Tegra 4 / 4i

Не секрет, что мобильная индустрия взяла курс на использование в смартфонах и планшетах среднего и верхнего ценового диапазонов производительных 4-ядерных процессоров. Для относительно недорогих устройств это MediaTek MT6589, для более мощных – 4-ядерные решения от Samsung, Qualcomm и NVIDIA. Однако на пути оснащения смартфонов и планшетов мощными процессорами есть одна преграда – чем производительнее процессор, тем выше энергопотребление. А для мобильных устройств проблема энергопотребления – одна из наиболее значимых. Тем более что при обычном использовании смартфона большую часть времени выполняются задачи, не требующие большого количества ресурсов.

Один из путей снижения энергопотребления мобильных процессоров – добавление энергоэффективных ядер, пусть и обладающих невысокой производительностью. Основная идея подобного подхода – распределение вычислительных мощностей по задачам. Для нетребовательных к производительности процессов задействуются энергоэффективные, но относительно малопроизводительные ядра (или ядро), а основные ядра используются только для ресурсоемких приложений.

Первую реализацию подобного подхода мы увидели в чипах NVIDIA Tegra 3, где к четырем основным ядрам архитектуры Cortex A9 было добавлено вспомогательное ядро-компаньон. Технология получила название vSMP, которое позже было заменено на более звучное 4-Plus-1.

Аналогичный подход был применен и в новом чипе от NVIDIA – в Tegra 4 нашлось место 4 ядрам архитектуры Cortex A15 (NVIDIA использует референсные ядра от ARM) и вспомогательному ядру-компаньону. Причем, ядро-компаньон в Tegra 4 также  построено на архитектуре Cortex A15, но оптимизировано для работы на низких частотах и напряжении питания. Еще одна важная особенность Tegra 4 – ядро-компаньон работает «прозрачно» для операционной системы и приложений. Более подробно о Tegra 4 можно узнать из статьи о презентации чипсета на CES 2013.

• Полезная ссылка: CES 2013: День нулевой – Tegra 4, 4-ядерный MediaTek, DVD-привод для планшетов и другие новинки
  

В части энергопотребления Tegra 4 гораздо эффективней Tegra 3 – при равной производительности Tegra 4 потребляет на 40% меньше энергии. Конечно, этот тест проходит в условиях выгодных на Tegra 4 – при тестировании этот чип работает на частоте 825 МГц, тогда как Tegra 3 – на 1,6 ГГц. Соответственно, меньше напряжение питания и потребляемая мощность. Но, в любом случае, в части соотношения производительность/энергопотребление преимущества на стороне Tegra 4.

Для работы с LTE-сетями устройствам, построенным на базе Tegra 4, необходим отдельный модемный чип NVIDIA i500, что несколько снижает привлекательность этой системы-на-чипе при использовании в смартфонах. Впрочем, первый смартфон на базе Tegra 4 уже анонсирован компанией ZTE, просто сообщившей о создании подобного устройства, без каких-либо подробностей о самом аппарате (за исключением использования ОС Android).

Однако, в отличие от предыдущих поколений чипов Tegra, для Tegra 4 компания не стала ограничиваться только топовой версией чипсета и перед началом MWC представила  Tegra 4i.

Отличия между Tegra 4 и Tegra 4i довольно значительны. Во-первых, в Tegra 4i используются ядра Cortex-A9, а не Cortex-A15, как вTegra 4. Во-вторых, количество ядер GPU – 60, а не 72. Зато в активе Tegra 4i, впервые для чипсетов NVIDIA, присутствует интегрированный LTE-модем (ядро i500). Размеры Tegra 4i в два раза меньше, чем у 4-ядерных чипсетов Qualcomm, что дает надежду на более бережное отношение к аккумулятору. Также не стоит забывать об энергосберегающем 5-м ядре.

Но в части остального функционала Tegra 4 и Tegra 4i сопоставимы, в частности поддерживаются расширенные функции камеры, включая режим «всегда в HDR» и панорамные снимки в режиме HDR.

Помимо самого чипа в рамках MWC 2013 компания NVIDIA представила эталонную платформу под названием Phoenix, которая представляет собой аппарат с 5-дюймовым 1080p-дисплеем и 13 Мп тыловой камерой. Причем, все это было заключено в тонкий, 8 мм корпус. Но попытки журналистов протестировать устройство часто заканчивались неудачей – Android работал «рывками», а многие игры – зависали. Впрочем, не стоит забывать, что речь идет о прототипе.

Отгрузка производителям чипов Tegra 4 начнутся во втором квартале текущего года, Tegra 4i станет доступен лишь ближе к концу года. Таким образом, появление аппаратов на базе Tegra 4 станет реальностью в 3-4 кварталах, а новинок с Tegra 4i придется ждать до 2014 года. Причем, судя по спецификациям – Tegra 4i будет нацелен на поддерживающие LTE смартфоны среднего класса, ценник которых ожидается в районе 10…15 тысяч рублей (напомню, речь о 2014 годе).

big.LITTLE

Работают над снижением энергопотребления и другие производители, включая самого разработчика процессорных ядер, компанию ARM, создавшую архитектуру big.LITTLE. Назначение big.LITTLE аналогично 5 ядру в процессорах Tegra 3 / 4. Анонс технологии big.LITTLE состоялся в октября 2011 года, одновременно с анонсом энергоэффективного ядра Cortex A7, разработанного в качестве компаньона для ядра Cortex A15. В октябре 2012 года ARM объявила о создании ядер Cortex-A53 и Cortex-A57 ARMv8, которые также совместимы друг с другом и могут использоваться в big.LITTLE чипах.

В простейшем случае построенный по архитектуре big.LITTLE чип включает в себя некоторое количество пар «больших» и «малых» ядер. Если смотреть «снаружи», то каждая пара из «большого» и «малого» ядер представляет собой единое виртуальное ядро, в котором при небольшой нагрузке вычислительные операции выполняются на «малом» ядре, при более высокой – на «большом». Таким образом, в каждый момент времени задействовано только одно из ядер. Также возможны более сложные комбинации, с несимметричным количеством «больших» и «малых» ядер.

Кроме того, существует архитектура big.LITTLE MP, в которой все ядра могут задействоваться одновременно. При такой реализации фоновые процессы выполняются на «малых» ядрах, а «большие» ядра подключаются при больших нагрузках. Причем, в момент включения «больших» ядер, «малые» продолжают работать.

В течение 2012 года технология big.LITTLE была взята на вооружение компаниями Samsung Electronics и Renesas Mobile, а в 2013 к ним собираются присоединиться еще 5 компаний: CSR, Fujitsu Semiconductor, Marvell, HiSilicon и MediaTek. Также о планах по выпуску big.LITTLE чипов объявила и компания LG, работающая над проектом Odin. Из существующих реализаций архитектуры big.LITTLE, самая известная принадлежит Samsung, разработавшей процессор Exynos 5 Octa, сочетающий 4 ядра Cortex A15 c 4 ядрами Cortex A7.

• Полезная ссылка: Популярно о железе: CES 2013 и технологии ближайшего будущего
  

По информации JPMorgan (ссылающейся на не названные источники), первым применением этого процессора станет европейская версия смартфона Samsung Galaxy S4. Что интересно, североамериканский вариант аппарата получит процессор Qualcomm Snapdragon 600. В тоже время, по другой информации – с Exynos 5 Octa возникли некоторые технологические сложности (избыточное энергопотребление и тепловыделение), поэтому все варианты Samsung Galaxy S4 будут оснащаться чипами от Qualcomm. Впрочем, ждать осталось всего две недели.

Intel Clover Trail+

Компания Intel привезла на MWC 2013 процессоры серии Intel Clover Trail+, презентация которых состоялась в рамках CES 2013, тогда же был продемонстрирован смартфон Lenovo K900, построенный на базе Z2580.

В линейку входят 3 модели Z2580, Z2560 и Z2520, тактовая частота которых составляет 2, 1,6 и 1,2 ГГц соответственно. Технологический процесс – 32 нм, а каждый чип включает в себя по два вычислительных ядра и графических ядра (PowerVR SGX 544). Из мобильных технологий в активе Intel Clover Trail+ присутствует поддержка C-HSPA+ (42 Мбит/с) и HSUPA cat 7 (11,5 Мбит/с), а при установке модуля XMM 7160 – LTE. Встроенный LTE-модем появится лишь в 22 нм чипах, анонс которых ожидается к концу года.

Кроме того, на MWC 2013 было замечено референсное устройство от Intel, спецификации которого включают в себя процессор Z2580, 2 Гб ОЗУ, 256 Гб встроенной флэш-памяти, дисплей разрешением 1920x1200 точек и 16 Мп камеру. ОС референского гаджета – Android 4.2

ST Ericsson NovaThor L8580 3 ГГц

Компания ST Ericsson привезла на MWC 2013 систему-на-чипе NovaThor L8580, основанную на 4 ядрах Cortex A9 и графическом сопроцессоре PowerVR SGX544. Один из козырей чипа – низкое энергопотребление, при обеспечении воспроизведения FullHD-видео, поддержке дисплеев разрешением до 1920x1200 точек, 20 Мп  основных камер, 5 Мп вспомогательных камер, а так же наличия встроенной поддержки  LTE HSPA+, TD-SCDMA и EDGE. Минимальное напряжение питания, необходимое для NovaThor L8580 – 0,6 В. Еще одна интересная особенность – поддержка двух дисплеев разрешением 960х540 точек. Выпускаться чип будет по 28 нм FDSOI техпроцессу. Причем, если на CES 2013 демонстрировалась 2,5 ГГц версия чипа, а на WMC 2013 – ее разогнали до 3 ГГц.

Mobile PCI Express

Продвигающая стандарт PCI Express организация PCI-SIG совместно с MIPI Alliance, занимающимся стандартизацией мобильных интерфейсов, анонсировали спецификации интерфейса Mobile PCI Express (M-PCIe), нацеленного на мобильные устройства, включая смартфоны и планшеты. Основная цель разработки M-PCIe – увеличение масштабируемости при обеспечении низкого энергопотребления. Что именно подразумевается под масштабируемостью применительно к смартфонам и планшетам, а также какие-либо подробности о M-PCIe пока не сообщаются. Известно лишь то, что Mobile PCI Express будет основана на версии 3.0 интерфейса PCI Express. Завершение работ над стандартом ожидается во 2 квартале текущего года, а начало его использования в мобильных устройствах возможно уже в 2014-2015 годах.

Резюме

Как видите, в технологическом плане чего-либо принципиально нового в рамках MWC 2013 представлено не было. Рассмотренные в статье мобильные системы-на-чипе были анонсированы еще до начала выставки, а сам Всемирный мобильный конгресс стал площадкой для их демонстрации. С другой стороны, а зачем еще нужны выставки? Вообще, общий тренд технологических новинок аналогичен прошлому году – компании усиленно работают над энергоэффективностью своих решений.

Причем, это касается не только процессоров, но и других компонентов мобильных устройств. Например, в рамках MWC компания Toshiba представила КМОП-сенсор, отличающийся компактной площадью и малой потребляемой мощностью. Согласно заявлению производителя, по показателю FOM их новинка опережает конкурентов примерно в 2 раза. Как несложно догадаться, новый модуль нацелен на бюджетные телефоны и смартфоны.

Желание снизить энергопотребление коснулось и других модулей. В частности компания Texas Instruments в рамках MWC анонсировала технологию DLP IntelliBright, предназначенную для проекторов и обеспечивающую более яркое и контрастное изображение при меньшем расходе энергии. Принцип работы DLP IntelliBright основан на анализе содержимого отображаемой картинки и текущего уровня освещенности. В состав DLP IntelliBright входят два алгоритма Content-Adaptive Illumination Control (адаптивное управление подсветкой в зависимости от контента) и Local Area Brightness Boost (увеличение яркости на локальных участках), работающие автономно друг от друга. Как несложно догадаться использование подобных технологий особенно актуально для мобильных проекторов, например, встраиваемых в ноутбуки или мобильные телефоны.

Если говорить в целом, то за последнее время было представлено достаточно много технологических новинок, каждая из которых в контексте презентации производителя выглядит просто отлично. Но, мы не будем спешить с выводами и подождем, пока они появятся в коммерческих устройствах, которые можно протестировать. А тогда уже  составим свое мнение и обязательно поделимся им на страницах нашего портала.