Mobil çip üreticileri: temel yapı taşları

Masaüstü ve dizüstü bilgisayar işlemcileri pazarının son zamanlarda oldukça sınırlı ve öngörülebilir hale geldiğini iddia ederken, cep telefonları ve tabletler için uygulama işlemcileri pazarı, bir düzineden fazla rakiple oldukça canlı bir pazar olmaya devam ediyor. Bu işlemciler oldukça hızlı bir şekilde hareket ediyor, geçen yılki büyük yeni özellik (dört çekirdekli uygulama işlemcileri) bu yıl sıradışı hale geliyor.

İşlemcilerin nereye gittiğini ve gelecek yıl içinde nasıl gelişmeleri gerektiğini takip ediyorum. Sonraki birkaç mesajda, belirli işlemciler hakkında yazacağım, ancak fişe giren bileşenlere bakarak başlayalım.

Temel Yapı Taşları

Tüm mobil işlemciler hem CPU çekirdeğini hem de grafik çekirdeğini içerir; çoğu mobil ağa bağlanmak için bazı bağlantı özellikleri ve / veya temel bant donanımı içerir. (O zaman bile, genellikle telefonlar, bağlantılar için ayrı bir RF yongası ve ayrıca Wi-Fi ve Bluetooth gibi şeyler için ayrı bir bağlantı yongası gerektirir.)

Mobil alanda çok fazla rekabet olmasının bir nedeni, telefon ve tabletler için işlemcilerin büyük çoğunluğunun, ARM Holdings'in kendi tasarladığı çekirdeği ya da özel bir bilgisayar kullanılarak özel çekirdeği kullanarak ARM mimarisinin bazı yinelemelerine dayanmasıdır. özellikle, Qualcomm ("Krait" çekirdekli) ve Apple'ı mobil alanda içeren "mimari lisans".

Tabii ki, rakip mimarlar var. Intel, masaüstlerinde ve dizüstü bilgisayarlarda çok popüler olan x86 mimarisini zorlamaya çalışıyor ve Imagination Technologies yeni edindiği MIPS mimarisine de sahip (daha sonraları). Yine de ARM, mobil CPU çekirdeği pazarına gerçekten hakim.

Grafikler biraz daha çeşitlidir. En iyi bilinen üçüncü taraf grafik IP sağlayıcısı, Imagination Technologies'dir. Power VR ailesi, Intel ve Apple'dakiler de dahil olmak üzere çok çeşitli işlemcilerde kullanılıyor. ARM, Mali ailesinin çekirdek ailesi ile rekabet ediyor ve birkaç yonga üreticisi Adreno grafikleri ile Qualcomm ve GeForce grafikleri ile Nvidia dahil olmak üzere kendi grafiklerini yaratıyor.

Her Yerde ARM Damarları

ARM aslında, her türlü cihazda kullanılan minik küçük çekirdekten, tipik olarak mobil işlemcilerde görülen Cortex serisine kadar bir dizi farklı çekirdek üretiyor. Burada bile, Cortex-A9'dan (günümüz telefonlarının çoğunda kullanılan) yeni daha güçlü Cortex-A15 ve küçük, güç tasarruflu Cortex-A7'ye kadar çeşitli seçenekler var.

Cortex-A9, son birkaç yıldır çoğu üçüncü taraf uygulama çekirdeğinin kalbi oldu, ancak bu yıl pek çok uygulama geliştiricisi yeni tasarımlara geçiyor. Birçoğu daha yüksek performans için tasarlanan Cortex-A15 ve / veya daha az güç kullanmak için tasarlanan Cortex-A7'yi temel alır. A15, 40 bitlik bir fiziksel adres alanına sahip olsa da, her bir iş parçacığı yalnızca 32 bit'e erişebiliyor ve daha güçlü olması gereken yeni bir mimari sunuyor. Broadcom, Nvidia, Samsung, ST-Ericsson ve Texas Instruments, bu çekirdeği kullanan işlemciler için planlarını açıkladı.

Cortex-A7, önemli ölçüde daha az güç kullanmak ve Cortex-A9'dan oldukça küçük olmak üzere tasarlandığından ilginçtir. Yukarıdaki tabloda görebileceğiniz gibi, Cortex-A7'nin 28 nm'lik bir uygulaması yarım milimetreden daha az olmayan küçük olabilir ve sadece 40nm'lik Cortex-A9'un üçte birini kullanabilir. Uygulamaya göre biraz değişiklik gösterse de, genel olarak, her A7 çekirdeğinin, bir A9 için 200 ila 300 miliwattlık bir zirve ve bir A15 için 500 miliwatt'a kıyasla 100 miliwatttan daha az güç kullanması beklenir.

Fakat ARM'ın en büyük gücü, A7 ve A15'i çiftleştiren, büyük bir küçük mimari olarak adlandırdığı şeydir. Böyle bir tasarımda, bir çip her mimaride birden fazla çekirdeğe sahip olabilir, düşük güç çekirdeği çoğu zaman çalışır ve çip, belki de içinde karmaşık bir hesaplama yaparken ek performansa ihtiyaç duyduğunda daha yüksek güç çekirdeğine geçer bir web sitesinde bir oyun veya hatta karmaşık bir JavaScript.

Şu anda birleştirilmiş mimarinin lisanslı lisansları arasında CSR, Fujitsu, MediaTek, Renesas Mobile ve Samsung Electronics bulunmaktadır. Bunun ilk duyurusu Samsung Exynos 5 Octa idi, ancak Renesas gibi diğer satıcılar geride kaldı. Gösteride ARM, big.LITTLE kombinasyonunun nasıl enerji tasarrufu sağlayabileceğini gösterdi.

A15 ve A7'yi Cortex-A57 ve A53 izleyecek ve aynı zamanda büyük bir LITTLE programında birleştirilecek, A33 ve A53, çoğu zaman düşük güç tüketen ancak A57 daha fazla güç gerektiğinde kullanılabilir. Her ikisi de 64-bit özellikli işlemciler olsa da, başlangıçta çoğu durumda 32-bit işlemcilerin sınırı olan 4-GB'den fazla adresleyemeyen 32-bit işletim sistemleriyle çalışırlar. (Bu çekirdekler, daha büyük belleğin gerekli olduğu sunucu pazarına yönelik işlemcilere de gidecektir.)

Fakat sadece bir yaklaşım görmüyoruz. Her işlemci satıcısının üst seviye işlemcileri için farklı bir yaklaşımı var gibi görünüyor. Samsung ve Renesas dört A15 ve dört A7 sunuyor. Nvidia, dört güçlü A15'i ve düşük güçlü bir çekirdeği itiyor. MediaTek ve diğerleri sadece dört A7 kullanıyor. ST-Ericsson, A9 çekirdeklerini tanıtıyor ancak daha hızlı bir hızda.

Ve sonra "mimarlık lisansı" olan şirketler var. Bunlar, esasen firmaların benzersiz özelliklere sahip, ancak yine de ARM mimarisiyle uyumlu olan çekirdekler oluşturmalarına izin veriyor. Bu mimarlık - etkili bir şekilde talimat setinin - ARMv7 olarak bilinen her şeyi kullanan A9, A7 ve A15 ile birlikte birçok farklılığı vardı. Yaklaşan A53 ve A57, ARMv8 olarak bilinen 64 bit bilgi işlemciliği destekleyen daha yeni bir varyasyon kullanıyor.

Birçok şirketin mimari lisansı vardır. Belki de en iyi bilinen "Krait" çekirdeğini mevcut işlemcilerinin çoğunda kullanan Qualcomm'dur (düşük seviye A7'ler kullanıyor olsa da). Krait bir ARMv7 uyumlu çekirdektir. Marvell, Armada işlemci serisinde kendi çekirdeklerini tasarlıyor. Apple, işlemcilerinin çoğu ayrıntılarını ifşa etmiyor, ancak iPhone ve iPad için A6 ve A6X işlemcileri için kendi çekirdeklerini tasarladığı düşünülüyor. ARMv8 uyumlu ilk işlemci çekirdeği, AppliedMicro X-Gene gibi sunucu yongalarında yer alıyor olabilir, ancak ARM uyumlu çekirdeği oluşturan diğer birçok şirketin de uygun olacağı muhtemel. Örneğin, Nvidia, 2015 yılında ortaya çıkacak bir mobil işlemci için "Project Denver" adlı kendi çekirdeğini yaratmayı planladığını açıkladı.

X86 ve MIPS Alternatifleri

ARM mimarisi cep telefonlarına ve tabletlere hâkim olmakla birlikte alternatifler var. Intel, mobil cihazları hedef alan Atom ailesi için bir dizi ürün ve bir yol haritası ile son zamanlarda en fazla gürültüyü yapıyor. Şirket, Ocak ayında CES'te Z2420 (kod adı Lexington) adı verilen akıllı telefon pazarının düşük ucunda yeni bir işlemciyi gösterdi ve Mobile World Congress'te Clover Trail + platformunu çift çekirdekli / dörtlünün öncülüğünü yaptı. Atom Z2580, 2GHz hızında çalışıyor.

Şirket bir süredir Atom tabanlı telefonları gösterse de, yalnızca geçen yıl bu tür telefonlar piyasaya sürüldü. Intel şimdi 20'den fazla ülkede Atom çipine dayanan 10 cep telefonu tasarımına sahip olduğunu ve hareket bulanıklığı olmadan HDR kamera desteği gibi özelliklerin bulunduğunu söylüyor. Intel'in şu anki Atom işlemcileri 32nm teknolojisiyle üretiliyor, ancak şirketin Çekirdek işlemcilerinde kullandığı 22nm FinFET teknolojisine yıl sonuna kadar geçmeyi planlıyor. Tabii ki Intel uzun süredir dizüstü bilgisayar sektörüne hâkim oldu ve bu yıl da Atom ve Çekirdek tabanlı tablet ve dönüştürülebilir ürünler konusunda bir miktar ilerleme kaydetti. Bir sonraki yazıda bireysel işlemci satıcılarına ulaştığımda ayrıntıları tartışacağım.

Intel'in x86 işlemcilerdeki geleneksel rakibi AMD, Windows Tabletler ve melezlere yönelik yaklaşmakta olan işlemcisi Temash'ı gösteren Mobile World Congress'te de yer aldı. Bu hem çift çekirdekli hem de dört çekirdekli sürümde sunulacak ve AMD mevcut Clover Trail platformundan daha iyi performans gösterdiğine dair gösteriler gösteriyordu. Bunun 2013'ün ilk yarısında çıkması bekleniyor. AMD'nin henüz bir telefonu platformu yok.

Mobil cihazlarda gördüğümüz diğer CPU mimarisi, yakın zamanda Imagination Technologies tarafından satın alınan MIPS'den geliyor. MIPS, uygulama işlemcilerini hedefleyen Pro-Aptiv hattı da dahil olmak üzere Aptiv işlemci çekirdeği ailesi ile üç seviye sunar. Imagination yetkilileri, MIPS'nin 20 yıldır 64-bit çekirdek sattığını ve şirketin önümüzdeki beş ila beş yıl boyunca tüm CPU çekirdeğinin yüzde 25'ini nakliye etme hedefine sahip olduğunu belirtti. Şimdilik, MIPS işlemcilerinin büyük kısmı ağ, altyapı ve set üstü kutuları gibi pazarlara giriyor, ancak Ingenic mobil cihazlar için bir işlemci yapıyor ve şirket bu alanda daha fazla vurgu görmeyi bekliyor. MIPS kısa süre önce V5 adlı mimarinin yeni bir versiyonunu duyurdu ve bu yıl başlarında ilk yongaları görmeyi bekliyor.

Grafik: Şaşırtıcı Rekabet

ARM, mobil uygulama çekirdeklerinde hâkim olduğunda, Imagination Technologies, artan rekabetle karşı karşıya kalmasına rağmen, mobil grafik çekirdeklerinde hakimdir.

Günümüzde hayal gücü, çoğunlukla OpenGL ES 3.0 yeteneklerini mümkün kılan bazı yetenekler ekleyen 5XT uzantısı da dahil olmak üzere PowerVR serisi 5 ile temsil edilmektedir. Bugün en yüksek seviye SGX 544MP4'tür; “4” grafik çekirdeği sayısını belirtir. Birçok şirket, Apple, Intel, MediaTek, ST-Ericsson, Ingenic, Allwinner ve Texas Instruments gibi Imagination grafiklerini destekler. Apple genel olarak onaylamamasına rağmen, mevcut iPad'in A6X işlemcisi dört çekirdekli PowerVR SGX 554MP4 grafik kartına sahip. (Imagination bunu Mobile World Congress'teki standında gösterdi.) Şirket daha sonra Samsung Exynos 5410 Octa'nın da bu grafikleri kullandığını doğruladı.

Şirket, DirectX 10 ve Open GL ES 3.0'ı doğal olarak destekleyecek olan PowerVR serisi 6'yı desteklemektedir. Bu, G6100'den baştan sona 6630'a kadar değişen bir ila altı küme ile sunulacak. Imagination, VR6 grafikleri için 10 lisansa sahip olduğunu söylüyor.

Hayal gücü, video kod çözme ve kodlama içeren PowerVR video çekirdeği biçiminde ayrı bir grafik özelliğini de zorluyor. Şirket, lisanslarının 500 milyondan fazla çekirdeği gönderdiğini söylüyor.

Lisanslanabilir grafikler arasında, Imagination'ın en büyük rakibi Mali GPU'larını (grafik işleme birimleri) çekirdeğini sunan ARM'dir. ARM şimdi bunun için 75 lisansa sahip olduğunu ve 240 milyon işlemcinin bu teknoloji ile 2013 yılında piyasaya sürülmesini beklediğini belirtti. Özellikle şirket, kombinasyonun GPU hesaplama, hesaplamalı fotoğrafçılık, yüz tanıma gibi şeyler için nasıl kullanılabileceğini tartıştı. ve gerçek zamanlı oyun.

Mali ailesinde, çoğunlukla kitlesel pazar akıllı telefonlarına yönelik Mali-400 ve -450 aileleri ve daha çok hedef alan Mali-T600 ailesi de dahil olmak üzere birçok derecelendirme vardır.

Mali çekirdek kullanan şirketler arasında Samsung Electronics, Leadcore, MediaTek, Spreadtrum, ST-Ericsson, AllWinner ve Rockchip bulunmaktadır. Bazı hayal gücü listesiyle çakıştığını fark ederseniz, bunun nedeni bazı şirketlerin farklı işlemcilerde farklı grafikler kullanmasıdır.

Ancak, belki de lisanslanabilir grafik çekirdeği için en büyük rakipler, çoğu uygulama işlemcisi üreticisinin kattığı benzersiz grafiklerdir. Qualcomm, Adreno grafiklerini Snapdragon işlemciler ailesinde yaygın olarak kullanarak, muhtemelen en başarılısıydı. Bu, çipin tasarlandığı pazara bağlı olarak farklı lezzetlerde de geliyor. Nvidia muhtemelen grafikleri farklılaştırıcı olarak kullanmakta, GeForce grafikleri ve PC oyun mirasını nasıl kullandığı ve bunu mobil işlemcilere nasıl uyguladığı hakkında konuşuyor. Broadcom ayrıca VideoCore olarak bilinen kendi multimedya teknolojisine sahiptir.

Bir sonraki gönderimde belirli yonga satıcılarını daha fazla kapsayacağım.