Bemutatta új processzorait a Qualcomm

Bemutatta 2012-es processzorportfólióját a Qualcomm, a Krait-alapú processzorok a csúcskategóriától a belépő szintig lefedik a teljes okostelefonos és tabletgépes spektrumot. A 28 nanométeres lapkák hivatalosan a Scorpion S4 brand alá tartoznak, közös tulajdonságuk a Qualcomm saját fejlesztésű, Krait kódnevű processzormagjainak használata.

Ambíciós projekt

A Qualcomm Krait a gyártó teljesen saját fejlesztésű processzormagja - a Snapdragonban használt egységekhez hasonlóan. Ezzel a Qualcomm szinte teljesen egyedülálló, egyelőre az összes nagy mobil SoC-gyártó, az NVIDIA-tól a Texas Instrumentsig az ARM készen tervezett processzormagjait használja. A saját tervezés magasabb integrációt jelenthet, az SoC egyes elemeit alaposabban egymáshoz lehet optimalizálni, ez pedig alacsonyabb fogyasztást illetve magasabb teljesítményt eredményezhet. A hozzáállás azonban súlyos veszélyeket is hordoz, amennyiben a fejlesztés tévúton indul el, a teljes terméktervet felboríthatja.

A Qualcomm azonban úgy tűnik, hogy sikerrel vette az akadályt, a Cortex-A15 magok teljesítményszintjét hozó Krait hónapokkal a versenytársak megoldásai előtt piacon lehet - ami a rendkívül dinamikus mobil piacot tekintve számtalan partneri megállapodást hozhat. A hírek szerint a januári barcelonai Mobile World Congressen a Qualcomm partnerei bemutatják első Snapdragon S4 alapú készülékeket, a versenytársak lemaradása így számottevő.

A TI OMAP 5 már Cortex-A15 magokat fog használni, megjelenése azonban csak jövő év végére várható. A legnagyobb konkurenciát így az év első felében a már piacon lévő az NVIDIA Tegra 3 jelenti, az egycsatornás memóriavezérlő mögé ültetett négy, a Kraitnál gyengébb processzormag azonban inkább vészmegoldásnak tűnik a zöldek részéről. Erre utal az is, hogy az ASUS Transformer Prime-on kívül még egyetlen konkrét partneri megállapodásról sem adott hírt a gyártó - a következő generációs, Cortex-A15-re épülő lapkák piaci bemutatkozása pedig homályba vész.

Nagyító alatt

A Qualcomm korábbi egyedi tervezésű processzora, a Snapdragon 2009-2010 folyamán gyakorlatilag egyeduralkodó volt a SoC-piacon, az idei évre azonban az NVIDIA, a Samsung, a Texas Instruments (illetve egy párhuzamos ökoszisztémában az Apple) processzorai átvették a vezetést teljesítményben. A válasz nem váratott sokáig magára, a Krait személyében egy alapoktól újratervezett feldolgozóegységet tett le a Qualcomm az asztalra. Az architektúra finomságait részletesen leíró white paper itt érhető el.

A Snapdragonhoz képest a Krait lényegesen szélesebb frontenddel rendelkezik, az architektúra órajelenként három ARMv7 utasítást képes dekódolni - szemben a két utasítás széles Scorpionnal illetve Cortex-A9-cel. A szélesítés a végrehajtásnál is folytatódik, amely 3 helyett 7 ponton kapcsolódik a front-endhez. A Krait négy utasítás párhuzamos feldolgozására képes, ami jelentős IPC-szintű (instruction per clock - órajelenként végrehajtott utasítás) teljesítménynövekedéshez vezet. További újdonság, hogy a Scorpion korlátozott out-of-order architektúrájához képest a Krait minden utasítás végrehajtási sorrendjét át tudja rendezni - ez a funkció amúgy a Cortex-A9-nek is része. A futószalag fokozatainak száma számottevően nem nőtt (10-ről 11-re), így a processzor továbbra is nagyon hatékony marad. Az ARM SIMD (NEON) utasításainak gyors végrehajtására a többi gyártó külön modult használ, a Qualcomm is hasonló "kiszervezés" mellett döntött. A VeNum névre keresztelt egység szélessége 50 százalékkal nőtt a Scorpionhoz viszonyítva, 2 utasítás helyett már 3 egyidejű végrehajtására képes.

A memóriaarchitektúra három szintű, kizárólagos gyorsítótárakból áll. Az L0 és L1 szintek minden mag mellé járnak, míg a másodszintű cache megosztott a magok között. Az L0 és L1 a magok frekvenciáján kárnak, 4+4 illetve 16+16 kilobájt utasítás illetve adat tárolására képesek. A Qualcomm szerint az elsőszintű gyorsítótár tulajdonképpeni kettéosztásával megoldható az L1 szint gyakori lekapcsolása, ami jelentős energiamegtakarítást eredményez. A "nulladik" és az első szint között érdemi különbség nincs, mindkettő egyetlen órajelnyi késleltetéssel működik. A másodszintű gyorsítótár magonként fél megabájt (kétmagos kiszerelésben 1 MB, négymagosnál 2 MB), vagyis a Scorpionhoz képest kapacitása megduplázódik. Az energiahatékonyság érdekében az L2 cache saját órajelet és feszültséget kap, ami az operációs rendszer teljesítményigényének megfelelően dinamikusan változik, készenléti állapotban pedig teljesen lekapcsolható.

A processzor felépítése érdekes módon nem követi az ARM és az NVIDIA heterogén magokra vonatkozó fejlesztéseit. Mint ismeretes az ARM a nagy teljesítményű processzorok mellé mellékel kis teljesítményű és fogyasztású egységeket is, az NVIDIA pedig a Tegra 3-ban a négy "nagy" mag mellé egy eltérő tranzisztorokból készülő alacsony fogyasztású egységet tesz. A Qualcomm szerint ezek a megoldások feleslegesek, a kétmagos processzorokban kettő, a négymagosban pedig négy mag lesz. A gyártó álláspontja szerint a TSMC 28 nanométeres LP (low power) gyártástechnológiája mind fogyasztás, mind órajel szempontjából elég jól skálázódik majd lefelé illetve felfelé, így a heterogén magokra a Krait-nak nincs szüksége. Trükköt azért a Qualcomm is bevet, a magok ugyanis külön feszültséget és órajelet kapnak, ami a legtöbb feladat alatt jelentős fogyasztásmegtakarítást jelent.

Egész pályás letámadás

A nyolc különböző Qualcomm processzor három kivitelben, három teljesítményszint mellett és különböző rádiós modullal (vagy épp anélkül) lesz elérhető. Az abszolút csúcson a négy Krait magot tartalmazó APQ 8064 található, amelyet elsősorban Windows 8-at futtató táblagépekbe kínál a gyártó. A nagy teljesítményű processzor induláskor 1,7 GHz-es sebességgel lesz elérhető, a gyártás kiforrásával azonban ennél számottevően magasabb órajellel is kihozza majd a Qualcomm. A "felnőtt" operációs rendszer futtatásához a lapka támogatja a teljes, DDR3-1066 szabványú memóriamodulokat is - ez számottevően magasabb sávszélességet biztosít, mint a mobil szektorban megszokott LPDDR2. A SoC rendelkezik  integrált SATA és PCIe vezérlőkkel is, a megcélzott piac igényeinek megfelelően.

A család további öt tagja rendelkezik integrált rádiós egységgel, az MSM 8960 és az MSM 8930 3G/LTE-képes, az MSM 8x60A, MSM 8x30 és MSM 8x27 azonban csak 3G kapcsolatot tud, LTE-t nem tartalmaz. A piacon először a csúcsmodell, a már korábban bemutatott MSM 8960 lesz, amely két Krait magot tartalmaz induláskor 1,5 GHz-es órajel mellett, később azonban gyorsabb változatok is piacra kerülnek majd. A fejlesztéshez szükséges időtartam lerövidítése érdekében ez a processzor a mai generációs GPU-t, az Adreno 225-öt kapja, a memóriaelérésről kétcsatornás LPDDR2 vezérlő gondoskodik, 1000 MHz-es effektív órajel mellett. A lapka LTE-mentes változata lesz az MSM 8x60A, a két processzor egyébként minden tekintetben megegyezik.

A legkisebb is számít

A csúcs alá pozicionálja a Qualcomm az MSM 8930, 8x30A illetve APQ 8030 kétmagos lapkákat - sorrendben LTE-vel, LTE nélkül illetve rádiós egység nélkül. A legfontosabb megkülönböztető tényező az új GPU lehet, az Adreno 305 a Qualcomm szerint számottevően gyorsabb lesz az előző generációs Adreno 225-nél. A teljesítményt azonban visszafoghatja a mindössze egycsatornás, 1066 MHz effektív átviteli sebességgel bíró memóriavezérlő valamint az alacsonyabb órajel (maximum 1,2 GHz). Az új GPU miatt ezek a lapkák néhány hónappal a "nagyok" után kerülnek majd piacra. A xx30-as SoC-ok gyengébb képfeldolgozó egységet kapnak az xx60-as családnál, így 20 megapixeles szenzorok helyett csupán 13,5 megapixelt tudnak kezelni, 1080p felbontású videót pedig csak lejátszani tudnak, készíteni nem.

Nyerd meg az 5 darab, 1000 eurós Craft konferenciajegy egyikét! A kétnapos, nemzetközi fejlesztői konferencia apropójából a HWSW kraftie nyereményjátékot indít.

A felhozatalból lefele lóg ki a leggyengébb Krait-alapú SoC, az MSM 8x27, amely kétmagos, órajele azonban maximum 1 GHz, egycsatornás memóriavezérlője pedig maximum 800 MHz-es effektív sebességet bír. A képfeldolgozó modul is további korlátozást kapott, a videodekódoló egység csak 720p felbontással birkózik meg. A költséghatékony lapka csak egy kivitelben, 3G-s képességekkel érkezik, csupasz illetve 4G-s változat nem készül belőle.

LTE

A Qualcomm az alkalmazásprocesszorok mellett gőzerővel fejleszti a rádiós egységeket is, a gyártó bejelentése szerint már a tervezőasztalon van a harmadik generációs LTE baseband, amely már 150/50 Mbps elméleti maximális átviteli sebességre képes. Az MDM 9x25 néven érkező baseband egység HSPA+ kompatiblitással bír, ezen a szabványon azonban "mindössze" 84 Mbps elméleti maximális sebességre képes. A Qualcomm szerint a lapka 2013 folyamán debütálhat majd megvásárolható készülékekben.