишь к части из всех доступных регистров, которые были в основном универсальными, а их работа зависела от режима, в котором находился процессор. Это позволило в самых первых версиях ARM отказаться от кэша.

Кроме того, упрощая наборы команд, разработчики архитектуры смогли обойтись без ряда других блоков. Например, в первых ARM начисто отсутствовал микрокод, а также модуль выполнения операций с плавающей запятой – FPU. Общее число транзисторов в первом ARM составляло 30 000. В аналогичных х86 их было в несколько раз, а то и на порядок больше. Дополнительная экономия энергии достигается за счет условного выполнения команд. То есть та или иная операция будет выполнена, если в регистре есть соответствующий факт. Это помогает процессору избежать «лишних телодвижений». Все инструкции выполняются последовательно. В результате ARM потерял в производительности, но не существенно, при этом значительно выиграл в энергопотреблении.

Основные принципы построения архитектуры остаются теми же, что и в первых ARM: работа с данными только в регистрах, сокращенный набор команд, минимум дополнительных модулей. Все это обеспечивает архитектуре низкое энергопотребление при относительно высокой производительности.

С целью ее увеличения ARM в течение последних лет внедрила несколько дополнительных наборов инструкций. Наряду с классической ARM, существуют Thumb, Thumb 2, Jazelle. Последняя предназначена для ускорения выполнения Java-кода.

Примечания

1. ↑ 123 limadriver/Hardware Архивная копия от 8 февраля 2012 на Wayback MachineARM — Mali 200 Specifications (англ.)
2. ↑ 12 Specifications — Mali 300 — ARM (англ.)
3. ↑ 12 Specifications — Mali 400 MP — ARM (англ.)
4. ↑ 12 Specifications — Mali-450 MP — ARM (англ.)
5. Specifications — Mali-55 — ARM (неопр.) (22 августа 2013). Архивировано 22 августа 2013 года.
6. Mali Graphics — ARM
7. ↑ 123456789101112131415 в зависимости от количества ядер
8. Mali Graphics plus GPU Compute — ARM
9. Specifications — Mali-T604 — ARM (англ.)
10. ↑ 12 Khronos Group OpenGL and OpenGL ES Taiwan Feb 2012
11. Specifications — Mali-T658 — ARM
12. Specifications — Mali-T622 — ARM
13. Specifications — Mali-T624 — ARM
14. Specifications — Mali-T628 — ARM
15. Specifications — Mali-T678 — ARM
16. AnandTech | ARM Announces 8-core 2nd Gen Mali-T600 GPUs
17. ↑ 123 Limadriver.org:Hardware (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 16 ноября 2012. Архивировано 8 февраля 2012 года.
18. NetLogic Au1300 Архивировано 21 февраля 2012 года.
19. RMI Au1300 Press release
20. Rockchip Licenses a Wide Range of ARM IP for Turnkey Solution Targeting Mass Market, Cost-Effective Android Tablets
21. Hardkernel ODROID-E7 development board Архивировано 15 марта 2012 года.
22. ARM Powered Smartphone Sets New Graphics Benchmark Архивная копия от 6 января 2013 на Wayback Machine on ARM blog (англ.)
23. Samsung Confirms Mali is in the Exynos 5250 Processor — ARM Community Архивная копия от 18 февраля 2013 на Wayback Machine (англ.)
24. Exynos 7 Octa
25. Socle Leopard-6 SoC
26. SC8810 TD-HSPA/TD-SCDMA/EDGE/GPRS/GSM 1GHz Low-Cost Smartphone Platform (англ.). Архивировано 4 декабря 2014 года.
27. SC6820 EDGE/GPRS/GSM 1GHz Low-Cost Smartphone Platform (англ.) (недоступная ссылка). Архивировано 17 октября 2013 года.
28. Spreadtrum SC8819 SC6820 Press release Архивировано 22 июля 2012 года.
29. ST-Ericsson NovaThor product page Архивировано 13 февраля 2012 года.
30. STMicro SPEAr1340 Архивировано 3 июля 2012 года.
31. STMicro STi7108 Press release
32. STMicro STiH416 Press release
33. 2010, ARM Limited: TCC8900 development board Архивировано 27 декабря 2011 года.
34. WonderMedia Prizm WM8950 Press release (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 16 ноября 2012. Архивировано 10 января 2012 года.

Процессоры QUALCOMM Snapdragon таблица производительности

Компания QUALCOMM работает на рынке мобильных технологий продолжительное время и в модельном ряде процессоров, выпускаемых под их торговой маркой, присутствуют следующие продукты:

• Продукция с чипсетом серии 200;
• Продукция с чипсетом серии 400;
• Продукция с чипсетом серии 600;
• Продукция с чипсетом серии 700;
• продукция с чипсетом серии 800;

Каждый чипсет процессоров Snapdragon имеет свои особенности, о которых стоит поговорить отдельно.

Чипсеты Snapdragon серии 200

Обратите внимание! Аббревиатура HD означает поддержку возможности создания фото и видео формата Hight Definition (высокой четкости). Ядра, установленные в процессор Snapdragon, марки Cortex

Ядра, установленные в процессор Snapdragon, марки Cortex.

Сравнение процессоров

На мировом рынке, помимо американских QUALCOMM Snapdragon есть и другие достойные кандидаты, среди которых в рейтинге популярности выделяют продукцию брендов:

Kirin марка процессоров, используемая исключительно в продукции компании Huawei или ее дочерних ответвлений. Exynos принадлежит другому мировому бренду – SAMSUNG и используются не только в фирменной продукции, но и у производителей других брендов. Эти три компании считаются основными конкурентами, и чтобы понять чьи процессоры более мощные, стоить сравнить достоинства и недостатки каждой.

https://youtube.com/watch?v=c_XXMmdtamc

Kirin и Snapdragon

1. Дешевле американских Snapdragon;
2. Хорошо показывают себя по производительности в среднем ценовом сегменте, но уступают в бюджетных и дорогих комплектациях;
3. Характеристики производительности заметно уступают QUALCOMM Snapdragon и если загрузить на них две одинаковые приложения, требующие большое количество ресурсов, Kirin заметно отстает;

Если подводить итоги, сравнивая два бренда, то Кирин подойдет как бюджетная замена Снапдрагон, но потягаться с ним на равных не сможет. Все характеристики производительности у американца выше. Остальным моделям составляет достойную конкуренцию, выдавая хорошие показатели по соотношению цены и качества продукции.

Snapdragon и Exynos

Exynos по отзывам потребителей считаются плохими процессорами и что показательно, сама продукция компании SAMSUNG выпускается с двумя начинками:

• Фирменной, с процессором Exynos;
• Модернизированной, с встроенным чипом от американцев;

Второй вариант пользуется успехом и рекомендуется знающими толк в технике людьми, в то время как первый явно не пользуется популярностью. Кроме того, в бюджетном сегменте Exynos заметно проигрывает другим брендам, например произведенным в Китае. Если вы ищите хорошее устройство, показывающее высокие параметры производительности – Exynos не лучший выбор. Конечно, и у них есть достойные экземпляры, работающие с хорошей частотой, но их откровенно мало, а стоимость выше среднего.

Какому производителю отдать предпочтение личное дело каждого, но при покупке девайсов, работающих на процессорах Snapdragon, вы точно не выкинете деньги на ветер. Да, придется немного переплатить, но эти деньги окупятся сполна в дальнейшем.

Процессор Amlogic S905X3 + видеоускоритель Mali-G31.

На 2020 и 2021 годы, конечно же, это самые популярные у покупателей модели. Смарт ТВ приставки на данной начинке отличаются относительной дешевизной и при этом обладают внушительными характеристиками. Поддерживают просмотр 4K видео в 60 fps, тянут тяжелые торрент фильмы и современные андроид игры. У многих моделей имеется поддержка качественного звука Dolby Digital Plus, DTS и др.

Обладание такими возможностями предопределило и некоторые усовершенствования в железе. Например, в отличии от моделей прошлых лет, современные тв приставки в обязательном порядке снабжаются быстрыми портами USB 3.0 и скоростными модулями WiFi с поддержкой диапазона 5Ghz. Всё для удобного просмотра 4K контента по сети и с внешних носителей.

Количество ядер:	4
Разрядность:	64 бит
Ядро:	ARM Cortex A55

Популярные модели на данной начинке:

• Ugoos X3 Pro, X3 Plus, X3 Cube
• A95X F3
• X96 MAX Plus
• Mecool KM1
• Mecool K5
• Tanix TX3
• Magicsee N5 Max
• Tox1

Особенности ARM Cortex-A75

Производительное процессорное ядро ARM Cortex-A75 обеспечивает значительный прирост производительности и энергоэффективности по сравнению со своими предшественниками Cortex-A72 и Cortex-A73. Чип обладает улучшенной примерно на 20% производительностью при работе с целыми числами, значительными улучшениями при работе с числами с плавающей запятой и задачами с большой нагрузкой на подсистему памяти. 

Юные инновации: будут ли в России развивать детское изобретательство?
Инновации для промышленности

Для процессора Cortex-A75 характерна пиковая производительность при однопоточных нагрузках благодаря наличию симметричного трехстороннего суперскалярного конвейера варьируемой длины с полностью произвольной (out-of-order) выборкой команд. 

Ядра Cortex-A75 обладают распределенным кластером кэша L3, поддержкой асинхронных частот и практически независимых напряжений питания для различных ядер внутри многоядерного процессора или кластера. Ядра Cortex-A75 также оснащены отдельной кэш-памятью L2 на каждое ядро с уменьшенной вдвое латентностью по сравнению со своими предшественниками.

В сочетании с распределенным модулем DynamIQ (DynamIQ Shared Unit, DSU), процессор Cortex-A75 позволяет обеспечить необходимый уровень производительности для широкого спектра системы и рынков – от смартфонов и умных домов до серверов и автомобильной электроники.

Благодаря базовому исполнению на уровне микроархитектуры ARMv8-A, вычислительные ядра Cortex-A75 обладают полной обратной совместимостью со всей экосистемой операционных систем, инструментов и приложений, разработанных для этой платформы, обеспечивая в то же время новые возможности для разработчиков систем с искусственным интеллектом. 

Новое – хорошо забытое старое

Журналисты вслед за пиарщиками ARM нередко преподносят эту архитектуру как нечто совершенно новое, что должно похоронить убеленную сединами х86.

На самом деле ARM и х86, на базе которой построены процессоры Intel, AMD и VIA, устанавливаемые в ноутбуки и настольные ПК, практически ровесники. Первый чип х86 увидел свет в 1978 году. Проект ARM официально стартовал в 1983, но при этом базировался на разработках, которые велись практически одновременно с созданием х86.

Первые ARM впечатляли своим изяществом специалистов, но со своей относительной низкой производительностью не могли бы завоевать рынок, который требовал высоких скоростей и не обращал внимание на эффективность работы. Должны были сложиться определенные условия, чтобы популярность ARM резко пошла вверх

На рубеже восьмидесятых и девяностых с их относительно недорогой нефтью были востребованы огромные внедорожники с мощными 6-литровыми двигателями. Мало кого интересовали электромобили. Но в наше время, когда баррель нефти стоит больше $100, большие машины с прожорливыми движками нужны только богатым, остальные спешат пересесть на экономичные автомобили. Похожее случилось и с ARM. Когда встал вопрос мобильности и экономичности, архитектура оказалась сверхвостребованной.

Особенности процессоров NVIDIA, TI, Qualcomm, Marvell

Лицензируя ARM направо и налево, разработчики усиливали позиции своей архитектуры за счет компетенций партнеров. Классическим примером в данном случае можно считать NVIDIA Tegra. Эта линейка систем-на-чипе имеет в основе архитектуру ARM, но у NVIDIA уже были свои весьма серьезные наработки в области трехмерной графики и системной логики.

NVIDIA Tegra

ARM дает своим лицензиарам широкие полномочия по переработке архитектуры. Соответственно инженеры NVIDIA получили возможность совместить в Tegra сильные стороны ARM (вычисления CPU) и собственной продукции – работа с трехмерной графикой и т.д. В результате Tegra обладают высочайшей для своего класса процессоров производительностью в 3D. Они на 25-30% быстрее PowerVR, используемых Samsung и Texas Instruments, а также почти в два раза превосходят Adreno, разработку Qualcomm.

Другие производители процессоров на базе архитектуры ARM усиливают те или иные дополнительные блоки, совершенствуют чипы, чтобы добиться более высоких частот и производительности.

Qualcomm Snapdragon

Например, Qualcomm не использует референсный дизайн ARM. Инженеры компании серьезно переработали его и назвали Scorpio – именно он лежит в основе чипов Snapdragon. Отчасти дизайн был переработан с целью освоения более тонких техпроцессов, чем предусмотрено стандартным IP ARM. В результате первые Snapdragon выпускались по нормам 45 нм, что обеспечило им более высокие частоты. А новое поколение этих процессоров с заявленными 2.5 ГГц и вовсе может стать самым быстрым среди аналогов на базе ARM Cortex-A9. Также Qualcomm применяет собственное графическое ядро Adreno, созданное на базе разработок, приобретенных у AMD. Так что в некотором роде Snapdragon и Tegra – враги на генетическом уровне.

Samsung Hummingbird

Samsung при создании Hummingbird также пошла по пути оптимизации архитектуры. Корейцы совместно с компанией Intrinsity изменили логику, благодаря чему сократилось количество инструкций необходимых для выполнения некоторых операций. Таким образом удалось выиграть 5-10% производительности. Кроме того, был добавлен динамический кэш второго уровня и мультимедийное расширение ARM NEON. В качестве графического модуля корейцы использовали PowerVR SGX540.

Процессор OMAP 4 производства Texas Instruments

Texas Instruments в новых сериях OMAP на базе архитектуры ARM Cortex-A добавила специальный модуль IVA, ответственный за ускорение обработки изображений. Он позволяет быстрее обрабатывать данные, поступающие с сенсора встроенной камере. Кроме того, он подключен к ISP и содействует ускорению видео. В OMAP также применяется графика PowerVR.

Apple A4

Apple A4 обладает большим кэшем в 512 Кбайт, в нем используется графика PowerVR, а само ARM-ядро построено на базе варианта архитектуры, переработанного Samsung.

Apple A5

Двухъядерный Apple A5, дебютировавший в iPad 2 в начале 2011 года, базируется на архитектуре ARM Cortex-A9, также, как и в предыдущий раз оптимизированной Samsung. По сравнению с А4 новый чип обладает удвоенным объемом кэш-памяти второго уровня — его увеличили до 1 Мбайт. Процессор содержит двухканальный контроллер оперативной памяти, обладает улучшенным видеоблоком. В результате его производительность в некоторых задачах вдвое выше, чем у Apple A4.

Marvell предлагает чипы на базе собственной архитектуры Sheeva, которая при ближайшем рассмотрении оказывается гибридом XScale, некогда купленной у Intel, и ARM. Данные чипы обладают большим по сравнению с аналогами объемом кэш-памяти, снабжены специальным мультимедийным модулем.

Сейчас лицензиаты ARM производят только чипы на базе архитектуры ARM Cortex-A9. При этом, хотя она и позволяет создавать четырехъядерные варианты, NVIDIA, Apple, Texas Instruments и другие пока ограничиваются моделями с одним или двумя ядрами. Кроме того, чипы работают на частоте до 1.5 ГГц. Cortex-A9 позволяет делать двухгигагерцовые процессоры, но опять же производители не стремятся быстро наращивать частоты — ведь пока рынку хватит и двухъядерников на 1.5 ГГц.

По-настоящему многоядерными должны стать процессоры на базе Cortex-A15, но они если и анонсированы, то на бумаге. Их появления в кремнии стоит ожидать в следующем году.

Современные процессоры лицензиатов ARM на базе Cortex-A9:

Имя им легион

Acorn изначально не собиралась становиться игроком процессорного рынка. Задачей проекта ARM должно было стать создание чипа собственного производства для выпуска компьютеров – именно создание ПК в Acorn считали своим основным бизнесом.

Apple Newton и Apple iPhone

Из группы разработчиков ARM превратилась в компанию, благодаря Apple. В 1990 году Apple совместно с VLSI и Acorn начала разработку экономичного процессора для первого карманного компьютера Newton. Для этих целей и была создана отдельная компания, получившая имя внутреннего проекта Acorn – ARM.

При участии Apple была создан процессор ARM6, наиболее близкий к современным чипам английского разработчика. В то же время компания DEC смогла запатентовать архитектуру ARM6 и начала выпуск чипов под маркой StrongARM. Спустя пару лет, технологии перешли к Intel в рамках очередного патентной спора. Микропроцессорный гигант создал на основе ARM свой аналог – процессор XScale. Но в середине предыдущего десятилетия Intel избавилась от этого «непрофильного актива», сосредоточившись исключительно на х86. XScale перекочевал в руки Marvell, которая уже лицензировала ARM.

Новоявленная миру ARM на первых порах была не в состоянии заниматься производством процессорам. Ее руководство выбрало другой способ зарабатывания денег. Архитектура ARM отличалась простотой и гибкостью. Ядро на первых порах было лишено даже кэша, поэтому впоследствии дополнительные модули, включая FPU, контроллеры не тесно интегрировались в процессор, а как бы навешивались на основу.

Соответственно, ARM получил в руки интеллектуальный конструктор, который позволял технологически развитым компаниям создавать процессоры или микроконтроллеры под свои нужды. Делается это при помощи так называемых сопроцессоров, которые могут расширять стандартную функциональность. Всего архитектура поддерживает до 16 сопроцессоров (номера от 0 до 15), но номер 15 зарезервирован под сопроцессор, выполняющий функции управления кэшем и памятью.

Периферийные устройства подключаются к чипу ARM, отображая свои регистры в пространстве памяти процессора или сопроцессора. К примеру, чип для обработки изображений может состоять из сравнительно простого ядра на базе ARM7TDMI и из сопроцессора, обеспечивающего декодирование HDTV-сигнала.

ARM начала лицензировать свою архитектуру. Воплощением ее в кремнии занимались уже другие компании, среди них Texas Instruments, Marvell, Qualcomm, Freescale, но и также совсем непрофильные вроде Samsung, Nokia, Nintendo или Canon.

Отсутствие собственных фабрик, а также внушительные лицензионные отчисления позволили ARM быть более гибкой в разработке новых версий архитектуры. Компания пекла их как горячие пирожки, выходя в новые ниши. Помимо смартфонов и планшетов, архитектура задействована в специализированных процессорах, например, в GPS-навигаторах, цифровых фотоаппаратах и видеокамерах. На ее базе создаются промышленные контроллеры и другие чипы для встраиваемых систем.

Система лицензирования ARM представляет собой настоящий гипермаркет микроэлектроники. Компания лицензирует не только новые, но и устаревшие архитектуры. Последние могут быть использованы для создания микроконтроллеров или чипов для недорогих устройств. Естественно, уровень лицензионных отчислений зависит от степени новизны и сложности интересующего производителя варианта архитектуры. Традиционно техпроцессы, под которые ARM разрабатывает процессоры, отстают на 1-2 шага от тех, что считаются актуальными для х86. Высокая энергоэффективность архитектуры делает ее менее зависимой от перехода на новые технормы. Intel и AMD стремятся делать более «тонкие» чипы, чтобы наращивать частоты и количество ядер при сохранении физических размеров и энергопотребления. ARM изначально обладает меньшими требованиями к питанию, а также выдает больший уровень производительности на один ватт.

x86 – главный соперник

х86 – представитель CISC-архитектур. В них используется полный набор команд. Одна инструкция в данном случае выполняет несколько низкоуровневых операций. Программный код, в отличие от ARM, компактнее, но выполняется не столь быстро и требует больших ресурсов. Кроме того, с самого начала х86 оснащались всеми необходимыми блоками, что предполагало как их универсальность, так и прожорливость. Дополнительная энергия тратилась на безусловное, параллельное выполнение команд. Это позволяет достичь преимущества в скорости, но некоторые операции при этом выполняются вхолостую, так как не удовлетворяют предыдущим условиям.

Такими были классические х86, но, уже начиная с 80486, Intel де-факто создала внутреннее RISC-ядро, которое выполняло CISC-инструкции, предварительно разложенные на более простые команды. Такую же конструкцию имеют современные процессоры Intel и AMD.