Содержание
- Обзор спецификаций
- Проектирование трехкластерных процессоров стало массовым
- Игры поражают другой механизм
- Улучшения AI
- Какой самый быстрый?
- Послушайте, как Гэри Симс обсуждает различия на подкасте
Три главных дизайнера SoC для смартфонов уже подробно описали свои проекты следующего поколения, которые будут питать смартфоны в течение 2019 года. Huawei была первой с Kirin 980, уже оснащенной серией Huawei Mate 20. Samsung последовал, объявив свои Exynos 9820. Теперь Qualcomm только что анонсировал Snapdragon 855.
Как обычно, предлагается ряд улучшений производительности как в отделе CPU, так и в GPU. Также постоянно уделяется внимание возможностям обработки «ИИ» и более быстрому подключению 4G LTE, но пока нет на рынке готовых 5G-чипов. Если вы думаете о покупке дорогого смартфона в следующем году, вот все, что вам нужно знать о наборах микросхем, которые приведут их в действие.
Обзор спецификаций
Эти высокопроизводительные чипы переходят на новые технологии по всем направлениям. Здесь представлены новейшие модели процессоров Arm и Custom CPU, новые компоненты графического процессора, улучшенная технология машинного обучения и более быстрые модемы LTE. Samsung и Qualcomm лидируют в отрасли с чипами LTE 2 Гбит / с, поддерживающими технологии агрегации массовых носителей, которые должны обеспечить улучшение связи на границе соты и в плотных областях по сравнению с Kirin 980. Поддержка мультимедиа также продолжает развиваться, с HDR и даже 8K контентом. поддержка, появляющаяся как в чипах Exynos и Snapdragon, так и в аппаратной поддержке кодеков H.265 и VP9 для повышения эффективности.
Примечательно, что модемы 5G отсутствуют во всех трех этих чипах следующего поколения, что может показаться странным, если учесть, что некоторые операторы и производители делают шаг к 5G в 2019 году. Однако все три чипа поддерживают 5G через внешние модемы, что делает его дополнительная опция для тех устройств, которые вводят поддержку на ранней стадии.
Huawei и Qualcomm в настоящее время используют TSMC 7 нм, в то время как Samsung отстает от собственного 8-нм процесса.
Гораздо больше шума было сделано о гонке до 7 нм. Huawei сделала это ключевой частью своего объявления о Kirin 980, которое побудило Qualcomm заявить, что оно будет строить свой чип следующего поколения и на 7-нм техпроцессе TSMC. Мобильная индустрия уже быстро переходит от 10 нм в стремлении к повышению энергоэффективности и уменьшению занимаемой площади. Для нас, потребителей, 7-нм чипы должны означать более длительное время автономной работы и более производительные устройства.
Использование Samsung собственного 8-нм узла предполагает, что его собственная 7-нм технология не совсем готова к массовому производству. Samsung ожидает скромное повышение энергопотребления на 10% между процессами с 10 и 8 нм. Между тем, TSMC может похвастаться улучшением от 30 до 40 процентов благодаря собственному перемещению от 10 до 7 нм - явно намного лучше, если оно точное. Конечно, другие факторы будут определять конечное энергопотребление, но чип Samsung может оказаться в невыгодном положении.
Проектирование трехкластерных процессоров стало массовым
Конструкции процессоров SoC для смартфонов в настоящее время более интересны и разнообразны, чем когда-либо. Сегодняшние octa-core стремятся к инновационным, более эффективным конструкциям кластеров, состоящим из более разнообразных и сильно настроенных процессорных ядер, чем когда-либо прежде. big.LITTLE уступил место большому, среднему, маленькому, с Cortex-A76, A75, A55, и Samsung продолжает вносить свой особый дизайн.
Кластеры 2 + 2 + 4 ЦП с общим кешем L3 являются основными элементами дизайна Huawei и Samsung. Этот переход от дизайна 4 + 4 к трехкластерному является более оптимальным для обеспечения устойчивой пиковой производительности в форм-факторе смартфона и должен также повысить эффективность использования энергии. Snapdragon 855 продвигает эту философию на один шаг вперед, с дизайном процессора 1 + 3 + 4.«Основное» ядро в Snapdragon 855 может похвастаться удвоенным объемом кэш-памяти L2 и более высокой тактовой частотой, чем три других больших ядра, что делает его более трудоемким, когда требуется максимальная производительность одного потока.
Huawei и Samsung выбрали процессоры 2 + 2 + 4, а Qualcomm - 1 + 3 + 4. Все три стремятся к более высокой и устойчивой работе.
В то время как Qualcomm и Huawei придерживаются ядер Cortex-A76 в больших и средних секциях, Samsung выбирает более старый Cortex-A75, который может сэкономить на размере кремния и потенциально нагревать. Это поможет компенсировать гигантские пользовательские ядра CPU, а также позволит использовать некоторые дополнительные ядра GPU по сравнению с Kirin. Samsung внедрила собственную систему управления кластерами типа DynamIQ, так как Arm не лицензирует свою технологию совместно используемых модулей DynamIQ для использования с пользовательскими проектами ядра, поэтому нам придется подождать, чтобы увидеть, как все эти проекты обрабатывают планирование задач.
Другой большой вопрос для этого следующего поколения заключается в том, является ли пользовательский дизайн процессора Samsung четвертого поколения более мощным и энергоэффективным, чем Arm Cortex-A76, который составляет основу Kirin 980 и настроен в Snapdragon 855. Третье поколение M3 Ядро было не таким хорошим, как подкорректированный Qualcomm Cortex-A75 внутри Snapdragon 845 в обоих отношениях, а собственное увеличение производительности Samsung на 20 процентов и прогнозы эффективности на 40 процентов могут оказаться недостаточными для выравнивания игрового поля.
Между тем, мы уже видели, как Kirin 980 демонстрирует превосходство как в одноядерных, так и в многоядерных процессорах, что сильно мешает продуктам последнего поколения. У Snapdragon 855 есть некоторые существенные конструктивные отличия, но потенциал Cortex-A76, безусловно, выглядит впечатляюще.
Игры поражают другой механизм
Поскольку мобильные игры продолжают занимать основную долю на мировом рынке, в этом последнем раунде высокопроизводительных SoC есть и хорошие новости. И Samsung Exynos 9820, и Kirin 980 используют новейший графический процессор Arm Mali-G76, который значительно повысит игровую производительность.
В то время как Kirin 980 использует 10-ядерную конфигурацию, примерно эквивалентную 20-ядерному Mali-G72, Exynos 9820 предлагает дополнительную производительность с 12-ядерным внедрением Mali-G76. Чипсет Samsung должен быть лучшим исполнителем для геймеров, и приведенные ниже тесты также показывают, что это так и есть.
Эта реализация также закрывает разрыв с графикой Adreno текущего поколения. Наш практический опыт работы с Kirin 980 подтверждает, что игровая производительность на уровне современных телефонов Snapdragon 845 иногда немного впереди, иногда позади, но никогда не отрывается. Snapdragon 855 обещает добавить дополнительные 20 процентов по сравнению с нынешним поколением, что заметно выделяется впереди на протяжении всего 2019 года. Хотя конфигурация Mali-G76 MP12 внутри Exynos 9820 дает Snapdragon 855 очень близкий пробег за свои деньги.
Таким образом, телефоны Snapdragon 855 обеспечивают лучшую игровую производительность в этом году, затем следуют Exynos 9820, а затем и Kirin 980. Хотя все эти SoC будут более чем достаточно быстрыми для достойного опыта работы на большинстве высококлассных мобильных устройств.
Улучшения AI
Машинное обучение, или искусственный интеллект, как его называют некоторые люди, также значительно повысило производительность всех этих SoC. Впервые Samsung поддерживает выделенное аппаратное оборудование для машинного обучения в своем SoC с нейронным процессором (NPU), обеспечивающим увеличение производительности в 7 раз по сравнению с Exynos 9810. Huawei удвоил использование кремния NPU внутри Kirin 980, который, безусловно, расширяет и без того впечатляющие возможности компании «ИИ».
Snapdragon компании Qualcomm давно поддерживает задачи машинного обучения, используя гетерогенное сочетание процессоров, графических процессоров и DSP, а не с помощью специального оборудования для машинного обучения. Его DSP предназначен для быстрой математики и содержит расширения для конкретных операций, но он никогда не был специализированным проектом машинного обучения.
Матрица тензора массовой матрицы теперь поддерживается аппаратно во всех трех флагманских SoC.
В этом поколении Qualcomm, похоже, остановился на типе дополнительного оборудования, которое он хочет повысить производительность машинного обучения. Внедрение процессора Tensor в Hexagon 960 должно реально помочь ускорить производительность Snapdragon 855 в ряде приложений.
Производительность искусственного интеллекта, как известно, сложно измерить, поскольку она сильно зависит от типа используемых вами алгоритмов, типа данных и конкретных возможностей чипа. Похоже, что индустрия остановилась на точечном продукте, массовое матричное умножение / умножение является наиболее распространенным случаем ускорения, и все три чипа обеспечивают значительное повышение производительности и энергоэффективности для этого типа приложений.
Для потребителей это означает более быстрое и более эффективное распознавание лиц и объектов с помощью аккумулятора, голосовую транскрипцию на устройстве, превосходную обработку изображений и другие приложения «AI».
Какой самый быстрый?
Теперь, когда устройства оказались в наших руках, мы смогли немного ближе взглянуть на различия в производительности между Snapdragon 855, Exynos 9820 и Kirin 980.
Что касается процессора, Snapdragon 855 расширяет границы производительности новыми интересными способами благодаря уникальной настройке ядра процессора и немного более высокой тактовой частоте. Это берет то, что Huawei уже достигло с Kirin 980, и выдвигает идею к дальнейшим крайностям. Тем не менее, это Exynos 9820, который является самым интересным чипом на передней панели процессора. Настраиваемое ядро центрального процессора компании четвертого поколения обеспечивает значительно больше одноядерного ядра, чем основанные на Cortex-A76 конструкции, характерные для Snapdragon 855 и Kirin 980.
Однако из-за использования двух меньших ядер Cortex-A75 для многозадачности чипсет не справляется с Snapdragon 855 в многоядерных рабочих нагрузках. Kirin 980 по-прежнему идет сразу за Exynos от Samsung, благодаря своей более низкой тактовой частоте, чем его конкурирующие чипы. Флагман SoC Huawei по-прежнему очень быстро работает, но время автономной работы явно было более приоритетным, чем сырая производительность. То же самое нельзя сказать о энергосберегающих и откровенно огромных пользовательских процессорных ядрах Samsung.
Как мы уже говорили ранее, графические чипы Adreno 640 от Snapdragon 855 обладают самой мощной из всех этих графических процессоров. Графический процессор пролетает мимо деталей Arm Mali-G76 у своих конкурентов со значительным отрывом в 3DMark и побеждает в большинстве тестов GFXBench (чуть подробнее об этом чуть позже). К сожалению для Huawei, 10-ядерная реализация Kirin 980 Mali-G76 значительно отстает от своих конкурентов и приведет к более низкой частоте кадров в передовых играх. Его производительность падает где-то около прошлогодних флагманов Exynos и Snapdragon. Это не медленный процесс, но он не обеспечит высочайшую производительность.
Прежде чем завершить тестирование, телефоны Exynos Galaxy S10 стали заметно горячее своего конкурента во время сравнительного анализа, поэтому мы также провели несколько тестов устойчивой производительности на чипах. Результаты не очень хороши для Exynos 9820, так как он явно снижает производительность раньше, чем его конкуренты. Таким образом, хотя Exynos Mali-G76 MP12 позволяет Adreno 640 испытать свои деньги в быстром тесте, Snapdragon 855 предложит гораздо лучшую производительность, поддерживаемую в течение умеренной игровой сессии.
Пройдет всего лишь 9 минут, прежде чем Exynos 9820 снизит производительность примерно на 16 процентов. Kirin 980 от Huawei с меньшей конфигурацией Mali-G76 MP10 сохраняет свою производительность около 15 минут. Между тем, Qualcomm Snapdragon 855 удается поддерживать высокую согласованность производительности в этом тесте в течение примерно 19 минут. Здесь Exynos 9820 видит второе снижение производительности. В процентном отношении Snapdragon 855 снижает производительность не более чем на 31 процент своей производительности при среднем падении на 27 процентов. В отличие от Exynos 9820 сдается до 46 процентов, в среднем падение 37 процентов. Чип Samsung слишком горячий, чтобы поддерживать максимальный потенциал производительности.
Что касается функциональности, Qualcomm добавляет столько дополнительных возможностей в свой SoC, сколько вы захотите. Сверхбыстрая LTE, поддержка 5G, если хотите, быстрая зарядка, я не совсем уверен, что поддержка видео 8K - это действительно то, что нужно смартфонам в ближайшее время, но у нас также есть более высокая частота кадров для более низких разрешений, и это здорово. Exynos от Samsung обладает аналогичным набором функций и невероятно быстрым модемом LTE. В Kirin 980 вы тоже неплохо прикрыты, и все могут поддерживать модемы 5G для смартфонов высокого класса 2019 года.
ЧИТАТЬ: Лучшие процессоры смартфонов среднего класса 2019 года
Для геймеров лидирует графическое ядро Qualcomm Adreno 640. Для большинства применений Arm Mali-G76 более чем достаточно быстр, но тем, кто ищет экстремальных, высочайших характеристик, возможно, захочется выбрать телефон на базе Snapdragon в следующем году.
В целом, все эти чипы выглядят очень впечатляюще и будут повышать производительность и, что более важно, энергоэффективность на другом уровне. Переход на 7 нм, или 8 нм в случае с Samsung, является хорошей новостью для времени автономной работы, если не больше. Кроме того, мы вступаем в эру уникальных и интересных конструкций процессорных кластеров и возможностей машинного обучения. Технология смартфонов SoC продолжает внедрять инновации с впечатляющей скоростью.
