• Немного теории
• Qualcomm
  • MSM7200A/MSM7201A
  • MSM7225 (S1)
  • MSM7227 / MSM7227T (S1)
  • MSM7225A / MSM7227A (S1)
  • QSD8250 (S1)
  • MSM8255 (S2) / MSM8255T (S2)
  • APQ8055 (S2)
  • MSM 7230 (S2)
  • MSM8260 / APQ8060 (S3)
  • Snapdragon S4 общая информация
  • MPQ8064 / APQ8064 (S4)
  • MSM8960 / MSM8960T / MSM8660A / APQ8060A (S4)
  • MSM8930 / MSM8630 / MSM8230 / APQ8030 (S4)
  • MSM8227 / MSM8627 (S4)
  • MSM8225 / MSM8625
• Резюме
• P.S.

Немного теории

Перед тем как переходить непосредственно к практической части рассмотрим некоторые общие моменты. С технической точки зрения то, что мы называем процессором смартфона или планшета представляет собой мобильную систему-на-чипе (MSoC – mobile system-on-a-chip), в состав которой помимо самих процессорных ядер входят контроллеры интерфейсов ввода-вывода (дисплея, радиотракта, камеры, беспроводных интерфейсов и т.д.), графический ускоритель и другие модули.

«Сердцем» подавляющего большинства мобильных систем-на-чипе являются ядра архитектуры ARM (Advanced RISC Machine, Acorn RISC Machine, усовершенствованная RISC-машина). Их разработкой занимается компания ARM Limited, причем сфера ее деятельности включает в себя именно разработку самой архитектуры процессорных ядер, которая в дальнейшем лицензируется производителям мобильных систем-на-чипе.

В свою очередь эти производители, объединив ARM-ядро с графическим ускорителем и другими компонентами, создают системы-на-чипе, марка которых и указывается в спецификациях мобильного устройства. Таким образом, на производительность системы-на-чипе и параметры построенного на его основе устройства, влияет не только какое ядро стало «сердцем» системы-на-чипе, но параметры графического ускорителя, контроллера памяти, GSM-модуля, контроллера дисплея, GPS-модуля и т.д.

Впрочем, далеко не всегда в мобильных процессорах используются ядра разработки компании ARM Limited. В ряде случаев для создания систем-на-чипе их разработчики используют собственные наработки в области процессорных ядер, чаще всего совместимые с набором команд ARM. Примером подобного подхода являются процессоры Qualcomm построенные на ядрах Scorpion и Krait, которые хоть и являются ARM-совместимыми (по набору команд), но не являющиеся разработкой ARM Limited. Работает над созданием собственных процессорных ядер и компания NVIDIA, запустившая «Project Denver». Кроме того, разработкой собственной мобильной платформы занимается и компания Intel. Более подробно об Intel Medfield и ряде других новинок представленных на MWC 2012 можно узнать из этой статьи.

Но вернемся к ARM-ядрам, тем более что процессоры на их основе пока встречаются в смартфонах и планшетах наиболее часто. При этом, мы не будем вспоминать «древнюю историю» времен Windows Mobile и Symbian (об ARM-ядрах используемых в процессорах WM-коммуникаторов и Symbian-смартфонов можно узнать из Википедии), а сразу перейдем к временам становления ОС Android.

Qualcomm

В обозначениях мобильных процессоров (здесь и далее под словом «процессор» понимаются системы-на-чипе) этого производителя обычно используются цифровые индексы, состоящие из трехбуквенного префикса и 4-х цифр, обозначающих модель процессора. В мобильных процессорах Qualcomm в основном используется 3 префикса – MSM, QSD и APQ.

Изначально процессоры Qualcomm предназначенные для мобильных устройств обозначались префиксом MSM (Mobile Station Modems). Однако с появлением 1 ГГц процессоров с цифровым индексом 8х50 они были выделены в отдельное семейство, получившее имя Snapdragon, при этом их префикс был изменен на QSD (Qualcomm SnapDragon). Однако в более поздних процессорах Qualcomm маркировка QSD была обратно замена на традиционное MSM.  Префикс APQ (Application Processor Qualcomm) свидетельствует о том, что процессор не имеет встроенного модема, а для его использования в устройствах с доступом к сотовым сетям необходимо использовать внешний модем (например, с поддержкой LTE). В настоящее время семейство Snapdragon принято делить на 4 поколения (S1, S2, S3, S4, об этом ниже).

Первый знак цифровой маркировки процессора свидетельствует о классе процессора. В настоящее время мобильные процессоры Qualcomm с цифровым кодом вида 7ххх – используется для бюджетных устройств, а все производительные мобильные процессоры маркируются как 8ххх. Вторая цифра маркировки свидетельствует о сотовых сетях, с которыми может быть совместимо устройство на его основе:

• «0» - интегрированный модем отсутствует (характерно для устройств серии APQ),
• «2» обозначает поддержку UMTS (например, MSM7225 или QSD8250),
• «6» совмещение поддержки CDMA и UMTS (аналогично, MSM7625 или QSD8650),
• «9» поддержка одновременно голоса и данных 3G/UMTS/GSM, голоса и LTE данных (CSFB), а также одновременно CDMA голоса и LTE данных (SVLTE).

MSM7200A/MSM7201A

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv6
• Ядро: ARM1136EJ-S
• Рабочая частота: 528 MHz
• Графический сопроцессор: Adreno 130
• Техпроцесс: 90 нм (MSM7200A) / 65 нм (MSM7201A), CMOS

Основой первых смартфонов работающих под управлением операционной системы Android был процессор Qualcomm MSM7201A с рабочей частотой 528 МГц. Его ядро относится к семейству ARM11. Кстати, ядро аналогичной архитектуры использовалось и во многих популярных Symbian и WM-устройствах, в том числе HTC Touch Diamond, HTC Touch Pro, HTC Touch HD. Из первых Android-смартфонов MSM7201A нашел применение в HTC G1 и HTC Magic. В настоящее время является устаревшим и в новых устройствах не применяется.

MSM7201A. Здесь и далее скриншоты с информацией о параметрах процессоров с сайта pdadb.net

Также существует процессор MSM7200, являющийся аналогом MSM7201A, выполненным по более «толстому» 90 нм техпроцессу. Тем не менее, этот процессор нашел себе применение в ряде довольно популярных смартфонов 2009 и 2010 годов – HTC Hero, некоторых модификациях HTC Magic (HTC Sapphire 100), HTC Touch Diamond2 T5353, Motorola BACKFLIP, Motorola CLIQ XT, Sony Ericsson Xperia X2 и других.

MSM7200

MSM7225 (S1)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv6
• Ядро: ARM1136EJ-S
• Рабочая частота: 528 MHz
• Графический сопроцессор: программная эмуляция
• Техпроцесс: 65 нм, CMOS

Следующее поколение Android-устройств получило процессор  Qualcomm MSM7225, также работавший на частоте 528 МГц. Причем, этот процессор изначально был нацелен на устройства бюджетного сегмента, а аппараты на нем продолжили выходить вплоть до конца 2011 года. В частности MSM7225 использован в HTC Tattoo, HTC Wildfire, Huawei Ideos X1 U8180, Highscreen Zeus и других. Общая черта многих смартфонов основанных на Qualcomm MSM7225 – использование дисплеев разрешением QVGA (240х320), что в отсутствии графического сопроцессора вполне объяснимо. Также этот процессор стал основой многих смартфонов «Blackberry-подобного» форм-фактора, например, HTC Snap («личный опыт» использования устройства) или Samsung GT-B7320 OmniaPRO. Причем, несмотря на невысокую рабочую частоту, процессор Qualcomm MSM7225, был отнесен к линейке S1 Snapdragon. В настоящее время встречается лишь в смартфонах самой низшей ценовой категории, например, МТС 950.

MSM7227 / MSM7227T (S1)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv6
• Ядро: ARM1136EJ-S
• Рабочая частота: 600 MHz (MSM7227) / 800 (MSM7227T)
• Графический сопроцессор: Adreno 200
• Техпроцесс: 65 нм, CMOS

Однако, действительно массовыми бюджетные Android-смартфоны стали с появлением устройств на основе Qualcomm MSM7227. Также как и Qualcomm MSM7225 этот процессор изначально позиционировался в сегмент недорогих устройств и, более того, был совместим с MSM7225, что позволило производителям быстро перейти на его использование. По сравнению с MSM7225 основные плюсы MSM7227– более низкое энергопотребление и, что более важно, встроенный графический ускоритель Adreno 200.

Изначально рабочая частота этого процессора составила 600 МГц, позднее появился «турбированный»  вариант MSM7227T, работавший на частоте 800 МГц. Несмотря на то, что архитектура осталась практически прежней (ядро ARM1136EJ-S с набором команд ARVv6), за счет графического ускорителя и более высокой рабочей частоты, MSM7227 демонстрирует значительно более высокую производительность, чем его предшественник. Среди производителей этот процессор стал весьма популярен, а устройства на его основе присутствуют в продаже и в наше время.

Основные сведения о Qualcomm MSM7227

Тесты производительности Gigabyte G1305 (слева), LG GT540 (по центру) и МТС 916 (ZTE X850 Racer, справа), построенных на базе MSM7227. Обзор МТС 916 – здесь. Для сравнения с производительностью устройств на базе Qualcomm MSM7200/MSM7201A можно ориентироваться на строку соответствующую HTC Magic.

MSM7225A / MSM7227A (S1)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7-A
• Ядро: ARM Cortex-A5
• Рабочая частота: 600…800 MHz (MSM7225A) / 800…1000 (MSM7227A)
• Графический сопроцессор: Adreno 200
• Техпроцесс: 45 нм, CMOS

Современная линейка бюджетных процессоров от Qualcomm представлена двумя системи-на-чипе, обозначения которых от их предшественников отличаются лишь 1 буквой – MSM7225A и MSM7227A. Но технические отличия довольно существенные – их «сердцем» стало ядро ядро Cortex A5, рабочая частота которого в MSM7225A составляет 600…800 МГц, а в MSM7227A – 800…1000 МГц. При этом по своему позиционированию MSM7225A – это наследник MSM7225, а MSM7227A – MSM7227T. Оба процессора выполнены по нормам 45 нм техпроцесса, а отличия кроются в деталях – поддерживаемом разрешении дисплеев (800x480 у MSM7227A и 320x480 у MSM7225A), фотокамер (5 Мп у MSM7225A, 8 Мп у MSM7227A) и т.д. Несмотря на то, что эти процессоры сравнительно новые они уже нашли применение в устройствах от Sony, LG, Lenovo, HTC и других производителей.

MSM7225A

MSM7227A

Тест производительности MSM7225A (600 МГц) на примере HTC Explorer.

QSD8250 (S1)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Qualcomm Scorpion
• Рабочая частота: 1024 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 200
• Техпроцесс: 65 нм, CMOS

По своему позиционированию в модельном ряду Qualcomm, процессор QSD8250 является наследником MSM7200A и изначально ориентирован на использование в производительных мобильных устройствах. Первым смартфоном, с QSD8250 на борту стал выпущенный в начале 2009 года коммуникатор Toshiba TG01, работающий под управлением Windows Mobile 6. В ноябре того же года увидели свет еще два WM-коммуникатора – Acer S200 и HTC HD2 – также построенные на базе QSD8250. Первым достаточно массовым Android-смартфоном на основе этого процессора стал HTC Desire, представленный в начале 2010 года.

Помимо более высокой рабочей частоты, одним из отличий QSD8250 от предшественников была поддержка набора команд ARMv7 и использование ядра Scorpion, являющегося собственной разработкой Qualcomm. Всего на базе QSD8250 было выпущено довольно много различных устройств, в том числе почти вся линейка первых WP7-смартфонов (Dell Venue Pro, Samsung Omnia 7, HTC Surround и т.д. ) QSD8250 стал последним представителем первого поколения процессоров Snapdragon. В 2009 году Qualcomm выпустил его обновленную версию - QSD8250A, которая производилась по нормам 45 нм техпроцесса, а максимальная рабочая частота достигла 1,3 ГГц.

QSD8250

Тест производительности (можно ориентироваться на строки HTC Desire, Nexus One). Строка «Your Device» cсоответствует Highscreen Cosmo, построенному на процессоре Qualcomm MSM7230 (см. далее)  работающем на частоте 600 МГц.

MSM8255 (S2) / MSM8255T (S2)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Qualcomm Scorpion
• Рабочая частота: 1024 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 205
• Техпроцесс: 45 нм, CMOS

Первым представителем второго поколения чипов Snapdragon стал MSM8255. Основным отличием от чипов Snapdragon первого поколения стал более производительный графический сопроцессор Adreno 205. При этом сами чипы выполнены по более тонкому технологическому процессу (45 нм), что дало им хороший потенциал для нештатного «разгона» по частоте и снижению энергопотребления при работе на родных частотах. Из популярных моделей смартфонов MSM8255 стал основой для HTC Desire HD, HTC Desire S, Sony Xperia Neo L, HTC One V, HTC Radar, Sony Ericsson Xperia ray и многих других. Основные особенности Adreno 205:

• Аппаратное ускорение SVG (масштабируемая векторная графика) и Adobe Flash
• Значительные улучшения в производительности по сравнению с Adreno 200
• Высокая скорость работы с камерой
• Высокая производительность в 3D-играх и приложениях.

Также существует «турбо»-версия MSM8255  «разогнанная» до 1,5 ГГц - MSM8255T

MSM8255

MSM8255T

Тест производительности на примере HTC Desire HD

APQ8055 (S2)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Qualcomm Scorpion
• Рабочая частота: 1000…1400 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 205
• Техпроцесс: 45 нм, CMOS

Кроме того, ко второму поколению мобильных процессоров Qualcomm относится APQ8055, ставший основой Nokia Lumia 900, WP7-смартфона с поддержкой LTE. При этом само устройство выпускается в виде двух версий – RM-808 (для американского рынка) и RM-823 (европейский и российский рынок). И выбор подобного процессора в этом устройстве вполне объясним. Из-за различия выделенных под LTE частотных диапазонов, отсутствие интегрированного в чипсет модема позволяет гибко реализовывать устройства, предназначенные для разных рынков (например, версии с LTE и без LTE, но с поддержкой DC HSPA Cat 24). Еще одно новшество появившееся в процессорах линейки 8х55 – поддержка ГЛОНАСС (GPS-чип GPSOneGen 8).

MSM 7230 (S2)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Qualcomm Scorpion
• Рабочая частота: 800…1000 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 205
• Техпроцесс: 45 нм, CMOS

Qualcomm MSM 7230 рассчитан на более массовые устройства, где производительность MSM8255 не требуется, а более ценно длительное время автономной работы. В частности этот процессор нашел применение в обновлении продуктов, на изначально построенных на базе QSD8250. Одним из примеров подобного обновления стал Acer Liquid Metal, вышедший в начале 2011 года. Рабочая частота процессора в этом устройстве составила 800 МГц, тогда как оригинальном Liquid она составляла 1 ГГц. Но по части производительности Acer Liquid Metal легко смог превзойти оригинальную модель. Также подобный процессор используется в HTC Desire Z, Huawei Ideos X5 и ряде других аппаратов.  

MSM 7230

Результаты тестов производительности Acer Liquid Metal и HTC Desire Z в сравнении с Acer Liquid (QSD8250).

MSM8260 / APQ8060 (S3)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Qualcomm Scorpion
• Количество ядер: 2
• Рабочая частота: 1200…1700 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 220
• Техпроцесс: 45 нм, CMOS

Процессоры MSM8260 и APQ8060 относятся к 3-му поколению семейства Snapdragon и отличаются от предшественников наличием графическим ускорителем Adreno 220 и двумя ядрами Qualcomm Scorpion с рабочей частотой 1,2…1,7 ГГц. С точки зрения производительности выход подобных процессоров стал серьезным шагом вперед, в частности в них появилась поддержка кодирования/декодирования HD-видео 1080p и дисплеев разрешением до 1440х900 точек. Ярким представителем устройств на этой аппаратной платформе стал HTC Sensation, вышедший в середине прошлого года. Рабочая частота процессора MSM8260 в этом аппарате составила 1,2 ГГц. При этом Sensation не был первым вышедшим на рынок смартфоном с двухъядерным процессором – продажи Samsung Galaxy S II стартовали мае, а LG, к моменту выхода Sensation, продавал свой Optimus 2X уже около 4-х месяцев. Однако, аппаратная платформа этих смартфонов была построена на других чипах - 1,2 ГГц Exynos 4210 и 1 ГГц Tegra 2.

MSM8260

Результаты тестов производительности из обзора HTC Sensation

Результаты замера производительности с сайта techradar.com

Snapdragon S4 общая информация

Последнее поколение процессоров от Qualcomm – Snapdragon S4 – включает в себя наиболее производительные модели процессоров, большая часть из которых построена на ядрах Krait, оснащена графическим сопроцессором Adreno 225 или 305, а для их производства используется 28 нм техпроцесс. Также в процессоры семейства Snapdragon S4 могут быть интегрированы многорежимный модем (GSM, GPRS, EDGE, UMTS/WCDMA HSPA+ 42Mbps, DC-HSPA+, MBMS, LTE, CDMA2000 1xRTT, CDMA2000 1xEV-DO, CDMA2000 1xEV-DO Rev. A, CDMA2000 1xEV-DO Rev. B, CDMA2000 1xEV-DO MC Rev. A, TD-SCDMA baseband), поддержка до 3-х камер разрешением 20 Мп и съемкой HD-видео 1080p.

Для удобства потребителей (и упрощения понимания ими позиционирования устройства) представители семейства S4 разделены на классы:

• Snapdragon S4 Prime - разработан для исполнения приложений, требующих значительных вычислительных ресурсов, веб-браузинга, обеспечения подключений к ТВ и сет-топ-боксам. В этом классе пока что один процессор: Qualcomm MPQ8064;
• Snapdragon S4 Pro - для использования в настольных компьютерах, планшетах, наиболее мощных смартфонах. Представители класса: APQ8064 и MSM8960T;
• Snapdragon S4 Plus - может использоваться в мощных смартфонах и в планшетах. Представители класса: MSM8960, APQ8060A, MSM8660A, APQ8030, MSM8930, MSM8630,MSM8230, MSM8627, MSM8227;
• Snapdragon S4 Play - для массовых (читай бюджетных) смартфонов. Два представителя класса: MSM8625 и MSM8225.

MPQ8064 / APQ8064 (S4)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Qualcomm Krait
• Количество ядер: 4
• Рабочая частота: 1500…1700 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 320
• Техпроцесс: 28 нм, CMOS

Устройства, построенные на базе этих процессоров, поступят на рынок к концу 2012 года и будут ориентированы на многопоточные ресурсоемкие приложения, в том числе игры, способные загрузить 4 ядра. При этом MPQ8064, как уже упоминалось, нацелен на мультимедийные устройства.

MSM8960 / MSM8960T / MSM8660A / APQ8060A (S4)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Qualcomm Krait
• Количество ядер: 2
• Рабочая частота: 1500…1700 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 225 (MSM8960, MSM8660A, APQ8060A) Adreno 320 (MSM8960T)
• Техпроцесс: 28 нм, CMOS

Из процессоров семейства S4, MSM8960 в готовых устройствах встречается наиболее часто. В частности он стал основой HTC One XL и американского варианта HTC One X (напомню, в европейской версии One X используется четырехъядерный NVIDIA Tegra 3). Вообще MSM8960 уже достаточно часто встречается в LTE-устройствах, выпущенных для японского и американского рынка. Впрочем, производительности даже MSM8260 в подавляющем большинстве задач вполне достаточно, а увидеть разницу в производительности «на глаз» между современными hi-end мобильными платформами довольно сложно. По крайней мере, до массового появления приложений, которые смогут использовать подобные устройства «на полную катушку». Также для устройств, которые могут появиться на российском рынке, может быть актуален «безмодемный» APQ8060A, имеющий шансы найти широкое применение в планшетах.

MSM8960

Тест производительности

Блок схема MSM8960

MSM8660A

APQ8060A

MSM8930 / MSM8630 / MSM8230 / APQ8030 (S4)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Qualcomm Krait
• Количество ядер: 2
• Рабочая частота: 1000…1200 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 305
• Техпроцесс: 28 нм, CMOS

Основные отличия процессоров этого семейства от старших собратьев – использование в роли графического ускорителя Adreno 305 и более низкая рабочая частота.

MSM8930

MSM8630

MSM8230

APQ8030

MSM8227 / MSM8627 (S4)

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Qualcomm Krait
• Количество ядер: 2
• Рабочая частота: 1000 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 305
• Техпроцесс: 28 нм, CMOS

Процессоры MSM8х27 рассчитаны еще на более бюджетные устройства – максимальное поддерживаемое разрешение дисплея составляет 854х480 точек, а разрешение видео (кодирование/декодирование) – 720p.

MSM8227

MSM8225 / MSM8625

• Архитектура: RISC, 32 bit
• Набор инструкций: ARMv7
• Ядро: Cortex A5
• Количество ядер: 2
• Рабочая частота: 600…1000 МГц
• Графический сопроцессор: Adreno 203
• Техпроцесс: 45 нм, CMOS

Самый бюджетный процессор семейства S4 – MSM8х25, оснащен еще более скоромным графическим ускорителем Adreno 203. Причем, в отличие от остальных представителей семейства Snapdragon S4, MSM8х25 выпускается по нормам 45 нм техпроцесса, а его «сердцем» являются 2 ядра Cortex A5. Максимальное поддерживаемое разрешение дисплеев осталось тоже – 854х480, но в части поддержки видео ничего серьезнее WVGA (800x480) ждать от него не следует. Максимальное разрешение камер – 8 Мп, а GPS-модуль – gpsOne Gen 7. Одним словом, это решение для бюджетных устройств, которое со временем должно сменить аналогичных по классу представителей предыдущих поколений (линейку MSM7х2х).

Резюме

За последние годы мобильные процессоры претерпели достаточно много изменений. Значительно выросли их рабочие частоты, в них появились мощные графические ускорители и многоядерность. По сути, развитие современных смартфонов напоминает эволюцию персональных компьютеров. И это вполне логично – мобильные устройства становятся все более интернет-ориентированными, а зачастую проверить почту, обновления социальных сетей или прочитать новости с мобильного устройства проще и удобнее, чем включать ради этого компьютер. Да и за счет сенсорного дисплея и акселерометра (гироскопа) играть в несложные игры на мобильном устройстве интереснее, чем на ПК. Поэтому вполне логично то, что мобильные процессоры становятся все более и более производительными.

P.S.

Формат этой статьи экспериментальный и нам очень важна обратная связь с вами, наши дорогие читатели. Насколько изложенная в статье информация была вам интересна? Актуальны ли подобные материалы? Нужно ли что-нибудь изменить в стиле изложения? Ответы на эти вопросы, а также любые свои замечания и предложения оставляйте в комментариях.