Mobiliųjų lustų gamintojai: pagrindiniai elementai

Nors galite teigti, kad stalinių ir nešiojamųjų kompiuterių procesorių rinka pastaruoju metu tapo gana ribota ir nuspėjama, mobiliųjų telefonų ir planšetinių kompiuterių programų procesorių rinka išlieka nepaprastai gyvybinga, turinti daugiau nei tuziną konkurentų. Šie procesoriai juda gana greitai, o praėjusiais metais didelė naujovė - keturių branduolių programų procesoriai - tapo įprasta šiais metais.

Aš stebėjau, kur vadovauja perdirbėjai ir kaip jie turėtų vystytis per ateinančius metus. Kituose kituose įrašuose parašysiu apie konkrečius procesorius, tačiau pradėkime nuo komponentų, kurie patenka į lustus.

Pagrindiniai statybiniai blokai

Visuose mobiliuosiuose procesoriuose yra tiek CPU, tiek grafikos branduoliai; daugumoje jų yra kai kurios ryšio funkcijos ir (arba) pagrindinės juostos aparatūra, skirta prisijungti prie mobiliojo tinklo. (Net tada telefonams paprastai reikalingas atskiras RF lustas, skirtas jungtims, ir atskiras ryšio lustas tokiems dalykams kaip „Wi-Fi“ ir „Bluetooth“.)

Viena iš priežasčių, kodėl mobiliojoje erdvėje yra tiek daug konkurencijos, yra tai, kad didžioji dauguma telefonų ir planšetinių kompiuterių procesorių yra sukurti remiantis tam tikra ARM architektūros iteracija, naudojant branduolius, kuriuos pats „ARM Holdings“ suprojektuoja, arba pasirinktinius branduolius, kurie buvo sukurti naudojant „architektūros licencija“, visų pirma įskaitant „Qualcomm“ (su „Krait“ branduoliu) ir „Apple“ mobiliojoje erdvėje.

Žinoma, yra ir konkuruojančių architektūrų. „Intel“ bando stumti x86 architektūrą, kuri buvo tokia populiari staliniuose ir nešiojamuosiuose kompiuteriuose, o „Imagination Technologies“ taip pat turi neseniai įsigytą MIPS architektūrą (plačiau apie tai vėliau). Vis dėlto mobiliųjų procesoriaus branduolių rinkoje ARM iš tikrųjų dominuoja.

Grafika yra šiek tiek įvairesnė. Labiausiai žinomas trečiosios šalies grafikos IP tiekėjas yra „Imagination Technologies“. Jo „Power VR“ šeima naudojama įvairiems procesoriams, įskaitant „Intel“ ir „Apple“. ARM konkuruoja su savo „Mali“ grafikos branduolių šeima ir daugybė lustų gamintojų sukuria savo grafiką, įskaitant „Qualcomm“ su savo „Adreno“ grafika ir „Nvidia“ su savo „GeForce“ grafika.

ARM šerdys visur

ARM iš tikrųjų gamina daugybę skirtingų branduolių, pradedant nuo mažų šerdžių, naudojamų įvairiuose įrenginiuose, ir baigiant „Cortex“ serijomis, kurios paprastai matomos mobiliuosiuose procesoriuose. Netgi čia yra daugybė pasirinkimų, pradedant „Cortex-A9“ (naudojama daugumoje šių dienų telefonų) ir baigiant naujuoju galingesniu „Cortex-A15“ ir mažyčiu, energiją taupančiu „Cortex-A7“.

„Cortex-A9“ pastaruosius keletą metų buvo daugelio trečiųjų šalių programų branduolių širdis, nors šiais metais daugelis programų procesorių gamintojų pereina prie naujų dizainų. Daugelis jų remiasi „Cortex-A15“, kuris buvo sukurtas didesniam našumui, ir (arba) „Cortex-A7“, kuris buvo skirtas naudoti mažiau energijos. A15 turi 40 bitų fizinę adresų erdvę, nors atskiros gijos gali pasiekti tik 32 bitų, ir ji siūlo naują architektūrą, kuri turėtų būti galingesnė. „Broadcom“, „Nvidia“, „Samsung“, „ST-Ericsson“ ir „Texas Instruments“ paskelbė planus, skirtus procesoriams, naudojantiems šį branduolį.

„Cortex-A7“ yra įdomus, nes buvo sukurtas sunaudoti žymiai mažiau energijos ir būti žymiai mažesnis nei „Cortex-A9“. Kaip matote aukščiau pateiktoje diagramoje, „Cortex-A7“ 28 nm įgyvendinimas gali būti mažas - mažesnis nei pusė kvadratinio milimetro - ir naudoti tik apie trečdalį 40 nm „Cortex-A9“ galios. Nors ji gali šiek tiek skirtis atsižvelgiant į įgyvendinimą, paprastai tikimasi, kad kiekviena A7 šerdis sunaudoja mažiau kaip 100 milvatų galios, palyginti su 200–300 milvatų galios A9, o iki 500 milvatų - A15.

Tačiau didžiausias ARM postūmis yra tai, ką jis vadina big.LITTLE architektūra, pora A7 ir A15. Tokioje konstrukcijoje lustas kiekvienoje architektūroje gali turėti kelis branduolius, o mažesnės galios branduoliai dažniausiai veikia, o lustas pereina į didesnės galios branduolius, kai jam reikia papildomo našumo, galbūt atliekant sudėtingą skaičiavimą viduje. žaidimą ar net sudėtingą „JavaScript“ tinklalapyje.

Šiuo metu paskelbti kombinuotos architektūros licencijų turėtojai yra CSR, „Fujitsu“, „MediaTek“, „Renesas Mobile“ ir „Samsung Electronics“. Pirmasis pranešimas apie tai buvo „Samsung“ „Exynos 5 Octa“, tačiau kiti pardavėjai, tokie kaip „Renesas“, atrodo, atsilieka. Parodoje ARM pademonstravo, kaip didelis.LITTLE derinys gali taupyti energiją.

„A15“ ir „A7“ seka „Cortex-A57“ ir „A53“, kurie taip pat bus sujungti į „big.LITTLE“ schemą, mažos galios „A53“ veikiant didžiąją laiko dalį, tačiau „A57“ galima naudoti, kai reikia daugiau energijos. Nors šie abu yra 64 bitų procesoriai, iš pradžių jie veiks su 32 bitų operacinėmis sistemomis, kurios negali patenkinti daugiau nei 4 GB, daugeliu atvejų yra 32 bitų procesorių riba. (Šie branduoliai taip pat ras kelią į procesorius, skirtus serverių rinkai, kur reikalinga didesnė atmintis.)

Bet mes matome ne tik vieną požiūrį. Panašu, kad kiekvienas procesorių tiekėjas turi skirtingą požiūrį į savo aukščiausios klasės procesorius. „Samsung“ ir „Renesas“ siūlo keturis A15 ir keturis A7. „Nvidia“ stumia keturis visos galios „A15“ ir mažos galios šerdį. „MediaTek“ ir kiti naudoja tiesiog keturis A7. „ST-Ericsson“ reklamuoja A9 branduolius, tačiau greičiau.

Ir tada yra įmonės, kurios turi „architektūros licencijas“. Tai iš esmės leidžia firmoms sukurti branduolius, turinčius unikalių savybių, tačiau vis tiek suderinamus su ARM architektūra. Ta architektūra - faktiškai instrukcijų rinkinys - pati turėjo daugybę variantų, naudojant A9, A7 ir A15, naudojant visus vadinamuosius ARMv7. Būsimuose A53 ir A57 naudojami naujesni variantai, palaikantys 64 bitų skaičiavimą, žinomi kaip ARMv8.

Daugelis kompanijų turi architektūros licencijas. Turbūt labiausiai žinomas yra „Qualcomm“, kuris naudoja „Krait“ branduolį daugumoje dabartinių procesorių (nors A7 naudoja žemos klasės). „Krait“ yra su ARMv7 suderinamas branduolys. „Marvell“ savo „Armada“ procesorių serijoje kuria savo branduolius. „Apple“ neatskleidžia daugumos informacijos apie savo procesorius, tačiau manoma, kad ji sukūrė savo branduolius „A6“ ir „A6X“ procesoriams, skirtiems „iPhone“ ir „iPad“. Pirmieji procesoriaus branduoliai, suderinami su ARMv8, greičiausiai yra serverio mikroschemose, tokiose kaip „AppliedMicro X-Gene“, tačiau tikėtina, kad daugelis kitų kompanijų, gaminančių ARM suderinamus branduolius, laikysis pavyzdžių. Pavyzdžiui, „Nvidia“ paskelbė ketinanti sukurti savo branduolį pavadinimu „Project Denver“ mobiliajam procesoriui, kuris turėtų pasirodyti 2015 m.

„X86“ ir „MIPS“ alternatyvos

Nors ARM architektūra dominuoja mobiliuosiuose telefonuose ir planšetiniuose kompiuteriuose, yra ir alternatyvų. „Intel“ pastaruoju metu kelia daugiausiai triukšmo, rinkdamasi produktus ir savo „Atom“ šeimos gaires, skirtas mobiliesiems įrenginiams. Bendrovė sausį CES pademonstravo naują procesorių, skirtą žemiausio lygio išmaniųjų telefonų rinkai, pavadinimu „Z2420“ (kodiniu pavadinimu „Lexington“), o „Mobile World Congress“ atidarė savo „Clover Trail +“ platformą, vadovaujamą dviejų branduolių / keturių - sriegis „Atom Z2580“, veikiantis iki 2GHz dažniu.

Nors bendrovė kurį laiką rodydavo „Atom“ telefonus, tik praėjusiais metais tokie telefonai iš tikrųjų pasirodė rinkoje. „Intel“ sako, kad dabar turi 10 mobiliųjų telefonų dizainų, kurių pagrindą sudaro „Atom“ lustas daugiau nei 20-yje šalių, ir rėmėsi tokiomis funkcijomis kaip HDR fotoaparato palaikymas be judesio suliejimo. Dabartiniai „Intel“ „Atom“ procesoriai yra gaminami naudojant 32 nm technologiją, tačiau bendrovė planuoja pereiti prie 22 nm „FinFET“ technologijos, kurią naudoja „Core“ procesoriuose maždaug metų pabaigoje. Žinoma, „Intel“ ilgą laiką dominavo nešiojamųjų kompiuterių segmente ir šiais metais taip pat padarė tam tikrą pažangą naudodama planšetinius kompiuterius „Atom“ ir „Core“ ir konvertuojamus kompiuterius. Kitame įraše aptarsiu išsamią informaciją.

„Intel“ tradicinis „x86“ procesorių konkurentas AMD taip pat dalyvavo „Mobile World Congress“, parodydamas būsimą „Temash“ procesorių, skirtą „Windows“ planšetiniams kompiuteriams ir hibridams. Tai bus galima tiek su dviejų branduolių, tiek su keturių branduolių versija, o AMD demonstravo, kaip ji pralenkė esamą „Clover Trail“ platformą. Numatoma, kad tai bus parengta 2013 m. Pirmąjį pusmetį. AMD dar neturi telefono platformos.

Kita procesoriaus architektūra, kurią matėme mobiliuosiuose įrenginiuose, yra iš MIPS, kurią neseniai įsigijo „Imagination Technologies“. MIPS siūlo tris lygius su „Aptiv“ procesorių branduolių šeima, įskaitant „Pro-Aptiv“ liniją, skirtą programų procesoriams. Vaizduotės pareigūnai pažymi, kad MIPS jau 20 metų parduoda 64 bitų branduolius, ir sako, kad kompanija siekia išsiųsti 25 procentus visų procesoriaus branduolių per ateinančius ketverius-penkerius metus. Šiuo metu didžioji dalis MIPS procesorių patenka į tokias rinkas kaip tinklų kūrimas, infrastruktūra ir priedų rinkiniai, tačiau „Ingenic“ iš tikrųjų sukuria mobiliųjų įrenginių procesorių ir bendrovė tikisi, kad šioje srityje bus akcentuojamas didesnis dėmesys. MIPS neseniai paskelbė naują architektūros versiją, pavadintą V5, ir tikisi pamatyti pradinius lustus vėliau šiais metais.

Grafika: Stulbinantis konkursas

Jei ARM dominavo mobiliųjų programų branduoliuose, „Imagination Technologies“ dominavo mobiliosios grafikos branduoliuose, nors ji ir susidūrė su augančia konkurencija.

Vaizduotė šiandien dažniausiai vaizduojama per „PowerVR 5“ seriją, įskaitant jos 5XT plėtinį, kuris prideda keletą galimybių, leidžiančių „OpenGL ES 3.0“. Šiandien aukščiausias pasirinkimas yra „SGX 544MP4“ - „4“ rodo grafikos branduolių skaičių. Daugelis kompanijų palaiko vaizduotės grafiką, įskaitant „Apple“, „Intel“, „MediaTek“, „ST-Ericsson“, „Ingenic“, „Allwinner“ ir „Texas Instruments“. Nors „Apple“ paprastai to nepatvirtina, dabartiniame „iPad“ A6X procesoriuje yra keturių branduolių „PowerVR SGX 554MP4“ grafika. (Vaizduotė tai parodė savo parodoje „Mobile World Congress“.) Vėliau bendrovė patvirtino, kad „Samsung Exynos 5410 Octa“ taip pat naudoja tą grafiką.

Toliau žengiant į priekį, įmonė reklamuoja „PowerVR 6“ seriją, kuri natūraliai palaikys „DirectX 10“ ir „Open GL ES 3.0“. Tai bus siūloma nuo vieno iki šešių grafikos klasterių, pradedant nuo G6100 ir baigiant aukščiausios klasės 6630. „Imagination“ sako, kad turi 10 VR6 grafikos licencijų.

Vaizduotė taip pat stumia atskiras grafikos galimybes savo „PowerVR“ vaizdo įrašų branduolių pavidalu, į kuriuos įeina vaizdo įrašų dekodavimas ir kodavimas. Bendrovė sako, kad jos licencijos turėtojai išsiuntė daugiau nei 500 milijonų šių branduolių.

Tarp licencijuojamos grafikos, didžiausias „Imagination“ konkurentas yra ARM, siūlantis savo „Mali GPU“ (grafikos apdorojimo įrenginius) branduolius. ARM sako, kad dabar turi 75 licencijas šiam tikslui pasiekti, ir tikisi, kad 2013 m. Kartu su šia technologija atsiųs 240 milijonų procesorių. Visų pirma, bendrovė trimitavo, kaip derinį galima naudoti tokiems dalykams kaip GPU skaičiavimas, kompiuterinės fotografijos demonstravimas, veido aptikimas, ir žaidimus realiuoju laiku.

„Mali“ šeimoje yra keletas gradacijų, įskaitant „Mali-400“ ir -450 šeimas, daugiausia skirtas išmaniesiems telefonams, o „Mali-T600“ šeimai, skirtoms labiau aukštos klasės telefonams.

Tarp kompanijų, naudojančių Malio branduolius, yra „Samsung Electronics“, „Leadcore“, „MediaTek“, „Spreadtrum“, „ST-Ericsson“, „AllWinner“ ir „Rockchip“. Jei pastebėsite, kad vaizduotės sąrašas sutampa, taip yra todėl, kad kai kurios įmonės skirtinguose procesoriuose naudoja skirtingą grafiką.

Bet galbūt didžiausi licencijuojamų grafikos branduolių konkurentai yra unikali grafika, kurią įtraukia daugelis programų procesorių gamintojų. „Qualcomm“ tikriausiai buvo pats sėkmingiausias, plačiai panaudodamas „Adreno“ grafiką savo „Snapdragon“ procesorių šeimoje. Tai taip pat būna skirtingų skonių, atsižvelgiant į rinką, kuriai lustas yra skirtas. „Nvidia“ greičiausiai padarė daugiausiai naudosdama grafiką kaip diferenciatorių, kalbėdama apie savo „GeForce“ grafiką ir kaip ji perėmė savo kompiuterinių žaidimų paveldą ir pritaikė tai mobiliesiems procesoriams. „Broadcom“ taip pat turi savo daugialypės terpės technologiją, žinomą kaip „VideoCore“.

Kitame įraše plačiau aptarsiu konkrečių lustų pardavėjus.