Qualcomm Snapdragon 410: первый 64-разрядный процессор

ARM Holdings не так давно сообщала, что первые 64-разрядные мобильные процессоры с системой команд ARMv8 появятся в 2014 году. Так и случилось: Qualcomm Technologies официально анонсировала такой кристалл — MSM8916 Snapdragon 410.

Учитывая, что Google пока не подготовила 64-разрядной редакции мобильной операционной системы Android, выпуск мобильных устройств на базе 64-разрядного процессора — по большей части маркетинговый ход в попытках успеть за Apple, которая первой предложила такой смартфон в лице iPhone 5S. Опять же сейчас в портфеле ARM из 64-разрядных наиболее целостно и глубоко проработан проект Cortex-A53, продолжателя Cortex-A5 и Cortex-A7, вот почему первый 64-разрядный кристалл авторства Qualcomm нацелен на массовый рынок, а не сегмент топовых девайсов — как если бы американская фирма предложила чип уровня Snapdragon 600 или Snapdragon 800.

Итак, Qualcomm MSM8916 Snapdragon 410 составлен из четырех ядер ARM Cortex-A53, работающих на тактовой частоте 1,2-1,4 ГГц. Чипсет, построенный на 28-нм LP-техпроцессе, интегрирует одноканальный 64-разрядный интерфейс оперативной памяти LPDDR2 или LPDDR3, видеографику Adreno 306 и сотовый модем класса 9x25 (поддерживает LTE Category 4 и DC-HSPA+).

Следует понимать, что установка четырех ядер обусловлена желанием OEM-производителей мобильных устройств продвигать свои изделия на развивающихся рынках, впрочем, куда интереснее было бы увидеть только два ядра Cortex-A53, но с более высокими тактовыми частотами.

Qualcomm отметила в пресс-релизе, что «Snapdragon 410 станет первым из множества грядущих 64-разрядных процессоров, помогающих в переходе мобильной экосистемы на 64-разрядныые вычисления. Новинка ориентирована на бюджетные 4G-смартфоны по цене до 150 долларов».

Имейте в виду, что Qualcomm уже давно эксплуатирует смесь ядер разработки ARM и собственной. Линейка Snapdragon 400 включает как процессоры на базе микроархитектуры ARM Cortex-A7, так и Qualcomm Krait. Вот почему использование Cortex-A53 в Snapdragon 410 не является чем-то необычным. Не исключено, в более высококлассных кристаллах будут применены собственные наработки, характеризующиеся рядом фирменных возможностей: есть надежда, на появление 64-разрядных Krait-реализаций.

Как бы то ни было, Cortex-53 авторства ARM кажется хорошим выбором для Qualcomm. Эта микроархитектура гораздо быстрее Cortex-A5 и Cortex-A7, и причем делает упор на чрезвычайно бережное отношение к энергопотреблению, что критично для смартфонов, традиционно ограниченных в емкости батареи.

Видеографическая подсистема Adreno 306 является вариантом Adreno 305 в составе Snapdragon 400 — кристаллы MSM8x28 и MSM8x26.

Snapdragon 410 несет обновленный процессор обработки изображений (IPS), который добавил поддержку камер с разрешающей способностью до 13 мегапикселей.

Snapdragon 410 включает сотовый модем Qualcomm 9x25, уже установленный в MSM8974 Snapdragon 800: работа в сетях LTE Category 4, DC-HSPA+ и унаследованных 3G- и 2G-радиоинтерфейсах. Из прочего: беспроводные коммуникации NFC, GPS + ГЛОНАСС + китайский стандарт BeiDou, Wi-Fi, Bluetooth и FM-радио, а также поддержка конфигураций с двумя и тремя СИМ-картами.

Qualcomm собирается организовать поставки образцов Snapdragon 410 в первой половине 2014 года, тогда как коммерческие устройства будут готовы во втором полугодии. Учитывая столь агрессивный план, Snapdragon 410 вполне по силам стать одним из первых, если не самым первым, мобильным процессором на базе Cortex-A53.

Разбирая суть ARM Cortex-A53, остановимся на следующем. Речь идет о микроархитектуре процессора с одновременным за такт запуском двух команд или инструкций, причем в порядке очереди — точно так, как в Cortex-A7. Пусть ширина шины не изменилась, но Cortex-A53 более гибок в том, как инструкции совместно обрабатываются: читай, ветвление, загрузка и выгрузка команд, вычисления с плавающей запятой, NEON-команды и т. п. — попарно из обоих декодирующих путей.

Cortex-A53 полностью ISA-совместим с грядущим Cortex-A57, то есть A53 является первым процессором ARMv8 LITTLE для использования в конфигурации big.LITTLE в связке с A57. Другими словами, начинается разговор о внедрении сочетания A53 и A57 в одном кристалле — точно так же сделано в случае с нынешними A7 и A15.

Полная глубина конвейера не изменилась в сравнении с Cortex-A7. Мы по-прежнему имеем дело с 8-стадийным конвейером: 3-этапный конвейер выборки плюс 5-этапный конвейер декодирования и исполнения для целочисленных вычислений либо 7-этапный — для вычислений с плавающей запятой или NEON-команд (ускоряют обработку медиаданных и сигналы). Большинство инструкций исполняются за один такт, а вот механизм предсказания ветвлений серьезно усовершенствован (даже сильнее, чем в Cortex-A12) с целью увеличения производительности. Кроме того, слегка модернизирован внутренний буфер, что расширяет пропускную способность канала передачи данных.

Всё вышесказанное наделяет Cortex-A53 максимальной скоростью из тех решений, которые не располагают исполнением с изменением последовательности команд — совокупностью методов, позволяющих передавать инструкции в исполнительные блоки в порядке, отличном от предписанного программой. Ниже приведены сравнительные с Cortex-A5 и Cortex-A7 показатели производительности Cortex-A53 на уровне ядра в режиме AArch32:

Даже без учета любых подвижек от внедрения новых инструкций или 64-разрядности Cortex-A53 собирается стать существенно быстрее предшественников. В таблицу добавлены гипотетические SPECint2000-показатели для 1,2-ГГц Cortex-A9, выталкивающие производительность Cortex-A53 в еще лучшие перспективы. На одинаковых тактовых частотах следует надеяться на усиление скорострельности в сравнении с Cortex-A9r4 (четвертая ревизия), но последний всё же способен достигать более высоких частот (например, 2,3-ГГц для Cortex-A9 r4p1 в Nvidia Tegra 4i).

ARM добавила ряд усовершенствований в то, что касается энергоэффективности, преследуя цель в 130 мВатт энергопотребления для одноядерных вычислений в рамках 28-нм технологического HPM-процесса. Ожидается, что 28-нм LP-база в Cortex-A53 будет демонстрировать чуть большие показатели энергопотребления, но всё равно мы говорим о чрезвычайно бережных подходах.

Время покажет, на что способны процессоры ARM Cortex-A53. Но уже ясно, что перед нами — мощная и компактная микроархитектура, которую между тем хочется лицезреть на более высоких тактовых частотах, нужных для ее использования в высококлассных устройствах. И всё же наиболее очевидное применение Cortex-A53 видится в изделиях уровня Moto G, сейчас строящегося вокруг 32-разрядного Cortex-A7. Так что можно смело предрекать появление продолжателя Motorola-смартфона: четыре ядра Cortex-A53 и поддержка LTE-связи окажутся приятным дополнением при сохранении скромного ценника.

По материалам AnandTech

© СОТОВИК