Аналітики з The Linley Group провели дослідження продуктивності системи на кристалі Apple A10 Fusion, першого процесора компанії, що використовує два різних типи обчислювальних ядер загального призначення. Оглядачі виявили, що нові ARMv8-сумісні ядра Apple - Hurricane і Zephyr, на яких базується процесор Apple A10 Fusion, - займають велику площу, але при цьому показують кращу продуктивність, ніж будь-які конкуруючі ядра.
Apple iPhone 7 і Apple A10. Ілюстрація Chipworks
Цілі і засоби
Коли Apple почала розробляти власні системи на кристалі (system-on-chip, SoC) для мобільних пристроїв в кінці минулого десятиліття, компанія ставила перед собою три ключові завдання. По-перше, власні SoC повинні були включати в себе спеціалізовані блоки для прискорення певних робочих навантажень і надання ексклюзивних функціональних можливостей кінцевим пристроям. По-друге, процесори Apple повинні були б гарантувати максимально довгу роботу мобільних пристроїв від одного заряду (частково інтеграція спеціалізованих прискорювачів вже сприяє оптимізації енергоспоживання) і виділяти якомога менше теплової енергії (щоб iPhone були тонше суперників). По-третє, фірмові SoC повинні були бути швидше процесорів від інших компаній, що було б суттєвою перевагою для мобільних пристроїв Apple.
Для ефективного вирішення зазначених завдань в Apple вирішили розробляти власні мікроархітектури на базі наборів команд ARM, що давало можливість не тільки отримати максимальну обчислювальну потужність, але і найбільш точно «заточити» апаратне забезпечення під програмне і навпаки. Оскільки більшість мобільних додатків використовують одно-два ядра загального призначення, Джим Келлер (Jim Keller), який відповідав за розробку процесорних мікроархітектури, і Джоні Сруджі (Johny Srouji), який відповідає за розробку мікросхем в Apple, прийняли рішення сконцентруватися на створенні максимально продуктивних ядер замість створення чіпів з максимальною кількістю ядер. Таким чином, всі 64-разрядрие ядра Apple - Cyclone, Typhoon, Twister - можуть паралельно вибирати і декодувати шість інструкцій за такт, що збільшує розміри ядра, але забезпечує максимальну продуктивність з точки зору кількості виконуваних інструкцій за такт. Крім того, це також дає можливість економити потужність батарейки: «велике» ядро швидше виконає завдання і піде в idle-режим, відключивши шини введення / виводу і пам'яті, в той час як «мале» триматиме включеним всю «обв'язку» у міру обробки даних.
Apple A10 Fusion
Варто зазначити, що до цього року Apple воліла не використовувати гетерогенні процесорні ядра для оптимізації енергоспоживання, як це робив ряд інших розробників SoC. На відміну від попередників, система на кристалі Apple A10 Fusion включає в себе два високопродуктивних ядра загального призначення Hurricane і два економічних ядра загального призначення Zephyr. Спеціальний контролер всередині A10 Fusion динамічно вирішує (можливо, базуючись на виставляються додатками прапорах), яку пару ядер використовувати, але ніколи не використовує всі чотири одночасно.
Порівняння площі різних ядер загального значення. Дані та інфографіка Chipworks
Подробиці про архітектуру нового високопродуктивного обчислювального ядра Apple загального призначення, Hurricane, на сьогоднішній день невідомі. Однак, за даними Chipworks / TechInsights. компанія-розробник в черговий раз вирішила не економити і створило максимально продуктивний пристрій (на 40% швидше попередника, Twister, згідно з даними Apple), яке займає площу 4,18 мм 2. що в рази більше будь-якого високопродуктивного ядра ARMv8-A. Так, площа, яку займає Qualcomm Kryo становить 2,79 мм 2. площа Samsung M1 - 2,06 мм 2. тоді як ARM Cortex-A72 ще менше - 1,54 мм 2. Якщо ж порівнювати розміри Hurricane з попередником, то в наявності деякий зменшення розмірів - 4,18 мм 2 проти 4,5 мм 2 у Twister (за даними Девіда Кантера (David Kanter) з сайту RealWorldTech) внаслідок використання більш «компактного» техпроцесу для виготовлення новинки - CLN16FFC. Істотна площа ядра і більш щільне розміщення транзисторів дозволили Apple реалізувати в Hurricane певні вдосконалення, на зразок поліпшених блоків передбачення переходів, що збільшило підсумкову продуктивність.
За даними The Linley Group, Hurricane істотно випереджає Qualcomm Kryo, Samsung M1 і ARM Cortex-A72 в тому, що стосується продуктивності в одно- і дво поточних робочих навантаженнях тестових додатків Geekbench 3 і Geekbench 4 (TLG використовує усереднені значення двох синтетичних бенчмарків. У таблиці вище представлені дані тільки для GB4). Втім, Qualcomm Snapdragon 820 (2 × Kryo на 2,15 ГГц + 2 × Kryo на 1,59 ГГц), HiSilicon Kirin 955 (4 × ARM Cortex-A72 на 2,5 ГГц і 4 × ARM Cortex-A53 на 1, 8 ГГц) можуть бути швидше Apple A10 Fusion при багатопоточних навантаженнях GB3 і GB4, проте таких відносно небагато в реальному житті.
«Hurricane здуває конкурентів», - написано в звіті The Linley Group. який цитує Tech Trader Daily.
Крім того, The Linley Group говорить, що Apple Hurricane може посперечатися за продуктивністю з ядром Intel Skylake в GB3 / GB4. На жаль, з огляду на характер роботи Geekbench на процесорах x86, порівняння продуктивності ядер ARMv8-A і x86 з використанням цього додатка здається вкрай суперечливим кроком.
Що стосується економічного ядра Apple Zephyr, то і воно істотно більше ARM Cortex-A53: 0,78 мм 2 проти 0,45 мм 2. Чи настільки скромні розміри дозволяють розраховувати на високу продуктивність і архітектурні особливості начебто позачергового виконання інструкцій (out-of -order execution, OOO). Проте, як видно, Apple постаралася максимізувати можливості і продуктивність Zephyr.
Рояль, а не деревина
Беручи до уваги економічні можливості Apple в області побудови мікросхем, досить очевидно, що компанія має всі можливості для інвестицій в майбутнє. Інше питання, що Huawei (HiSilicon) і Samsung також мають фінансові можливості і стимул створювати високопродуктивні процесорні ядра. Чи стануть ці компанії створювати щось, що буде швидше розробок Apple, покаже лише час.
Процесори AMD дешевшають напередодні «чорної п'ятниці»
Корпус SilverStone Sugo SG12 підходить для створення медіацентру
Блокчейн допоможе виконувати закони в Росії автоматично
CD Projekt Red: «Жадібність ми залишаємо іншим»
CleverClean SLIM-Series VRpro - самий плоский робот-пилосос Незважаючи на невеликі, майже іграшкові габарити, новий робот-пилосос компанії CleverClean може похвалитися тим, чого не зможе зробити ніхто інший його більший побратим. Він легко пропилососити під диваном або комодом, де пил може збиратися місяцями, а то й роками, адже дістатися туди нелегко навіть звичайними засобами: шваброю і ганчіркою
Згода на обробку персональних даних