Я знаю: Мобільні процесори. Компанія Qualcomm
Матеріал опубліковано в рамках проекту "Я знаю"
Qualcomm - велика міжнародна компанія, яка веде високотехнологічні розробки в багатьох напрямках. Одним з найбільш важливих, звичайно ж, є виробництво чіпів для мобільних пристроїв, де Qualcomm не знає собі рівних. Серед наших читачів навряд чи знайдеться хоча б один, хто ні разу не чув про процесорах Snapdragon або графічних прискорювачів Adreno, але для багатьох, напевно, залишається загадкою те, чим саме чіпи відрізняються між собою, що пропонують користувачам і яка інформація ховається за незрозумілими, на перший погляд, цифро-літерними позначеннями. Давайте спробуємо у всьому розібратися, але перш ніж приступити до читання цієї статті, ми рекомендуємо вам ознайомитися з базовою інформацією про процесорах в нашому попередньому матеріалі “Я знаю: мобільні процесори. Вступна частина”.
Компанія Qualcomm була заснована в США 1985 році і за досить довгу історію, за мірками нинішнього розвитку технологій, встигла попрацювати в сферах виробництва базових станцій стільникових телефонів, а також розробки A-GPS для мобільних пристроїв (тільки подумати, супутникова навігація на телефонах в 2000 році!).
Історія Qualcomm, як широко відомого виробника процесорів для мобільних пристроїв, починається з 2005 року - саме в цей час компанія прийняла дуже важливе рішення. Qualcomm ліцензувала у процесорне ядро ARM Cortex-A8 і створила на його основі власне, яке отримало назву Scorpion.
Це ядро повною мірою підтримувало набір інструкцій ARMv7, як і Cortex-A8, але було більш доопрацьованій версією останнього. З використанням власного ядра Qualcomm і випустила перший процесор Snapdragon, який був виконаний по 65-нанометровому техпроцесу, працював на тактовій частоті 1 ГГц і споживав в два рази менше енергії, ніж його “прабатько”. Першим пристроєм з новим чіпом став Toshiba TG01, а сам процесор отримав маркування Qualcomm Snapdragon S1 QSD8x50.
Дозволимо собі зробити невеликий відступ: у тексті статті нам доведеться давати деякі пояснення з використовуваним термінам, які не були висвітлені в попередній частині, і один з них - технологічний процес, або, якщо коротко, техпроцес. В цілому, під цим поняттям мається на увазі процес виробництва мікросхем (в даному випадку - процесорів), але зазвичай техпроцесом називають роздільну здатність литографического обладнання, на якому ведеться виробництво процесорів, яке визначає відстань між електродами транзистора (величина вимірюється, в основному, в нанометрах). Ми розуміємо, що все це може бути досить складним для розуміння без вивчення об'ємного матеріалу, тому скажемо ще простіше, що для споживачів зменшення техпроцесу (саме в цьому напрямі зараз рухається прогрес), в загальному розумінні, означає зменшення тепловиділення і енергоспоживання, а також збільшення продуктивності. Повертаючись до Qualcomm варто зазначити, що її сучасні багатоядерні процесори виробляються по 28-нм техпроцесу.
Пристрої з чіпами Snapdragon випускаються з 2007-х, і до 2012 року змінилося чотири покоління процесорів, які мали наступні маркетингові назви (в порядку черговості випуску і покоління): Snapdragon S1, Snapdragon S2, Snapdragon S3 Snapdragon S4. До кожного покоління в різний час могло належати від кількох до кількох десятків різних чіпів, тому, щоб дізнатися, який саме процесор використовується в тому чи іншому пристрої, потрібно знайти його точну назву. Кожне позначення складається з букв і цифр, знання розшифровки яких може багато що сказати про чіпі.
Перші три символи на позначення будь-якого чіпи Qualcomm (нагадуємо, що поки мова йде про перших чотирьох поколіннях) є літерами. Можливі наступні варіанти:
- MSM = Mobile Station Modem
- QSD = Qualcomm SnapDragon
- APQ = Application Processor Qualcomm
З цими буквами пов'язана складна і заплутана історія, але нас не лякають труднощі, чи не правда? Перші мобільні чіпи були випущені компанією Qualcomm до появи сімейства Snapdragon (хоча пізніше були віднесені до нього, щоб відокремити їх від інших процесорів, виробник прийняв рішення маркувати їх як “MSM”. Потім все нові чіпи було вирішено віднести до нового сімейства і один час вони стали маркуватися “QSD”. Втім, дуже швидко компанія повернулася до буквах “MSM”, а про QSD, який залишився далеко в першому поколінні чіпів, зараз майже не згадують. Згодом для чіпів без вбудованих модемів з'явилися букви “APQ”. Розібралися? Давайте переходити до цифр.
Після літерного префікса в назві чіпів слідують 4 цифри і, іноді, додаткові літери. Перша цифра визначає клас процесора; на даний момент зустрічається всього два варіанти “7”, для бюджетних комунікаторів, і “8”, для смартфонів середнього і вищого сегментів. Друга цифра свідчить про сумісність з різними стільниковими мережами:
- 0 - відсутність вбудованого модему (серія APQ)
- 2 - підтримка UMTS (GSM мережі 3 покоління)
- 6 - підтримка UMTS і CDMA мереж
- 9 - підтримка передачі даних і голосу одночасно в мережах UMTS, а також технологій CSFB і SVLTE для передачі голосу при роботі в мережах LTE
Останні дві цифри, а також додаткові літери вказують безпосередньо на обчислювальні ядра, їх архітектуру та кількість. Тут варіантів може бути дуже багато, тому перераховувати все в рамках даного матеріалу не має особливого сенсу.
Читаючи це, багато хто з вас, напевно, думають: “навіщо пересічному користувачеві знати стільки подробиць?” Звичайно, в більшості випадків нема чого, це ж розуміє і компанія Qualcomm, яка починаючи з четвертого покоління чіпів стала розділяти процесори на “групи” по продуктивності. У лінійці чіпів Snapdragon S4 процесори були об'єднані в кілька груп: Play Plus Pro, Prime. Ми розташували їх за зростанням продуктивності, але процесори Snapdragon S4 Prime хоча і планувалося, випущені не були. Згодом вони з'явилися як частина лінійки Snapdragon п'ятого покоління і тут ми плавно підійшли до теми ребрендингу сімейства Snapdragon, який Qualcomm провела в 2013 році.
Тепер орієнтуватися в модельному ряду користувачам і покупцям смартфонів стало ще простіше, завдяки чіткому розмежуванню процесорів Snapdragon п'ятого покоління, які позначаються як Snapdragon 200, Snapdragon 400, Snapdragon 600 Snapdragon 800. Швидше за все ви вже здогадалися, що чим вище цифра, тим потужніше процесори, і тим більш продуктивні пристрої можуть бути на ньому побудовані. Відмінності між різними чіпа всередині однієї лінійки, як і раніше, полягають, переважно, у підтримці різних сполук, будь то UMTS, CDMA або LTE мережі, плюс їх різні покоління і модифікації. Важливо відзначити, що ребрендингу піддалися лише маркетингові позначення, але не точні номери моделей. Наприклад, процесор Qualcomm Snapdragon 800 з підтримкою мереж LTE-Advanced, який використовується в Sony Xperia Z Ultra і Samsung Galaxy S IV LTE-A має маркування MSM8974.
У більшості своїх останніх процесорів компанія Qualcomm використовує власні ядра Krait. Однією з основних цілей Qualcomm при створенні мобільних чіпів є найкраща енергоефективність: саме тому виробник прийняв рішення ліцензувати у компанії ARM лише набір інструкцій, але не її ядра з серії Cortex-Ax (які, до речі, все-таки використовуються в деяких бюджетних чіпах Qualcomm). Результатом роботи в цьому напрямку стала можливість асинхронної роботи ядер на одному чіпі Krait, тобто, кожне ядро незалежно від інших і його ресурси будуть використовуватися тільки в міру необхідності. У цьому і полягає відмінність Krait від рішень інших виробників, яким, в цілях зниження енергоспоживання, необхідно використовувати п'яте енергозберігаюче ядро і об'єднувати групи ядер.
Іншою перевагою Krait (і взагалі процесорів Snapdragon) перед подібними технологіями є інтеграція всіх компонентів на одному чіпі - саме цим принципом Qualcomm слід у своїх останніх розробках. Наприклад, LTE-модем в останніх процесорах Snapdragon інтегрований безпосередньо в чіп, що, знову ж таки, дозволяє знизити енергоспоживання.
Назви ядер Krait дуже схожі на назви процесорів: в останньому поколінні чіпів Snapdragon використовуються ядра Krait 200, Krait 300 і Krait 400. Чим вище цифра в назві ядра, тим, відповідно, вище його технічні параметри (про характеристики процесорів і їх вплив на продуктивність ми докладно розповідали у вступній частині), і тим більш потужні процесори можуть бути створені з його використанням. Наприклад, в процесорах Qualcomm Snapdragon 800 використовуються чотири ядра Krait 400, що працюють на максимальній тактовій частоті до 2.3 ГГц - на даний момент це найбільш потужне рішення Qualcomm і одне з найпотужніших у світі серед мобільних чіпів.
Графічні прискорювачі Adreno
Ми вже не раз говорили, що загальна продуктивність процесора складається з безлічі різних параметрів, одним з ключових серед яких є графічний прискорювач або GPU. Майже у всіх своїх процесорах Qualcomm використовує графічні прискорювачі з сімейства Adreno - деякі з перших процесорів лінійки Snapdragon S1 працювали взагалі без окремих GPU, але швидке зростання якості графіки в мобільних іграх і постійне підвищення вимог до продуктивності пристроїв сприяло впровадженню окремого процесора для обробки графіки, який зараз використовується в абсолютній більшості пристроїв, включаючи бюджетні.
У кожній з лінійки чіпів Snapdragon п'ятого покоління використовується один графічний прискорювач: Adreno 203 для процесорів Snapdragon 200, Adreno 305 для Snapdragon 400, Adreno 320 для Snapdragon 600 і Adreno 330 для Snapdragon 800. Різниця між усіма GPU разюча: Adreno 320 приблизно в 4 рази потужніший Adreno 305 і приблизно в 15 разів могутніше Adreno 203. До речі, абсолютно новий графічний прискорювач у п'ятому поколінні процесорів Qualcomm Snapdragon - Adreno 330. Він усього в 1,5 рази могутніше Adreno 320 (який з'явився в минулому році в чіпах Snapdragon S4 Pro і дозволяє запускати найвимогливіші тривимірні ігри без будь-яких проблем), але в ньому впроваджені абсолютно нові для мобільних пристроїв технології, які до цього використовувалися тільки в ПК. А це означає, що продуктивності Adreno 330 вистачить з запасом на кілька років вперед.
Однією з важливих характеристик GPU є підтримка ігрових движків і графічних стандартів - інформацію про них ви можете знайти нижче, серед специфікацій чіпів. Всі графічні прискорювачі Adreno в чіпах Snapdragon останнього покоління підтримують движки Unity, Epic і Unigine.
Навіть незважаючи на все вищесказане, для багатьох користувачів, напевно, все ще залишилося загадкою, що саме вони отримують при покупці смартфона з певним процесором Qualcomm. Той факт, що “чим більше цифра в назві, тим крутіше”, думаємо, зрозумілий всім, але завжди необхідно платити більше? І що робити у випадку, коли один і той же комунікатор має різні чіпи в різних моделях. Досить згадати Samsung Galaxy S IV з процесором Snapdragon 600 і Samsung Galaxy S IV LTE-A з процесором Snapdragon 800. У зв'язку з цим перед деякими стала дилема: придбати Galaxy S IV зараз або дочекатися більш потужний Galaxy S IV LTE-A, який підтримує ще і самий новий стандарт LTE мереж використовуються - LTE-Advanced? Правда, варто врахувати, що в Росії на даний момент такі мережі присутні тільки в Москві, у вигляді невеликої ділянки в комерційній експлуатації, так що скористатися такою можливістю, швидше за все, не вийде. Таким чином, при виборі між двома згаданими пристроями варто задуматися не тільки від продуктивності, але і підтримуваних мережах.
Все залежить від того, які ваші вимоги до пристрою, і зараз ми подивимося, що саме пропонує кожен з чіпів Qualcomm п'ятого покоління (воно масово використовується у всіх пристроях, від бюджетників до флагманів) - коротко розповімо про всіх процесорах, а для більшої наочності оформимо переліки їх особливостей у вигляді списків.
Нижче ви зустрінетеся з новим поняттям - “цифровий сигнальний процесор” або DSP. Це, фактично, ще один процесор в мобільних (і не тільки) пристроях, вже третій після центрального процесора і графічного прискорювача. Він призначений для обробки цифрових сигналів, зокрема, використовується при відтворенні музики, передачі даних, голосу, та деяких інших завданнях. Це допомагає розвантажити основний процесор, а також знизити енергоспоживання смартфона.
Як неважко здогадатися, процесор Snapdragon 200 - молодший в лінійці чіпів Qualcomm п'ятого покоління, але чого не скажеш при погляді на його характеристики. Цей чіп використовується в пристроях середнього сегмента, близьких до бюджетного сектору. Серед найбільш відомих комунікаторів на Snapdragon 200 - HTC Desire 600 і Samsung Galaxy Win.
Характеристики:
- Запис і відтворення відео: HD
- Основна камера: 8 мегапікселів
- Дисплей: 720p (HD)
- Підтримка зовнішніх дисплеїв: HD
- Ядра: чотири або два ARM Cortex-A5 або ARM Cortex-A7 з тактовою частотою до 1,4 ГГц
- Графічний прискорювач: Adreno 203
- Цифровий сигнальний процесор: QDSP5 з частотою 384 МГц
- Оперативна пам'ять: LP-DDR2
- Графічні API OpenGL ES 1.1 і 2.0, WebGL 1.0
- Бездротові та дротові підключення: Wi-Fi 802.11ac (2.4/5 ГГц), Bluetooth 4.0, USB 2.0
- Стільникові мережі: підтримка двох SIM-карт, CDMA/UMTS, HSPA, GSM/GPRS/EDGE, 1xRev.A, 1xEV-DO Rev. A/B
Інші особливості:
- підтримка останніх мобільних ОС, в тому числі Android OS, Windows Phone, BlackBerry OS
- мультиканальный HD звук з підтримкою DTS-HD і Dolby Digital Plus
Процесори з другої лінійки Snapdragon 400, використовуються в пристроях середнього сегмента, близьких до топового сектору. Порівняно з Snapdragon 200, Snapdragon 400 пропонує більш високу продуктивність, більш потужний графічний прискорювач і цілий набір додаткових функцій. У числі використовують цей чіп пристроїв HTC First і Samsung Galaxy Mega 6.3.
Характеристики:
- Запис і відтворення відео: FullHD
- Основна камера: до 13,5 мегапікселів, 3D фотографія
- Дисплей: 720p (HD)
- Підтримка зовнішніх дисплеїв: HD
- Ядра: два ядра Krait (200/300) з частотою 1,7 ГГц або чотири ядра ARM Ну з частотою до 1,4 ГГц
- Графічний прискорювач: Adreno 305
- Цифровий сигнальний процесор: Hexagon, QDSP6V4 з частотою 500 МГц
- Оперативна пам'ять: LP-DDR2 або LP-DDR3
- Графічні API OpenGL ES 3.0, DirectX, OpenCL, Renderscript Compute і FlexRender
- Бездротові та дротові підключення: Wi-Fi 802.11ac (2.4/5 ГГц), Bluetooth 4.0, USB 2.0, Miracast (для HD дисплеїв)
- Стільникові мережі: підтримка двох SIM-карт (у т.ч. 2 активних), мультидиапазонные 3G/4G мережі (TD-SCDMA, DC-HSPA+ і 4G LTE)
Інші особливості:
- мультиканальный HD звук з підтримкою DTS-HD і Dolby Digital Plus
- підтримка технології Qualcomm Quick Charge 1.0 для швидкої зарядки акумулятора
- тривимірні онлайн-гри в реальному часі
До лінійки Snapdragon 600 були віднесені потужні процесори, які використовуються у флагманських смартфонах, наприклад, в HTC One, Samsung Galaxy S IV GT-I9505 і LG Optimus G Pro. З точки зору продуктивності використовуваних технологій ці чіпи можна назвати наступниками процесорів Snapdragon S4 Pro четвертого покоління, і, фактично, Snapdragon 600 є поліпшеною модифікацією.
Характеристики:
- Запис і відтворення відео: FullHD
- Основна камера: до 21 мегапікселів, 3D фотографія
- Дисплей: до 2048 x 1536 пікселів
- Підтримка зовнішніх дисплеїв: FullHD
- Ядра: чотири ядра Krait з частотою 300 до 1,9 ГГц
- Графічний прискорювач: Adreno 320
- Цифровий сигнальний процесор: Hexagon, QDSP6V4 з частотою 500 МГц
- Оперативна пам'ять: LP-DDR3
- Графічні API OpenGL ES 3.0, DirectX, OpenCL, Renderscript Compute і FlexRender
- Бездротові та дротові підключення: Wi-Fi 802.11ac (2.4/5 ГГц), Bluetooth 4.0, USB 2.0, NFC
- Стільникові мережі: мультидиапазонные 3G/4G мережі
Інші особливості:
- мультиканальный HD звук з підтримкою DTS-HD і Dolby Digital Plus
- підтримка технології Qualcomm Quick Charge 1.0 для швидкої зарядки акумулятора
Під цією назвою зібрані найбільш потужні процесори компанії Qualcomm і одні з самих продуктивних чіпів на сьогоднішній день. Такі процесори використовуються в смартфонах і планшетах наступного покоління, наприклад, Samsung Galaxy S IV LTE-A і Sony Xperia Z Ultra, а також, в розумних телевізорах та інших пристроях, які вимагають високої продуктивності.
Характеристики:
- Запис і відтворення відео: UltraHD
- Основна камера: до 55 мегапікселів з підтримкою 3D
- Дисплей: до 2560 x 1048 пікселів
- Підтримка зовнішніх дисплеїв: UltraHD
- Ядра: чотири ядра Krait з частотою 400 більше 2 ГГц
- Графічний прискорювач: Adreno 330
- Цифровий сигнальний процесор: Hexagon, QDSP6V5A з частотою 600 МГц
- Оперативна пам'ять: LP-DDR3
- Графічні API OpenGL ES 3.0, DirectX, OpenCL, Renderscript Compute і FlexRender
- Бездротові та дротові підключення: Wi-Fi 802.11ac (2.4/5 ГГц), Bluetooth 4.0, USB 3.0/2.0, NFC, Miracast (для FullHD дисплеїв)
- Стільникові мережі: мультидиапазонные 3G/4G мережі (LTE FDD, LTE TDD, WCDMA, CDMA1x, EV-DO, TD-SCDMA і GSM)
Інші особливості:
- мультиканальный HD звук з підтримкою DTS-HD і Dolby Digital Plus
- підтримка технології Qualcomm Quick Charge 2.0 для швидкої зарядки акумулятора
- швидкісна фотозйомка до 640 мегапікселів в секунду
Наприкінці важливо відзначити, що не всі процесори з кожної представленої лінійки володіють одними і тими ж специфікаціями (що очевидно) - ключові відмінності можуть полягати, наприклад, у ядрах (у Snapdragon 200/400) і підтримуваних стільникових мережах (всі чіпи). Для того щоб більш наочно порівняти всі чотири серії, наведемо таблицю з їх основними характеристиками.
Snapdragon 800
Snapdragon 600
Snapdragon 400
Snapdragon 200
CPU
до 2.3 ГГц, чотири ядра Krait 400
до 1.9 ГГц, чотири ядра Krait 300
до 1.7 ГГц, два ядра Krait 300
до 1.4 ГГц, чотири ядра Cortex-A5
GPU
Adreno 330
Adreno 320
Adreno 305
Adreno 203
DSP
Hexagon, QDSP6V5A
600 МГц
Hexagon, QDSP6V4
500 МГц
Hexagon, QDSP6V4
500 МГц
QDSP5
384 МГц
Відео
4k x 2k UltraHD
(запис/відтворення)
FullHD 1080p
FullHD 1080p
720p HD
(30/15 fps)
Модем
3G/4G мультидиапазонный LTE на деяких процесорах
немає модему
3G/4G мультидиапазонный LTE на деяких процесорах
3G CDMA/UMTS/GSM на деяких процесорах
Камера
до 55 МП
стереоскопічне 3D
подвійний ISP
до 21 МП
стереоскопічне 3D
до 13.5 МП
стереоскопічне 3D на деяких процесорах
до 8 МП
GPS
IZat Gen8B
IZat Gen8A
IZat Gen8A
IZat Gen7A
USB
USB 3.0/2.0
USB 2.0
USB 2.0
USB 2.0
Bluetooth
BT4.0 вбудоване цифрове ядро
BT4.0 вбудоване цифрове ядро
BT4.0 вбудоване цифрове ядро
BT4.0 вбудоване цифрове ядро
Wi-Fi
802.11n/ac (2.4/5 ГГц) вбудоване цифрове ядро
802.11n/ac (2.4/5 ГГц) вбудоване цифрове ядро
802.11n/ac (2.4/5 ГГц) вбудоване цифрове ядро
802.11n/ac (2.4/5 ГГц) вбудоване цифрове ядро
Технологічний процес
28nm HPm
28nm LP
28nm LP
45nm LP
Окремі чіпсети
8974 (LTE)
8274 (HSPA+)
8674 (CDMA)
8074 (No Modem)
8064T
8064M
8930 (LTE)
8926
8230 (HSPA+)
8630 (CDMA)
8930AB (LTE)
8230AB (HSPA+)
8630AB (CDMA)
8030AB (No Modem)
8226 (UMTS)
8626 (CDMA)
8110
8210
8610
8112
8212
8612
8225Q
8625Q
Процесори Snapdragon п'ятого покоління підтримують всі останні стандарти і бездротові з'єднання, в тому числі Bluetooth 4.0 і двохдіапазонний, Wi-Fi 802.11ac, які підтримують і недорогі чіпи, а також мультидиапазонные LTE мережі 4 покоління. Ну а найбільш потужні процесори мають настільки високою продуктивністю, що на пристроях з такими чіпами можна грати в сучасні тривимірні ігри, виводячи зображення на зовнішні 4K дисплеї.
На ринку мобільних процесорів компанія Qualcomm є незаперечним лідером і на даний момент пропонує найбільш потужні чіпи. Для того, щоб зрозуміти масштаб охоплення Qualcomm, досить навести лише декілька цифр: на сьогоднішній день вже продаються, або скоро з'являться на ринку більше 850 різних моделей пристроїв з процесорами Snapdragon, а понад 200 пристроїв знаходяться в розробці. При цьому, на прийнятну продуктивність можуть розраховувати навіть власники пристроїв з процесорами Snapdragon 200, а смартфони початкового рівня, при цьому, залишені іншим компаніям. В цілому можна сказати, що придбання смартфона на чіпі Qualcomm - своєрідна гарантія, як люблять висловлюватися за кордоном, “хорошого досвіду”.
Джерело: 4pda.ru