Неизвестные герои: редкие и малоизвестные процессоры ARM

Автор: Юрий Пятковский, 21 мая 2014, 06:00

Мобильные процессоры компаний Qualcomm, NVIDIA, Samsung, Apple и MediaTek за последние годы стали всемирно известными брендами. В то же время существует множество других широко используемых, но бесславно забытых чипов архитектуры ARM. Именно о процессорах второго эшелона, производимых компаниями Allwinner, ST-Ericsson, Broadcom и Spreadtrum, пойдет речь в данной статье.

Неизвестные герои: редкие и малоизвестные процессоры ARM

Основные термины

Современные ARM-процессоры – это однокристальные системы, которые помимо вычислительных ядер содержат графический ускоритель, контролер оперативной памяти, сопроцессор-видеодекодер и опционально модули беспроводной связи. Помимо смартфонов и планшетов, используются они в портативных игровых консолях, медиапроигрывателях, цифровых фотокамерах, беспроводных маршрутизаторах, носимой электронике и умной бытовой технике.

Права на архитектуру ARM принадлежат британской компании ARM Limited, которая сама чипы не выпускает, а разрабатывает рефересные решения и продает их всем желающим. Производят однокристальные системы по лицензии ARM Limited чуть ли не полсотни компаний, тогда как расширенная лицензия, позволяющая модифицировать архитектуру, есть только у узкого круга ИТ-гигантов: Qualcomm, NVIDIA и Apple. К примеру, компания Qualcomm отказалась от референсных решений Cortex и разработала собственные процессорные ядра Scorpion (2,1 DMIPS/МГц) и Krait (3,3 DMIPS/МГц).

Неизвестные герои: редкие и малоизвестные процессоры ARM-2

Правда, собственные производственные линии по «штамповке» ARM-процессоров есть только у компании Samsung, тогда как другие компании вынуждены обращаться за помощью к посредникам: TSMC, UMC и GlobalFoundries.

Делятся современные ARM-процессоры на три семейства: ARMv6, ARMv7 и ARMv8. Первое представляет собой маломощные и сейчас все реже используемые чипы ARM11; второе включает большинство современных моделей (Cortex-A8, A9, A5, A7, A15, А12 и А17); к третьему же принадлежат самые передовые решения, которые появятся на рынке уже совсем скоро (Cortex-A53 и A57). Пока что единственным продающимся чипом ARMv8 является Apple A7 (архитектура Cyclone).

Одно ядро ARM Cortex-A8 (2 DMIPS/МГц) примерно на 60 процентов быстрее ARM11 (1,25 DMIPS/МГц), работающего на той же тактовой частоте. В свою очередь одно ядро Cortex-A9 (2,5 DMIPS/МГц) на 25 процентов быстрее, чем A8, и уже может объединяться в многоядерные связки. Ядра Cortex-A5 (1,57 DMIPS/МГц), A7 (1,9 DMIPS/МГц) и А12 (3 DMIPS/МГц) пришли на смену ARM11, Cortex-A8 и А9 соответственно: они не сильно быстрее предшественников, зато потребляют намного меньше энергии.

Неизвестные герои: редкие и малоизвестные процессоры ARM-3

Ядра Cortex-A15 (3,5 DMIPS/МГц) и А17 (4 DMIPS/МГц) стали мощнейшими из 32-битных решений ARM, тогда как дальнейшая эволюция данной архитектуры подразумевает переход на 64-битные процессоры. Но чипмейкеры второго эшелона начнут выпускать их явно не скоро, поэтому в рамках данной статьи Cortex-A53 (2,3 DMIPS/МГц) и А57 (4,1 DMIPS/МГц) рассматривать мы не будем. А вот подробности о мобильных графических ускорителях вы можете узнать из статьи «Графические ускорители ARM: Adreno, GeForce ULP, PowerVR и другие».

Allwinner Boxchip – двое из ларца

Прославиться китайской компании Allwinner Technology удалось благодаря процессору Boxchip A10. Именно он стал основой большинства бюджетных Android-планшетов, которые вот уже два года выпускают китайские компании под собственным брендом либо для заказчиков из других стран, в том числе украинских и российских. Перечислять конкретные модели устройств на основе Boxchip A10 нет смысла: выберите любое за $50 и в нем гарантировано будет этот чип.

Содержит Allwinner Boxchip A10 одно процессорное ядро Cortex-A8 и графический ускоритель Mali-400. Стандартной для чипа является частота 1,2 ГГц, но производители планшетов нередко разгоняют его до 1,5 ГГц, из-за чего случаются перегревы и зависания. Конечно, одноядерный Boxchip A10 не лучшем образом справляется с нынешними задачами, зато стоит очень дешево. Дешевле него только Boxchip A13 с пониженной до 1 ГГц тактовой частотой – всего $5 при закупке больших партий. Для сравнения, цена процессора Apple A7 составляет аж $19.

Неизвестные герои: редкие и малоизвестные процессоры ARM-4

Вслед за одноядерными Boxchip A10 и А13 компания Allwinner выпустила двух- и четырехъядерные процессоры. Но здесь им пришлось конкурировать с решениями Fuzhou Rockchip и MediaTek, поэтому столь же популярными, как одноядерники, они не стали.

Вечно молодой ST-Ericsson NovaThor

Совместное предприятие ST-Ericsson (по половине прав в котором принадлежало компаниям STMicroelectronics и Ericsson) занималось производством ARM-процессоров и чипов беспроводной связи. А ее детище NovaThor U8500 является, по нашему мнению, одним из самых недооцененных мобильных процессоров всех времен.

Появился U8500 в то время, когда бал правили Samsung Exynos Dual и NVIDIA Tegra 2 с точно такими же двумя ядрами Cortex-A9. Роднил NovaThor U8500 с чипом Exynos Dual (процессором Galaxy S II – самого популярного смартфона 2011 года) еще и одинаковый графический ускоритель Mali-400. А это гарантировало совместимость с большинством популярных игр того времени. Правда, если в Exynos Dual использовался 4-ядерный вариант графики, то в NovaThor — всего лишь одноядерный.

Неизвестные герои: редкие и малоизвестные процессоры ARM-5

Годы идут, Samsung Exynos Dual и NVIDIA Tegra 2 безвозвратно канули в лету, но не ST-Ericsson NovaThor U8500. Когда-то побывав в таких смартфонах как Samsung Galaxy Ace 2 и Galaxy S III Mini, Sony Xperia Sola и Xperia P, он вернулся в составе новенького, пусть и бюджетного HTC Desire 501. Многая лета!

Трио Broadcom'ич

Компания Broadcom, один из крупнейших в мире производителей чипов Wi-Fi и GPS, мало-помалу осваивается на рынке процессоров ARM. Первой пробой пера стал чип BCM21553 Thunderbird (одно ядро ARM11, частота 832 МГц, графика VideoCore IV), который применялся в недорогих смартфонах Samsung под управлением Android и Bada OS: Galaxy Y, Galaxy Y Pro и Wave Y. Правда, к тому времени остальные чипмейкеры уже полностью перешли на архитектуру ARMv7, на фоне которых ARMv6-творение Broadcom выглядело «неандертальцем».

Продолжилось сотрудничество Broadcom с Samsung и в дальнейшем. Чип Broadcom BCM21664 (два ядра Cortex-A9, графика VideoCore IV), красивое кодовое имя которому почему-то поленились придумать, стал основой смартфонов Samsung Galaxy Ace 3, Grand и Mega 5.8. С одной стороны, немного жаль, что именитая компания Samsung выбрала для своих устройств процессоры второго эшелона, а не, скажем, Qualcomm. С другой стороны, хорошо оптимизированная прошивка Samsung позволяет не беспокоиться ни о быстродействии, ни об автономности. Будучи владельцем Galaxy Ace 3, могу с уверенностью подтвердить этот факт.

Неизвестные герои: редкие и малоизвестные процессоры ARM-6

Новейшим же чипом компании Broadcom является BCM23550 с кодовым именем Java, у которого четыре ядра Cortex-A7 и неизменная графика VideoCore IV. Применяется Broadcom Java в DualSIM-версии смартфона HTC Desire 601, тогда как односимочная построена на базе Qualcomm 400.

Spreadtrum – по стопам MediaTek

В прошлом году тайваньской компании MediaTek удалось сотворить «экономическое чудо» и стать вторым в мире крупнейшим производителем ARM-процессоров, уступающему только гиганту Qualcomm. Сперва ценой и количеством, а затем и качеством «ковала» свой успех MediaTek. К примеру, именно ей удалось создать первый настоящий восьмиядерный ARM-процессор – MT6592. Нужно ли современных смартфонам столько ядер, да еще и сравнительно слабых Cortex-A7, вопрос спорный, но факт остается фактом.

А в этом году в число лидирующих чипмейкеров неожиданно ворвалась китайская компания Spreadtrum Communications. Долгое время она выпускала чипы сотовой связи китайского стандарта TD-SCDMA, поэтому была не интересна производителям смартфонов, ориентирующимся на глобальный рынок.

Лёд тронулся с выходом процессора Spreadtrum SC6820 (одно ядра Cortex-A5, графика Mali-400, поддерживает только 2G-сети), который стал основной, к примеру, Fly IQ239, самого доступного Android-смартфона в отечественной рознице. Есть в ассортименте Spreadtrum и аналогичный чип с поддержкой 3G – SC7710G. Более того, недавно компании Spreadtrum и Mozilla анонсировали совместный проект – смартфон на базе Firefox OS стоимостью $25.

Неизвестные герои: редкие и малоизвестные процессоры ARM-7

Наверно, лучшим подтверждением признания компании Spreadtrum на мировой арене стал выход смартфона HTC Desire 700. Используется в нем процессор Spreadtrum Shark (SC7735S) с четырьмя ядрами Cortex-A7 и графическим ускорителем Mali-400. Недостаток у него, пожалуй, только один – устаревший 40-нм техпроцесс, то есть в теории горячо и энергоемко. Сможет ли компания Spreadtrum повторить успех MediaTek, развиваясь по тому же пути, покажет время.

Еще больше чипмейкеров

Помимо четырех вышеупомянутых чипмейкеров второго эшелона, процессоры ARM для смартфонов и планшетов производит множество других компаний: Fuzhou Rockchip, AMLogic, Marvell, HiSilicon, Action Semiconductor, Freescale и др. Одни компании уходят с этого рынка, как то Texas Instruments, другие наоборот готовятся войти, как LG. В отличие от застоявшегося рынка х86-процессоров, где работают только три компании (Intel, AMD и VIA), рынок ARM – живой, конкурентный и стремительно развивающийся, что не может не радовать.

Подписывайтесь на наш нескучный канал в Telegram, чтобы ничего не пропустить.

Поделиться

Ваш комментарий
6 комментариев
rain ветеран (682 комментария)
21 мая 2014 г. 10:18:03 #

самое сложное в ARM-архитектуре, это нейминг.

Ответить
rain
0
Данил гагаджетоман (2924 комментария)
21 мая 2014 г. 11:29:18 #

ну, по алву-то основное отличие между а10 и а13-наличие хдми в а10, и поддержка большего разрешения. Относительно чипов арм-так кортекс а17 забыли. А8 не вдвое слабее А9-у А8 2DMIPS/Mhz, A9 2.5DMIPS/MHZ, A5 1.57DMIPS/mhz A7 1.9DMIPS/mhz А по ериксону... самый большой айяйяй это не выпуск никем агрегата на их топе нынешнем.

Ответить
Данил
0
Dreamburner ветеран (609 комментариев)
21 мая 2014 г. 11:59:15 #

"тогда как расширенная лицензия, позволяющая модифицировать архитектуру, есть только у узкого круга ИТ-гигантов: Qualcomm, NVIDIA и Apple." - не только. Тут и Интел (несмотря на продажу бизнеса Marvell, у Интела до сих пор есть лицензии на рахитектуру) и АМД...

Кроме того, надо бы уточнить, что вы рассматриваете только А-семейство (причем для телефонов и планшетов). А R- и М- не рассматриваете. Иначе ваши постулаты о том, что ARM чипы производят только на TSMC, UMC, Самсунге и GF - неверны. Ибо есть, как минимум, NXP, STM, TI - все с собственными фабриками. Да и SMIC, как контрактного производителя, вы забыли...

"второе включает большинство современных моделей (Cortex-A8, A9, A5, A7 и A15);" - а также А12 и А17.

"Пока что единственным существующим чипом ARMv8 является Apple A7." - единственным установленным в продаваемом устройстве. Потому что существующих (и производимых) как минимум у Qualcomm сейчас 3 штуки. Но их пока нет в продаваемых устройствах.

"Одно ядро ARM Cortex-A8 примерно вдвое быстрее ARM11, работающего на той же тактовой частоте. В свою очередь одно ядро Cortex-A9 вдвое быстрее, чем A8, и уже может объединяться в многоядерные связки. Ядра Cortex-A5 и A7 пришли на смену ARM11и Cortex-A8 соответственно: они раза в полтора быстрее предшественников, потребляют намного меньше энергии и поддерживают многоядерность."

Простите, это чушь.

ARM11 — 1,25 DMIPS/МГц;

ARM Cortex A7 — 1,9 DMIPS/МГц;

ARM Cortex A8 — 2 DMIPS/МГц;

ARM Cortex A9 — 2,5 DMIPS/МГц;

ARM Cortex A5 — 1.57 DMIPS/МГц;

Qualcomm Scorpion — 2,1 DMIPS/МГц;

Qualcomm Krait — 3,3 DMIPS/МГц;

ARM Cortex A15 — 3,5 DMIPS/МГц.

Ответить
Dreamburner
0
Юрий Пятковский гаджетоман (94 комментария)
21 мая 2014 г. 13:40:28 #

Спасибо, исправил в статье про соотношение производительности разных поколений ARM.

Ответить
Юрий Пятковский
0
Данил гагаджетоман (2924 комментария)
21 мая 2014 г. 16:01:13 #

мощнейшее ядро 32 бита-а17 кортекс

Ответить
Данил
0
Юрий Пятковский гаджетоман (94 комментария)
21 мая 2014 г. 20:37:08 #

И вам спасибо, дописал про А17.

Ответить
Юрий Пятковский
0