Qualcomm snapdragon 820 сравнение.

В последние несколько месяцев были представлены не только новые мобильные устройства, но и флагманские чипсеты от трех крупнейших производителей. Китайская компания Huawei продемонстрировала новый процессор HiSilicon Kirin 950, американская Qualcomm – Snapdragon 820 и южнокорейский гигант Samsung показал свой Exynos 8890. Трое испытуемых подверглись значительным улучшениям в сравнении с предыдущим поколением и теперь они быстрее, а также более эффективнее. И так мы начинаем.

Прежде всего мы бы хотели еще раз напомнить о технических характеристиках этих трех мощных чипов, основная информация которых предоставлена на изображении ниже.

Технологический процесс производства

Немаловажную роль в чипсетах играет технологический процесс и в теории чем меньший его размер, тем лучше. Компания Samsung была одна из первых кто начал выпускать процессоры с использованием техпроцесса 14 нм FinFET. Данный производственный узел был использовался в создании Exynos 7420, а теперь и в новом Exynos 8890. По такой же технологии создавался и нынешний Snapdragon 820 от Qualcomm. В тоже время производством Huawei Kirin 950 занималась TSMC, которая использует 16 нм технологический процесс.

Как мы уже упоминали выше, в теории 14 нм техпроцесс должен быть более шустрее и эффективнее, нежели 16 нм, однако на практике это не всегда так. Подтверждением этому имеется наглядный пример с Apple iPhone 6S, в котором было замечено, что аппарат на базе процессора, созданного компанией TSMC на 16 нм оказался лучше, чем чип производства Samsung по 14 нм технологии. Потому учитывая это, чипсет HiSilicon Kirin 950 построенный на 16 нм узле может быть не менее эффективным нежели конкуренты.

Количество ядер в процессоре

По данному параметру троица имеет довольно различные типы процессоров. Китайская Huawei решила особо не заморачиваться и использовать стандартный 4-ядерный Cortex-A72 вместе с 4-ядрами Cortex-A53. Samsung же пошла иным путем и в ее творении используются 4 модифицированных ядра Exynos M1 в паре с таким же количеством обычных Cortex-A53. А вот Qualcomm и вовсе оборудовала свой чип одними лишь модифицированными ядрами в составе которых 2 единицы Kryo HP и 2-ядерный Kryo LP.

Что же получается в итоге? Huawei пошла своим обычным путем использовав стандартные Cortex-A72 для обеспечения мощности и Cortex-A53 для менее трудоемких задач построенные на архитектуре big.LITTLE. На что способен Kirin 950 производитель продемонстрировал во время анонса на специальном тестовом стенде, где чипсет показал довольно впечатляющие результаты. Позднее был представлен Huawei Mate 8, в котором вышеупомянутый чип набрал 92354 балла в AnTuTu 6.0, а через некоторое время, согласно тому же сервису, просочилась оценка в 94250 «попугаев» и это, стоит отметить, наилучший результат среди ныне существующих смартфонов на безе операционной системы Android.

О чипсете Samsung Exynos 8890 пока что известно не так уж и много, а демонстрация мощности ожидается лишь в следующем году. Тем не менее, согласно последней непроверенной информации, чип от южнокорейской компании смог набрать 103692 балла в тестовом сервисе AnTuTu. Более точная информация о данном процессоре, скорее всего, появится после проведения конференции Samsung Unpacked 2016, которая намечена на 21 февраля. Производитель заявил, что Exynos 8890 на 30% быстрее и на 10% экономичнее в энергопотреблении, чем предыдущее поколение 7-серии.

Qualcomm решила уменьшить количество процессоров Snapdragon 820 в 2 раза по сравнению с 8-ядерным Snapdragon 810, но производитель уверяет что первый будет в два раза мощнее. Однако многие СМИ прогнозируют значительное уменьшение производительности в многоядерном режиме.

Кто же из этого трио мощнее сказать пока сложно, ведь заочно в реальных условиях на существующем мобильном аппарате был протестирован только Kirin 950. Тем не менее, на бумаге все лавры достаются Exynos 8890, второе место вероятно займет HiSilicon Kirin 950 и третье – Snapdragon 820 ввиду того, что навряд лишь четырем модифицированным ядрам удастся побить мощь 8-ядерного процессора от китайского производителя.

Стоит напомнить, что Kirin 950 оборудован сопроцессором i5 который отвечает за работу всех датчиков и сенсоров, а также обеспечивает ультраэкономию энергопотребления чипа. В Snapdragon 820 установлен сигнальный микропроцессор Hexagon 680 обеспечивающий контроль над некоторыми задачами.

Графический процессор

Еще одной важной частью каждого чипсета является графический ускоритель. Как известно, HiSilicon Kirin 950 и Samsung Exynos 8890 получили Mali-T880, а Qualcomm Snapdragon 820 – Andreno 530. Отличительной чертой первых двух выступает количество ядер графического процессора. В чипе от Huawei используется 4-ядерный GPU с тактовой частотой 900 МГц, что больше, чем у полупроводникового изделия от Samsung оборудованного 12 ядрами. Но тем не менее, графический чип в Exynos 8890 покажет более высокую производительность при воспроизведении 3D в играх с высокими графическими настройками.

Что покажет в свою очередь Andreno 530 пока не известно, но ранее графический ускоритель данного семейства имел преимущество над линейкой Mali. Однако стоит отметить, что с выходом Mali-T880 все может кардинально изменится. Подведем итог по данному параметру. Вероятнее всего, за первенство будут бороться Exynos 8890 и Snapdragon 820, а третье место займет Kirin 950 ввиду слабого графического процессора, что собственно и является главной проблемой китайского производителя во всех его чипсетах.

Поддержка LTE

HiSilicon Kirin 950 получил модем LTE Cat. 6, что немного разочаровывает, ведь до выхода чипа предполагалось наличие более скоростного модуля. В свою очередь, Samsung и Qualcomm пошли более правильным путем оснастив свои изделия высокоскоростными модемами LTE Cat.12/Cat.13, которые на пике скорости могут показать до 600 Мбит.

В итоге мы считаем, что явным лидером среди новинок выходит чипсет Exynos 8890 от южнокорейской компании Samsung. За второе и третье место еще поборются Kirin 950 и Snapdragon 820 ведь кто из них лучше пока не ясно. Естественно окончательные результаты мы сможем увидеть лишь когда испытаем данную троицу в реальной жизни на «живых» мобильных устройствах.

Мобильная система на чипе Snapdragon 820 компании Qualcomm была передовым продуктом первой половины 2016 года и нашла применение во многих флагманских смартфонах этого времени. Не такой известный чип Snapdragon 652 также оказался довольно востребованным в качестве более бюджетного варианта, среди прочих войдя в состав смартфонов HTC 10 Lifestyle и G5 SE.

Эти смартфоны являются облегчёнными версиями флагманов 2016 года по более низким ценам. Желающие сэкономить могут посмотреть на различие между двумя процессорами Snapdragon.

Спецификации

Сразу можно заметить разницу в конфигурации вычислительных ядер. Snapdragon 820 является 4-ядерным процессором с ядрами Qualcomm Kryo. Snapdragon 652 задействует архитектуру big.LITTLE и состоит из четырёх производительных ядер ARM Cortex-A72 и четырёх ядер Cortex-A53 с более низким расходом энергии. В этом отношении он напоминает выпущенный годом ранее процессор Snapdragon 810, но в последнем использовались не такие производительные ядра Cortex-A57.

Cortex-A72 и Kryo являются мощными ядрами, поэтому смартфоны на их основе не испытывают проблем с вычислительной производительности. Каждый процессор умеет хорошо масштабировать свои действия под однопоточные и многопоточные задачи. Главная разница заключается в управлении энергопотреблением, рассеивании тепла и загрузке задач, но всё зависит от сценария применения устройства.

Snapdragon 652 создан на основе более крупного и дешёвого технологического процесса 28 нм, Snapdragon 810 произведён на техпроцессе 20 нм, а Snapdragon 820 на 14 нм. Чем меньше это значение, тем лучше производительность и ниже энергопотребление, так что Snapdragon 820 лидирует. Из этого не следует, что Snapdragon 652 испытывает проблемы с нагревом, но здесь правильное распределение нагрузки имеет для инженеров имеет большее значение.

Возможно, избежать нагрева позволило решение установить тактовую частоту ядер Cortex-A72 на 1,8 ГГц против 2,2 ГГц в Kryo. При этом максимальное значение Cortex-A72 на 28 нм может составлять 2 ГГц, а на 16 нм вырастает до 2,5 ГГц.

Занимаемое восемью ядрами дополнительное пространство отнимает место у графического чипа. Разница в графике между этими процессами более заметна. Snapdragon 820 использует Adreno 530, лучший вариант полуторагодичной давности, тогда как Snapdragon 652 довольствуется Adreno 510. Последний по скорости не может сравниться даже с Adreno 430 в Snapdragon 810, но сопоставим по мощности с Adreno 418 в Snapdragon 808.

Таким образом, геймеры могут быть разочарованы возможностями Snapdragon 652. Для тех, кто запускает игры изредка, скорости может хватить. Она будет на уровне LG G4 в Snapdragon 808.

В бенчмарке AnTuTu Snapdragon 652 располагается рядом со Snapdragon 810 и выше 6-ядерного Snapdragon 808. Snapdragon 820 опережает их со значительным отрывом благодаря превосходству в GPU.

Прежде чем завершить тему производительности, назовём последнее значительное различие. Snapdragon 820 поддерживает намного более быструю двухканальную оперативную память LPDDR4 с тактовой частотой до 1866 МГц, а на Snapdragon 652 только двухканальную LPDDR3 933 МГц. Таким образом, даже если в смартфонах на этих процессорах объём оперативной памяти одинаковый, скорости будут разные. Это оказывает заметное влияние на время запуска приложений и игровую производительность.

Функциональность

Snapdragon 820 поддерживает цифровой сигнальный процессор Qualcomm Hexagon 680 и процессор обработки изображений Spectra, которые могут применяться для обработки аудио, видео и графики. На этих сопроцессорах обработка более эффективная и расходует меньше энергии. Как и в случае с оперативной памятью, нужно, чтобы производители устройств задействовали их.

Есть между процессорами и не такие заметные различия. Поскольку Snapdragon 820 был флагманской моделью, его функциональные возможности более обширные, чем у Snapdragon 652. Здесь снова наличие разной функциональности зависит от их производителей устройств, поэтому нужно внимательно смотреть аппаратные характеристики смартфонов.

Оба процессора поддерживают стандарт быстрой подзарядки Quick Charge 3.0, поэтому время подзарядки должно быть одинаковым. Только Snapdragon 820 поддерживает беспроводную подзарядку WiPower. Snapdragon 652 не поддерживает ещё и протокол USB 3.0, поэтому перенос больших файлов будет занимать больше времени.

Что касается стандарта связи LTE, Snapdragon 820 использует модем X12, у которого теоретическая скорость выше, чем у модема X8 внутри Snapdragon 652. Скорости входящего и исходящего соединения составляют 450 и 150 Мбит/с против 300 и 100 Мбит/с благодаря дополнительной агрегации несущих частот. Многие пользователи не заметят разницы в скорости доступа в интернет.

Таким образом, по функциональным возможностям Snapdragon 652 не может сравниться с Snapdragon 820, пришлось сократить возможности, чтобы сделать процессор более дешёвым для более дешёвых смартфонов. Несмотря на это, разница в производительности и опциях между верхним и средним сегментом рынка постоянно сокращается.

Qualcomm на сегодняшний день является одним из ведущих создателей SoC для ультрамобильных устройств, наряду с Apple и Samsung. Разработку по-своему интересных и заслуживающих внимания продуктов также ведут Intel и NVIDIA, но, однако, и низковаттные разновидности Atom, и последние версии NVIDIA Tegra больше подходят для планшетных ПК и занимают маргинальные позиции на рынке смартфонов.

Как и в других категориях высокопроизводительных ASIC, циклы разработки мобильных систем-на-чипе связаны с освоением все более «тонких» стандартов фотолитографии. На текущем этапе индустрия переживает переход с техпроцесса 20 нм на норму 14-16 нм с трехмерной конструкцией затвора транзисторов (Samsung и TSMC, являющиеся крупнейшими подрядчиками по выпуску таких чипов, используют реализацию под названием FinFET), и Qualcomm из упомянутой выше тройки последней прыгнула в эту лодку, в то время как Apple и, ранее, Samsung уже освоили прогрессивную технологию для выпуска спроектированных ими SoC.

Появление Snapdragon 820 для Qualcomm означает восстановление паритета с главными соперниками, так как чип производится на конвейере Samsung с проектными нормами 14 нм FinFET LPP. Это техпроцесс второго поколения, обеспечивающий на 10% более высокие частоты по сравнению с 14 мм FinFET LPE, на котором производится Samsung Exynos 7420. Что не менее важно, в 820-м компания вновь использовала собственный дизайн CPU. Snapdragon 800, бывший флагманским чипом Qualcomm в эпоху 28 нм, оснащался четырьмя оригинальными ядрами Krait, но сменивший его Snapdragon 810 был комбинацией стандартных лицензированных у ARM ядер Cortex-A57 и A53. Snapdragon 820 получил новый CPU с оригинальной архитектурой Kryo. Эти меры необходимы для того, чтобы будущие смартфоны на обновленной платформе Qualcomm не повторили судьбу поколения 2015 года, пострадавшего от сравнительно низкой энергоэффективности 810-й модели и связанных с ней недостатков: низкого времени автономной работы, избыточного нагрева и пр.

В данном обзоре сначала мы рассмотрим более подробно характеристики самой системы-на-чипе, а затем, прежде чем перейти к результатам бенчмарков, уделим немного внимания аппаратной платформе, которую предоставил для тестирования Qualcomm.

⇡ Архитектура Qualcomm Snapdragon 820

По архитектуре центрального процессора Qualcomm Snapdragon 820 существенно отличается от своего предшественника - Snapdragon 810. Оба чипа регулируют уровень энергопотребления, переключая задачи между высокопроизводительным и экономичным кластерами вычислительных ядер. Однако если Snapdragon 810 использует четыре ядра Cortex-A57 и четыре структурно отличных ядра Cortex-A53 (архитектура Big.LITTLE), то Snapdragon 820 включает всего четыре ядра, одинаковых по строению конвейера.

Кластеры CPU в Snapdragon 820 различаются по настройкам частоты (вплоть до 1,6 и 2,2 ГГц соответственно) и питающего напряжения. Кроме того, высокопроизводительный кластер обладает расширенным кешем второго уровня. Конкретных чисел Qualcomm не сообщает, но сторонние источники указывают на 512 Кбайт кеша L2 для «слабой» пары ядер и 1 Мбайт L2 - для «мощной». L2 по-прежнему является высшим уровнем кеш-памяти в SoC, третий уровень в ней отсутствует.

Несмотря на то, что Snapdragon 820 сделал шаг назад по сравнению с 810-м по количеству процессорных ядер и незначительно продвинулся в тактовых частотах, это не означает, что производительность в типичных задачах принесена в жертву экономии мощности. Напротив, Qualcomm сообщает, что архитектурные изменения вкупе с переходом от техпроцесса 20 к 14 нм привели к двукратному росту как энергоэффективности, так и быстродействия CPU. Общее энергопотребление системы оценивается в 70% от такового у Snapdragon 810. К слову, в Snapdragon 820 реализована технология Quick Charge 3.0, которая должна на 27% ускорить зарядку аккумулятора по сравнению с QC 2.0, использованной в SoC предыдущего поколения.

В качестве графического процессора Qualcomm использует собственную разработку нового поколения - Adreno 530. Помимо улучшенной производительности сравнительно с Adreno 430 (на 40%, по данным производителя), входящим в состав в Snapdragon 810, новое графическое ядро совместимо с расширенным списком API. Появилась поддержка Vulkan и OpenGL ES 3.1 + Android Expansion Pack. Для неграфических вычислений Snapdragon 820 поддерживает OpenCL 2.0 и эксклюзивный для Android интерфейс Renderscript. Еще одна особенность, ранее свойственная только десктопным SoC, - общая для CPU и GPU виртуальная память. Qualcomm также представила программный компонент Symphony System Manager, управляющий гетерогенной нагрузкой на уровне ядра ОС.

Еще одна часть SoC, которую стоит выделить, - это DSP Hexagon 680, предназначенный для различных задач, связанных с обработкой изображений: кодирование и декодирование видео, компьютерное зрение, дополненная реальность и т.д. Блок оперирует эксклюзивным для него набором инструкций HVX (Hexagon Vector Extensions).

Snapdragon 820 получил новый интегрированный модем QS X12 с поддержкой LTE категории 12 для входящего сигнала и 13 - для исходящего (пиковые скорости - 600 и 150 Мбит/с соответственно). Wi-Fi поддерживается на уровне стандартов IEEE 802.11ac (MIMO 2x2 с пропускной способностью вплоть до 600 Мбит/с) и IEEE 802.11ad. Возможно переключение трафика (в т.ч. звонков) на лету между сетями Wi-Fi и LTE. Впрочем, модуль Wi-Fi, судя по всему, не входит в состав самой SoC и выполнен в виде отдельного чипа QCA6174A, который конечные производители могут заменить чем-нибудь другим.

⇡ Платформа для разработки на базе Snapdragon 820

Для проведения бенчмарков нам предложили MDP (Mobile Development Platform) с чипом Snapdragon 820 на борту. Устройство представляет собой «плафон» с экраном 6,2 дюйма (разрешение 2560 × 1600). ОЗУ LPDDR 4 объемом 3 Гбайт работает на частоте 1804 МГц в отличие от 1555 МГц, характерных для устройств на базе Snapdragon 810 и Samsung Exynos 7420. Из беспроводных коммуникаций образец поддерживает только Wi-Fi.

Коммерческие устройства на базе Snapdragon 820, естественно, будут отличаться от MDP по внешнему виду, но в плане основных спецификаций образец вполне репрезентативен и, главное, позволяет оценить работу новой SoC в целевом форм-факторе смартфона. По крайней мере, за время тестовой сессии корпус устройства ни разу не был заметно горяч на ощупь, и это уже хороший знак.

Выпущенный в 2015 году флагманский чипсет Qualcomm Snapdragon 810 оказался не самым удачным. Он отличался склонностью к перегреву, из-за чего по производительности не смог существенно перегнать среднеклассовые Snapdragon 650 и 652 (которые были «отложены в долгий ящик» до конца года, чтобы не конкурировать с флагманом). Поэтому выхода нового Snapdragon 820 поклонники чипов этого производителя ждали с нетерпением.

Характеристики Snapdragon 820 очень сильно изменились, в сравнении с предшественником. Хоть количество ядер уменьшили вдвое, производительность выросла в те же 2 раза (140 тысяч против 70, по данным AnTuTu). Понять, в чем секрет такого прогресса, поможет анализ спецификаций этой SoC.

Техпроцесс

Snapdragon 820 производится по новому техпроцессу 14 нанометров FinFET, силами фабрики Samsung. Состоянием на осень 2016 года это – самые тонкие нормы литографии, задействованные в серийном производстве. Данный техпроцесс, при прочих равных, обеспечивает уменьшенное до 30-50 % энергопотребление (и тепловыделение), в сравнении с 20 и 22 нм.

Процессор

Центральный процессор Snapdragon 820 состоит из двух кластеров по 2 ядра (технология big.LITTLE), с частотами до 2,15 и 1,6 ГГц, соответственно. В нем используются 64-битные ядра процессора на микроархитектуре Cryo, собственной разработки компании. Они представляют собой альтернативу стандартным Cortex A72-ядрам, разработанным корпорацией ARM.

Графика

В процессоре Snapdragon 820 используется видеоядро последнего поколения Android 530. Оно содержит 256 универсальных вычислительных блоков, функционирующих на частоте до 624 МГц. Его производительность достигает 500 GFLOPS. Графический процессор в Snapdragon 820 поддерживает технологии Vulcan, OpenGL 3.1, OpenCL 2.0 и DirectX 12.1.

Контроллер поддерживает дисплеи с разрешением 4К (3840х2160), с частотой обновления кадра 60 FPS, или FullHD – 120 FPS. Доступно 10-битное кодирование сигнала, требующееся для раскрытия потенциала матриц IPS. Поддерживается вывод картинки на внешний экран.

Контроллер памяти

SoC Snapdragon 820 оснащается встроенным контроллером памяти, поддерживающим работу с чипами LPDDR4. Максимальная ширина шины – 64 бита, ее частота – до 1,86 ГГц. Максимальная пропускная способность интерфейса составляет 30 Гбит/с.

Связь

Процессор Snapdragon 820 оснащен модемом, поддерживающим работу с сетями LTE Cat.12 на прием и Cat.13 на передачу. Его скорость составляет 600/150 Мбит/с. Поддерживаются сети HSPA+ (3G), GSM, TD-SCDMA и CDMA.

Wi-Fi совместим с сетями стандартов 802.11a, ac, b, g, n (2,4 и 5 ГГц), а также 802.11ad (WiGig). Bluetooth соответствует версии 4.2. Навигационный блок IZat рассчитан на работу со спутниками GPS, BeiDou и ГЛОНАСС.

Контроллеры периферии

В довесок к процессору на ядрах Kryo, Snapdragon 820 имеет в своем составе DSP (цифровой процессор для обработки сигналов) Hexagon 620, работающий на частоте до 1 ГГц. Он снимает нагрузку с основных ядер ЦП в низкоуровневых задачах.

14-битный контроллер камеры в Snapdragon способен обработать до 1,5 гигапикселя в секунду. Чип способен обеспечить параллельную работу пары матриц с разрешениями до 25 МП, или одну на 28 МП. Также среди его возможностей – поддержка записи видео в 4K с частотой до 60 FPS.

Возможности Snapdragon 820

Характеристики Snapdragon 820 смотрятся внушительно, но какие возможности он предлагает на практике – попробуем разобраться. В первую очередь, впечатляет вычислительная мощь процессора и графики чипсета. Qualcomm проделали огромную работу и смогли добиться быстродействия, сравнимого с топовым ПК 2007 года (Intel Core 2 Quad + GeForce 8800GTX). Повторить успех почти год спустя смогли лишь Apple в своем A10 Fusion. Такой мощности достаточно, чтобы любая 3D-игра с реалистичной графикой работала без тормозов еще, минимум, года 3.

Сочетание производительных контроллеров экрана и камеры делает смартфоны на базе процессора Snapdragon 820 хорошо приспособленными для виртуальной и дополненной реальности. Одновременная обработка потока данных с камеры и вывод картинки на экран позволяет создавать объекты в средах AR и VR в режиме реального времени.

Наличие сигнального сопроцессора и интеграция всех контроллеров и сетевых модулей расширяет возможности по управлению энергосбережением. Благодаря этому процессор остается на треть холоднее предшественника даже под максимальной нагрузкой.