Vaikka voidaan väittää, että pöytätietokoneiden ja kannettavien prosessorien markkinat ovat viime aikoina muuttuneet melko rajallisiksi ja ennustettaviksi, matkapuhelinten ja tablet-laitteiden sovellusprosessorien markkinat ovat edelleen erittäin elinvoimaiset markkinat, joilla on yli tusina kilpailijaa. Nämä prosessorit siirtyvät melko nopeasti, ja viime vuoden suuresta uudesta ominaisuudesta - neliytimisistä sovellusprosessoreista - tuli yleistä tänä vuonna.
Olen seurannut prosessorien suuntaa ja miten niiden tulisi kehittyä tulevan vuoden aikana. Seuraavissa muutamissa viesteissä kirjoitan tietyistä prosessoreista, mutta aloitetaan tarkastelemalla siruihin meneviä komponentteja.
Perusrakennusaineet
Kaikissa matkapuhelimen prosessoreissa on sekä CPU-ytimiä että grafiikkaytimiä; useimmat sisältävät joitain liitäntäominaisuuksia ja / tai kantataajuuslaitteistoa matkapuhelinverkkoon yhdistämistä varten. (Silloinkin puhelimet vaativat erillisen RF-sirun yhteyksille sekä erillisen yhteyspiirin esimerkiksi Wi-Fi- ja Bluetooth-yhteyksille.)
Yksi syy siihen, että matkaviestinnässä on niin paljon kilpailua, on, että suurin osa puhelimien ja tablet-laitteiden prosessoreista on rakennettu ARM-arkkitehtuurin iteraatioon joko käyttämällä ytimiä, jotka ARM Holdings itse suunnittelee, tai räätälöityjä ytimiä, jotka on rakennettu käyttämällä "arkkitehtoninen lisenssi", mukaan lukien etenkin Qualcomm ("Krait" -ytimellä) ja Apple mobiilihuoneessa.
Tietysti on kilpailevia arkkitehtuureja. Intel yrittää työntää x86-arkkitehtuuria, joka on ollut niin suosittu työasemissa ja kannettavissa tietokoneissa, ja Imagination Technologiesilla on myös äskettäin hankittu MIPS-arkkitehtuuri (lisää siitä myöhemmin). Silti ARM todella hallitsee mobiili-prosessorin ytimiä.
Grafiikka on hiukan monipuolisempi. Tunnetuin kolmannen osapuolen graafisen IP-palveluntarjoaja on Imagination Technologies. Sen Power VR -tuoteperhettä käytetään monissa erilaisissa prosessoreissa, mukaan lukien Intelin ja Applen prosessorit. ARM on kilpaillut Malin grafiikkaytimien perheensä kanssa ja monet sirunvalmistajat luovat omia grafiikoitaan, mukaan lukien Qualcomm Adreno-grafiikallaan ja Nvidia GeForce-grafiikallaan.
ARM-ytimet kaikkialla
ARM tekee tosiasiassa useita erilaisia ytimiä, pienistä pienistä ytimistä, joita käytetään kaikenlaisissa laitteissa, Cortex-sarjaan, joka tyypillisesti nähdään mobiileissa prosessoreissa. Jopa täällä, on olemassa monia vaihtoehtoja aina Cortex-A9: stä (jota käytetään useimmissa nykypäivän puhelimissa) uuteen tehokkaampaan Cortex-A15 ja pieneen, energiatehokkaaseen Cortex-A7: ään.
Cortex-A9 on ollut useimpien kolmansien osapuolten sovellusytimien sydän parin viime vuoden ajan, vaikka tänä vuonna monet sovellusprosessorien valmistajista ovat siirtymässä uusiin malleihin. Monet perustuvat parempaan suorituskykyyn suunniteltuun Cortex-A15: ään ja / tai Cortex-A7: ään, joka on suunniteltu käyttämään vähemmän virtaa. A15: ssä on 40-bittinen fyysinen osoitetila, tosin yksittäiset ketjut voivat käyttää vain 32-bittistä osoitetta, ja se tarjoaa uuden arkkitehtuurin, jonka pitäisi olla tehokkaampi. Broadcom, Nvidia, Samsung, ST-Ericsson ja Texas Instruments ovat kaikki ilmoittaneet suunnitelmista prosessoreille, jotka käyttävät tätä ydintä.
Cortex-A7 on mielenkiintoinen, koska se on suunniteltu käyttämään huomattavasti vähemmän virtaa ja olemaan huomattavasti pienempi kuin Cortex-A9. Kuten yllä olevasta taulukosta näet, Cortex-A7: n 28 nm: n toteutus voi olla pieni - alle puoli neliömetriä - ja käyttää vain noin kolmasosaa 40 nm: n Cortex-A9: n voimasta. Vaikka se voi vaihdella vähän toteutuksesta riippuen, yleensä kunkin A7-ytimen odotetaan käyttävän vähemmän kuin 100 milliwattia tehoa verrattuna 200–300 milliwattin huippuun A9: llä ja jopa 500 milliwattia A15: lla.
Mutta ARM: n suurin työntö on sille, jota se kutsuu isoksi.LITTLE arkkitehtuuriksi, joka parit A7 ja A15. Tällaisessa suunnittelussa sirulla voi olla useita ytimiä jokaisessa arkkitehtuurissa, pienemmän tehon ytimet käyttävät suurimman osan ajasta ja siru vaihtaa suuremman tehon ytimiin, kun se tarvitsee lisäsuorituskykyä, ehkä suorittaessaan monimutkaista laskentaa sisällä peli tai jopa monimutkainen JavaScript verkkosivulla.
Yhdistetyn arkkitehtuurin tällä hetkellä ilmoittamia lisenssinhaltijoita ovat CSR, Fujitsu, MediaTek, Renesas Mobile ja Samsung Electronics. Ensimmäinen ilmoitus tästä oli Samsungin Exynos 5 Octa, mutta muut myyjät, kuten Renesas, näyttävät olevan lähellä. Näyttelyssä ARM osoitti, kuinka iso.LITTLE-yhdistelmä voi säästää energiaa.
A15: ta ja A7: tä seuraa Cortex-A57 ja A53, jotka myös yhdistetään big.LITTLE-järjestelmään. Pienitehoinen A53 toimii suurimman osan ajasta, mutta A57 on käytettävissä, kun tarvitaan enemmän virtaa. Vaikka nämä molemmat ovat 64-bittisiä prosessoreita, aluksi ne toimivat 32-bittisillä käyttöjärjestelmillä, jotka eivät pysty käsittelemään yli 4 Gt, eli 32-bittisten prosessorien enimmäisraja useimmissa olosuhteissa. (Nämä ytimet löytävät tiensä myös prosessoreihin, jotka on suunnattu palvelinmarkkinoille, joilla tarvitaan suurempaa muistia.)
Mutta emme näe vain yhtä lähestymistapaa. Näyttää siltä, että jokaisella prosessorin myyjällä on erilainen lähestymistapa huippuluokan prosessoreihinsa. Samsung ja Renesas tarjoavat neljä A15- ja neljä A7-mallia. Nvidia työntää neljää täystehoista A15-moduulia ja pienitehoista ydintä. MediaTek ja muut käyttävät yksinkertaisesti neljää A7: tä. ST-Ericsson mainostaa A9-ytimiä, mutta nopeammin.
Ja sitten on yrityksiä, joilla on "arkkitehtoninen lisenssi". Nämä antavat yrityksille lähinnä mahdollisuuden luoda ytimiä, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, mutta jotka ovat silti yhteensopivia ARM-arkkitehtuurin kanssa. Tällä arkkitehtuurilla - käytännössä käskyjoukolla - on itse ollut useita muunnelmia, joissa A9, A7 ja A15 käyttävät kaikkia niin kutsuttuja ARMv7. Tulevat A53 ja A57 käyttävät uudempaa muunnosta, joka tukee 64-bittistä laskentaa, joka tunnetaan nimellä ARMv8.
Monilla yrityksillä on arkkitehtuurilisenssejä. Ehkä tunnetuin on Qualcomm, joka käyttää "Krait" -ydinsä useimmissa nykyisissä prosessoreissa (vaikkakin käyttää A7-malleja low-endissä). Krait on ARMv7-yhteensopiva ydin. Marvell suunnittelee omat ytimensä Armada-prosessorisarjassa. Apple ei paljasta eniten prosessorien yksityiskohtia, mutta uskotaan suunnitelleen omat ytimensä A6- ja A6X-prosessoreille iPhonelle ja iPadille. Ensimmäiset suorittimen ytimet, jotka ovat ARMv8-yhteensopivia, ovat todennäköisesti palvelinsiruissa, kuten AppliedMicro X-Gene, mutta on todennäköistä, että monet muut yritykset, jotka tekevät ARM-yhteensopivia ytimiä, seuraavat esimerkkiä. Esimerkiksi Nvidia on ilmoittanut aikovansa perustaa oman ytimen nimeltä "Project Denver" matkapuhelimen prosessorille, jonka on määrä valmistua vuonna 2015.
X86- ja MIPS-vaihtoehdot
Vaikka ARM-arkkitehtuuri hallitsee matkapuhelimia ja tablet-laitteita, on olemassa vaihtoehtoja. Intel on tehnyt viime aikoina eniten melua tarjoamalla sarjan tuotteita ja etenemissuunnitelman Atom-perheelleen, joka on suunnattu mobiililaitteille. Yhtiö esitteli tammikuussa CES: llä uuden älypuhelinmarkkinoiden matalaan päähän suuntautuvan prosessorin, nimeltään Z2420 (koodinimeltään Lexington), ja Mobile World Congress julkisti Clover Trail + -alustan, jota johtaa kaksoisydin / neljä- säie Atom Z2580, taajuus 2 GHz.
Vaikka yritys on osoittanut Atom-pohjaisia puhelimia jo jonkin aikaa, vasta viimeisen vuoden aikana nämä puhelimet ovat todella saaneet sen markkinoille. Intel sanoo, että sillä on nyt 10 matkapuhelinmallia, jotka perustuvat Atom-siruunsa yli 20 maassa, ja se on maininnut sellaisia ominaisuuksia kuin HDR-kameran tuki ilman liikkeen hämärtymistä. Intelin nykyiset Atom-prosessorit on valmistettu 32 nm: n tekniikalla, mutta yhtiö aikoo siirtyä käyttämään 22 nm: n FinFET-tekniikkaa, jota se käyttää ydinprosessoreissaan vuoden lopulla. Intel on tietysti pitkään hallinnut kannettavien tietokoneiden segmenttiä ja edistynyt jonkin verran myös Atom- ja Core-pohjaisten tablettien ja vaihtovelkakirjojen kanssa tänä vuonna. Keskustelen yksityiskohdista, kun saan seuraavissa viesteissä yksittäisille prosessorimyyjille.
Intelin perinteinen kilpailija x86-prosessoreissa, AMD, oli myös Mobile World Congress -tapahtumassa, ja näytti tulevaa Windows-tablet-laitteille ja hybrideille suunnattua prosessoria Temash. Tämä on saatavana sekä kaksoisytimellä että nelinytimellä, ja AMD osoitti demoja siitä, kuinka se ylitti nykyisen Clover Trail -alustan. Tämän odotetaan olevan valmis vuoden 2013 ensimmäisellä puoliskolla. AMD: llä ei ole vielä puhelinalustaa.
Muu CPU-arkkitehtuuri, jonka olemme nähneet mobiililaitteissa, tulee MIPS: ltä, jonka Imagination Technologies osti äskettäin. MIPS tarjoaa kolme tasoa Aptiv-prosessoriytimien kanssa, mukaan lukien Pro-Aptiv-linja, joka on tarkoitettu sovellusprosessoreille. Kuvitteelliset virkamiehet huomauttavat, että MIPS on myynyt 64-bittisiä ytimiä 20 vuoden ajan, ja sanotaan, että yrityksen tavoitteena on lähettää 25 prosenttia kaikista CPU-ytimistä seuraavien 4-5 vuoden aikana. Toistaiseksi suurin osa MIPS-prosessoreista menee markkinoille, kuten verkkoihin, infrastruktuuriin ja digisovittimiin, mutta Ingenic tekee prosessorista mobiililaitteille ja yritys odottaa näkevänsä enemmän painotusta tällä alueella. MIPS julkisti äskettäin uuden version arkkitehtuurista, nimeltään V5, ja odottaa näkevänsä alkuperäiset sirut myöhemmin tänä vuonna.
Grafiikka: Yllättävä kilpailu
Jos ARM hallitsee mobiilisovellusytimissä, Imagination Technologies on hallinnut mobiiligrafiikkaytimissä, vaikkakin sen on kohonnut kasvavaa kilpailua.
Mielikuvitusta edustaa nykyään enimmäkseen PowerVR-sarja 5, mukaan lukien sen 5XT-laajennus, joka lisää joitain ominaisuuksia, jotka mahdollistavat OpenGL ES 3.0 -ominaisuuksien. Huippuluokka on tänään SGX 544MP4 - "4" osoittaa grafiikkaytimien määrän. Monet yritykset tukevat mielikuvitusgrafiikkaa, kuten Apple, Intel, MediaTek, ST-Ericsson, Ingenic, Allwinner ja Texas Instruments. Vaikka Apple yleensä ei vahvista sitä, nykyisessä iPadin A6X-prosessorissa on neliytiminen PowerVR SGX 554MP4 -grafiikka. (Mielikuvitus osoitti tämän näyttelyosastollaan Mobile World Congressissa.) Yhtiö myöhemmin vahvisti, että Samsung Exynos 5410 Octa käyttää myös näitä grafiikoita.
Yhtiö edistää eteenpäin PowerVR-sarjaa 6, joka tukee alkuperäisesti DirectX 10: ää ja Open GL ES 3.0: ta. Tätä tarjotaan yhdestä kuuteen grafiikan klusterista, jotka vaihtelevat G6100: sta huippuluokkaan 6630. Imaginationin mukaan sillä on 10 VR6-grafiikan lisenssinhaltijaa.
Mielikuvitus työntää myös erillisen grafiikkaominaisuuden sen PowerVR-videonytimien muodossa, joka sisältää videon dekoodauksen ja koodauksen. Yhtiön mukaan lisenssinsaajat ovat lähettäneet yli 500 miljoonaa näitä ytimiä.
Lisensoitavissa olevista grafiikoista Imaginationin suurin kilpailija on ARM, joka tarjoaa Malin GPU (grafiikkaprosessointiyksiköt) ytimet. ARM: n mukaan sillä on nyt 75 lisenssinhaltija tätä varten ja odottaa, että 240 miljoonaa prosessoria toimittaa tämän tekniikan kanssa vuonna 2013. Erityisesti yritys torjui, kuinka yhdistelmää voidaan käyttää esimerkiksi GPU-laskentaan, laskennallisen valokuvan osoittamiseen, kasvojentunnistukseen, ja reaaliaikainen pelaaminen.
Mali-perheen sisällä on useita asteikkoja, mukaan lukien Mali-400- ja -450-perheet, jotka on suunnattu lähinnä massamarkkinoiden älypuhelimiin, ja Mali-T600-perheet, jotka on suunnattu enemmän huippuluokkaan.
Malin ytimiä käyttäviä yrityksiä ovat Samsung Electronics, Leadcore, MediaTek, Spreadtrum, ST-Ericsson, AllWinner ja Rockchip. Jos huomaat jonkin verran päällekkäisyyttä mielikuvitusluettelon kanssa, se johtuu siitä, että jotkut yritykset käyttävät erilaisia grafiikoita eri suorittimissa.
Mutta kenties suurimmat kilpailijat lisensoitavissa oleville grafiikkaytimille ovat ainutlaatuinen grafiikka, jonka monet sovellusprosessorien valmistajat sisältävät. Qualcomm on todennäköisesti ollut menestynein, käyttämällä Adreno-grafiikkaansa laajasti Snapdragon-prosessoriperheessään. Tällaisia on myös erilaisia makuja markkinoista riippuen, joille siru on tarkoitettu. Nvidia on todennäköisesti tehnyt eniten grafiikan käyttämisessä erottajana, puhuessaan GeForce-grafiikastaan ja kuinka se on ottanut PC-pelin perintönsä ja soveltanut tätä matkapuhelimiin. Broadcomilla on myös oma multimediatekniikka, joka tunnetaan nimellä VideoCore.
Esitän tietyt sirujen myyjät tarkemmin seuraavassa viestissäni.
