Процессоры ARM: обновление модельного ряда

За прошедшие полгода модельный ряд процессоров архитектуры ARM существенно изменился, причем обновление коснулось не только верхнего, но и нижнего ценового сегмента. Одни производители утратили свое влияние на рынке, другие же, наоборот, получили шанс прославиться. Еще больше перемен принесет 2014 год, который ознаменует начало эры 64-битных ARM-процессоров.

Первый вылетевший из гонки

Мобильные процессоры ARM – один из самых быстроразвивающихся рынков. Количество игроков на нем по сравнению с х86-процессорами просто зашкаливает. Компании поочередно перехватывают пальмовую ветвь первенства, пытаясь выделиться если не быстродействием, то хотя бы выгодной ценой.

Далеко не всем компаниям удается долго выдерживать столь высокий темп гонки инноваций. К примеру, Texas Instruments, еще недавно контролировавшая нижний ценовой сегмент планшетных ПК, отказалась от выпуска процессоров OMAP5 и плавно переходит на производство чипов для автомобильной промышленности.

Но свято место пусто не бывает, поэтому уже выстроилась длинная очередь желающих занять место Texas Instruments на рынке. Прочитать о поколениях ARM (от ARM9 до Cortex-A15) можно в статье «Процессоры ARM: особенности архитектуры, отличия и перспективы». Об эволюции чипов Apple A-серии, Samsung Exynos, NVIDIA Tegra и Qualcomm Snapdragon подробно рассказано в статье «Процессоры ARM: производители и модели».

В этот раз мы поговорим о новейших чипах Apple, Quallcomm и MediaTek, расскажем о производителях второго эшелона (Broadcom, Allwinner, Fuzhou Rockchip, AMLogic, Marvell, Action Semiconductor и Freescale), а также порассуждаем о трех перспективных ядрах ARM: среднеуровневом Сortex-A53, флагманском Сortex-A57 и энергоэффективном Cortex-M3.

Фальстарт от Apple

Тот факт, что именно компания Apple выпустила первый 64-битный ARM-процессор для смартфонов и планшетов, немного удивляет. Ключевое отличие чипа A7 – теоретическая поддержка 4 ГБ оперативной памяти, тогда как на практике у iPhone 5S, iPad Air и iPad mini with Retina display ее всего 1 ГБ. И вряд ли даже через год объем ОЗУ iOS-устройств увеличится больше чем вдвое.

Тем не менее, чип Apple A7 стал в разы мощнее предшественника (А6), а все благодаря двум процессорным ядрам ARMv8 Cyclone с частотой 1,3-1,4 ГГц и графическому ускорителю PowerVR G6430. Производит А7 по-прежнему компания Samsung, хотя до этого ходили слухи о возможном сотрудничестве Apple с тайваньским контрактным производителем полупроводников TSMC.

Архитектура Cyclone, как и прошлогодняя Swift (ARMv7) – собственная разработка Apple, которая является ответом уже не на референсную ARM Cortex-A15, а на Cortex-A57. Графическое же ядро PowerVR G6430 – первый представитель долгожданной серии Rogue компании Imagination Technologies.

Qualcomm: четыре флагмана за год

На протяжении 2013 года компания Qualcomm поочередно представила четыре высокопроизводительных процессора ARM, каждый из которых был в чем-то новаторским. Наверно, ни одному другому производителю ARM-чипов это было бы не под силу, но не зря ведь Qualcomm называют «Intel мобильного мира».

В начале года Qualcomm выпустила флагманский в то время процессор Snapdragon 600 (четыре ядра Krait 300, графика Adreno 320), который стал основой смартфонов HTC One, LG Optimus G Pro и Oppo Find 5. Уже к лету подоспел новый флагман Snapdragon 800 (четыре ядра Krait 400, графика Adreno 330) для смартфонов Sony Xperia Z1, LG G2 и Nexus 5, а также планшетов Asus PadFone Infinity new и Nokia Lumia 2520.

Осенью же была представлена очередная новинка Qualcomm – будущий флагман Snapdragon 805 с четырьмя ядрами Krait 450 и невиданной доселе графикой Adreno 420. А не успел улечься ажиотаж вокруг Snapdragon 805, как состоялся анонс среднеуровневого, но все равно революционного Snapdragon 410. Данный чип открывает линейку 64-битных решений Qualcomm и основывается на архитектуре ARM Cortex-A53. Пока остается лишь гадать, переведет ли Qualcomm собственную архитектуру Krait на 64-бита или же полностью доверится референсным решениям компании ARM Limited.

ARM Cortex-A53 и Cortex-A57: даешь 64 бита!

Младшая из референсных 64-битных архитектур ARM Limited – Cortex-A53 – по производительности сопоставима со старой доброй Cortex-A9. То есть основываться на ней будут преимущественно чипы начального уровня с количеством ядер до четырех. Обладает Cortex-A53 мультимедийным сопроцессором NEON, поддерживает аппаратную виртуализацию и обратно совместима с 32-битной архитектурой ARMv7.

Старшая ARM Cortex-A57 по производительности примерно на треть быстрее нынешнего лидера – Cortex-A15. Чипы этой архитектуры получат до шестнадцати ядер, но это будут, скорее всего, серверные решения. Кроме того, ARM Limited предлагает объединять Cortex-A57 и Cortex-A53 по схеме big.LITTLE, но только по два ядра каждого вида.

MediaTek: не качеством, так количеством

Всего за несколько лет компания MediaTek прошла путь от производителя ультрабюджетных процессоров для китайских клонов iPhone до одного из влиятельнейших игроков на рынке полупроводников. Именно она заняла освободившееся после ухода Texas Instruments место в TOP5 чипмейкеров, наряду с Samsung, Apple, Qualcomm и NVIDIA.

Так, именно MediaTek создала первый настоящий восьмиядерный ARM-процессор – MT6592. Напомним, что Samsung Exynos 5 Octa выполнен по схеме big.LITTLE, то есть одновременно могут работать только четыре его ядра. Другое дело, что и процессорные ядра (ARM Cortex-A7), и графика (Mali-450) у MT6592 сравнительно слабые, а на столько потоков вряд ли сможет распараллелиться хоть одно Android-приложение. Но с точки зрения маркетинга ход, безусловно, правильный. Первым «настоящим восьмиядерным» смартфоном должен стать THL T100.

На смену прошлогодним бюджетным одно- и двухъядерным чипам MediaTek на архитектуре Cortex-A9 пришли новые, более энергоэффективные процессоры MT6572 и MT6589 (два и четыре ядра соответственно). Энергоаппетит удалось понизить за счет перехода на архитектуру ARM Cortex-A7 и техпроцесс 28 нм. В чип MT6572 интегрировано графическое ядро Mali-400MP, а в MT6589 – PowerVR SGX544MP. К слову, есть у MediaTek и 8000-серия чипов ARM без встроенного модуля 3G, ориентированная на планшетные ПК.

Broadcom и Marvell: эксклюзивы для Samsung

Компании Broadcom и Marvell, по сути, стали эксклюзивными поставщиками ARM-процессоров для смартфонов и планшетов Samsung начального уровня. Так, одноядерный чип Broadcom BCM21553 Thunderbird (одно ядро ARM11, графика Video Core IV) в прошлом году применялся в Android-смартфоне Samsung Galaxy Y и «бадафоне» Wave Y.

А уже в этом году основой смартфонов Samsung Galaxy Ace 3 и Mega 5.8 стала однокристальная система Broadcom BCM21654 (два ядра Cortex-A9, графика VideoCore IV). Есть в ассортименте Broadcom и четырехъядерный процессор Cortex-A7 – модель BCM23550. Первым смартфоном на его основе станет Xolo Q1000 Opus.

В свою очередь в планшетном ПК Samsung Galaxy Tab 3 7.0 применяется чип Marvell Armada PXA986. К слову, именно Marvell в 2006 году выкупила у Intel производство процессоров XScale. Чаще всего чипы этой компании встречаются в сетевых хранилищах (NAS). Модель же PXA986 содержит два ядра Cortex-A9 и графику Vivante GC1000+.

Allwinner, Fuzhou Rockchip и AMLogic: три сестрицы под окном

Рыночная политика компаний Allwinner, Fuzhou Rockchip и AMLogic очень похожа: они довольно-таки неспешно осваивают новые технологии, зато вешают на свои ARM-процессоры очень выгодные ценники. Именно поэтому чипы «трех сестриц» часто встречаются в планшетных ПК китайских производителей, а также украинских и российских брендов, что по сути одно и то же.

Так, компания Allwinner сейчас предлагает двухъядерный чип A20 (Cortex-A7, Mali-400MP) и четырехъядерный А31 (Cortex-A7, PowerVR SGX544MP), а также анонсировала восьмиядерный A80 Octa. К счастью, перегревающийся и тормозящий одноядерный Allwinner Boxchip A10 остался в прошлом.

В свою очередь, компания Fuzhou Rockchip, сыскавшая успех с процессором RK3188, запланировала на 2014 год переход на архитектуру ARM Cortex-A12 (энергоэффективный преемник Cortex-A9). Именно на ней и графике Mali-T624 будет строиться новенький чип RK3288.

У компании AMLogic планы и вовсе «наполеоновские»: выпустив четырехъядерный чип M802 (Cortex-A9, Mali-450), она работает над моделями M9 (64-битная архитектура ARMv8 и графика серии Mali-700).

Freescale и Action Semiconductor: в забытье

В 2004 году полупроводниковое подразделение Motorola отделилось в отдельную компанию под названием Freescale. С того времени ключевым бизнесом Freescale являются чипы для автомобильной промышленности. Новейшими ARM-процессорами компании являются модели i.MX6 Dual и i.MX6 Quad (два и четыре ядра Cortex-A9 соответственно, графика Vivante GC2000). Правда, широкой популярностью они не пользуются даже у китайских производителей планшетных ПК. На ум приходит разве что планшетник Ampe A10.

Немногим лучше идут дела у китайской компании Action Semiconductor. Весь ее модельный ряд сводится к двум чипам: ATM7029 (четыре ядра Cortex-A9, графика Vivante GC1000) и ATM7019 (архитектура MIPS). Да, процессорную архитектуру MIPS операционная система Android, начиная с версии 4.0, тоже поддерживает.

Что готовит год грядущий?

В 2014 году на рынок процессоров ARM должен выйти новый, но хорошо известный игрок – компания AMD. Понизить энергопотребление х86-процессоров до достаточно низкого уровня AMD так и не удалось, поэтому она начала сотрудничать с ARM Limited.

В начале 2014 года мы увидим новые флагманские чипы Samsung Exynos и NVIDIA Tegra. Но главный вопрос года – сможет ли компания Intel со своими чипами Atom потеснить ARM на рынке смартфонов, как она это уже сделала с планшетными ПК. Если это случится, то ARM Limited и ее лицензиатам будет несладко. Придется им возвращаться к истокам – производству чипов ARM Cortex-M3 со сверхнизким энергопотреблением.

Архитектура Cortex-M3 до сих пор остается «темной лошадкой». Именно такие процессоры чаще всего используются в носимых компьютерах: умных часах и браслетах. К примеру, основой Pebble Smartwatch является 80 МГц чип STM32F2 от швейцарской компании STMicroelectronics.

Процессоры ARM Cortex-M3 пока простые и дешевые, но это лишь вопрос времени. С развитием индустрии носимых компьютеров они будут постепенно обрастать новыми возможностями.