HWSW

Komoly ugrást ígér az új Qualcomm csúcsprocesszor

Leleplezte Snapdragon 855-ös alkalmazásprocesszorát a Qualcomm. A tervezőcég legújabb zászlóshajója jóformán minden téren számottevő előrelépést ígér a közvetlen előd 845-höz képest.

A friss lapkában legnagyobb mértékben a CPU-s rész fejlődött, ahova bekerültek az ARM bivalyerős A76-os magjai. Itt az előrelépés (optimális esetben) elérheti a 45 százalékot is. Emellett a GPU, illetve az integrált rádiós modem képességei is javultak. Végül, de nem utolsó sorban gyártástechnológiában is nagyot lép előre a Snapdragon, a 855-ös fejlesztést már 7 nanométeren "öntik" szilíciumba. A legújabb Qualcomm csúcsmodellre épülő okostelefonok jövő év első felében kerülhetnek piacra, a sort várhatóan most is a Samsung nyitja majd.

qc_kyro485_perf

A legnagyobb változtatást tehát a processzormagok környékén kell keresni, ahova a Qualcomm az ARM messze legerősebb magjainak számító Cortex-A76-os egységeket építette be (Kryo 485 Gold néven). Fejlesztését még nyár elején leplezte le a brit tervezőcég, amely az Intel Skylake-ével emlegeti egyazon lapon új csúcsmagjának számítási teljesítményét. Az ígéret szerint ugyanis az A76-tal 10 százalékra csökkenti lemaradását az ARM, papíron átlagosan ennyivel lassabb fejlesztése a Skylake-nél. A HWSW-n nyár elején részletesen bemutatott A76 [1] további érdekessége, hogy azt elsősorban PC-kbe, egészen pontosan notebookokba szánta az ARM. Bár ahogy a HiSilicon, úgy a Qualcomm is elsősorban okostelefonokban képzeli el a fejlesztést, az amerikai tervezőcégnek vannak PC-s ambíciói [2], melynél különösen kapóra jöhet majd az A76 ereje.

A szóban forgó magokból összesen négy darabot pakolt legújabb Snapdragonjába a cég, melyeket viszonylag rendhagyó módon, 1+3-as konfigurációban rendezte el a tervezőcsapat. A magányosan árválkodó, Prime Core kapta a fogathajtó szerepet, mely 2,84 GHz-es órajelével elsősorban az egyetlen szálat kihasználó kódok (pl.: JavaScript) gyors végrehajtására hivatott. E mellé sorakozik fel a közel 15 százalékkal alacsonyabb frekvencián üzemelő A76-os trió, amelyet Performance Cores néven emleget a Qualcomm. Érdekesség, hogy nem csak órajelben van különbség a két csoport között, hisz míg a Prime Core 512, addig a Performance Cores szekció csak 256 kilobájt másodszintű gyorsítótárral rendelkezik. Természetesen a négy mag dolgozhat párhuzamosan is, ám a rendhagyó kialakítás lényege elsősorban nem ez, hanem a hatékonyság növelése lenne. Ezt némileg nehezíti, hogy az A76-os magok egyazon tápellátáson osztoznak, így kvázi teljesen áramtalanítani csak egyszerre lehet a négy darabot.

qc_kyro485

A szerényebb magokból álló, hatékonyságra kihegyezett Cortex-A55-os klaszter jóformán érintetlenül került át a Snapdragon 845-ből. Ez olyannyira igaz, hogy még a magok órajele sem változott, maradt az 1,8 GHz-es frekvencia, ám ennek ellenére a Qualcomm nem volt rest átkeresztelni azokat Kryo 485 Silverre. Mentség lehet, hogy a gyártástechnológia változott, a már említett 7 nanométernek hála borítékolhatóan csökkent az A55-ös magok fogyasztása, ami jótékony hatással van a hatékonyságra. A magok, illetve az azok mellett található többi egység összeköttetéséért az ARM DynamIQ felel, ami a big.LITTLE-höz képest javít a skálázhatóságon és csökkenti a késleltetést. Többek között ezt segíti a harmadszintű gyorsítótár, mely az elődhöz hasonlóan 2 megabájt kapacitású. A harmadszintű tárral most sem ér véget a cache-ek sora, a tervezők ugyanis System Cache néven egy kvázi L4-es, 3 megabájt kapacitású gyorsítótárat is beépítettek, amelyhez a rendszerchip összes eleme hozzáférhet. A Qualcomm szerint ez elsősorban a processzor fogyasztására van áldásos hatással, a mindenkori szükséges memória-sávszélességet ugyanis 40-75 százalékkal is redukálhatja az extra gyorsítótár.

qc_adreno640

Utóbbi leginkább a jellemzően sávszélesség-igényes GPU-nak jöhet kapóra, amelyhez szintén hozzányúlt a tervezőcég. Ennek megfelelően az előd 845-ben található Adreno 630-at az Adreno 640 váltja. A fejlesztést nem részletezte túlságosan a Qualcomm, csupán a lényegi paraméterek kerültek terítékre, első helyen azzal, hogy a grafikus processzor számítási teljesítménye 20 százalékkal nőtt. A korábbi generációkhoz képest ez szerény, melynek oka az lehet, hogy a tervezőcég a 855-nél inkább a processzormagokra helyezte a hangsúlyt, ez a terület kapott prioritást, a GPU kárára. Ezt erősítheti, hogy az FP32-es és FP16-os műveletek végrehajtására hivatott ALU-k számát a Qualcomm megduplázta, ám ezzel párhuzamosan csökkentette a végrehajtók órajelét, nagyobb fogyasztási keretet hagyva az erős (és éhes) A76-os ARM magoknak. Ezzel a rendszerchip hatékonysága is javult, hasonló 3D-s megjelenítési tempó mellett elődjénél 28 százalékkal kevesebbet fogyaszt a Snapdragon 855.

xA nyers számítási teljesítmény mellett képességekben is előrelépést hoz az Adreno 640. A Qualcomm ígérete szerint házon belül tervezett GPU-jának már a játékok alatti HDR megjelenítés sem akadály, hála a csatornánkénti 10 bites színmélységnek és az így támogatott BT.2020-as színtérnek. Ezzel a Snapdragon hivatalosan is támogatja a HDR10+ és Dolby Vision szabványokat. Ezek kihasználása ugyanakkor a készülékgyártókra lesz bízva, hisz ehhez megfelelő kijelzőpanelre is szükséges lesz. Ugyancsak támogatott a 8K felbontású, akár 360 fokos videoanyagok rögzítése. Végül, de nem utolsó sorban Physically Based Renderinget (PBR) shader programot is előhúzta a kalapból a tervezővég, amellyel az ígéret szerint valósághűbb 3D-s felületeket lehet kirajzolni.

qc_hexa690

Most sem maradt le a CPU és GPU mellől a Hexagon DSP, amely a fejlesztéseknek köszönhetően immár 690-es számozással fut. Ez továbbra is a HVX (Hexagon Vector Extensions) SIMD-re épít, amely 8 bitestől akár 1024 bit széles vektorokkal is operálhat. Ennek képességeit eddig elsősorban videó- és képfeldolgozáshoz használták a partnerek, azonban a kor hívószavának megfelelően már AI-jal kapcsolatos műveletek gyorsítására is be lehet fogni az egységet, amivel a Qualcomm szerint ilyen esetekben többszörösére növelhető a processzor számítási teljesítménye. A 690 fontos fejlesztése a vektorfutószalagok számának duplázása (2->4), amellyel kétszeresére nőtt az a vektoros végrehajtás tempója. A skalár egységek számához nem nyúlt a tervezőcég, az órajel növelésével 20 százalékot javult a sebesség. Kézenfekvő módon a Hexagon DSP-be költöztek be a gépi tanulásos műveletek gyorsítására hivatott tensor egységek. Ezzel a HiSilicon és az Apple után a Qualcomm is beáll a dedikált" AI-gyorsítóval" szerelt processzorok sorába. A tervezőcég ugyanakkor nem dicsekedett a tensormagok tempójával, amely arra utalhat, hogy ezen a téren nem nyújt kiemelkedőt a 855-ös chip.

Említésre érdemes még a Spectra 380 ISP (képfeldolgozó), amely az ígéret szerint lényegesen gyorsabban képes gépi látásos végrehajtásra. Ez elsősorban objektumfelismerésnél, szegmentációnál, mélységérzékelésnél (pl. arcfelismeréshez), illetve képstabilizálásnál (és akár AR-nél) jöhet kapóra. A Qualcomm szerint az ISP legnagyobb erénye a hatékonyságban rejlik, segítségével alacsony(abb) energiafelhasználás mellett hajthatóak végre a felsorolt műveletek. A tervezőcég szerint például a 4K HDR mozgóképek rögzítését 30 százalékkal alacsonyabb fogyasztás mellett képes abszolválni a dedikált képfeldolgozó. Mindemellett az ISP tudása is javult, melynek hála a JPEG egyik lehetséges utódjának, a HEIF-nek támogatása is bekerült rendszerbe.

qc_isp_capture
A sor végén a Snapdragon rendszerchipek szériafelszereltségének számító rádiós modem található. A Qualcomm hagyományainak megfelelően külső, diszkrét modemek formájában kerülnek piacra a legújabb fejlesztések, amelyek később kvázi egy az egyben bekerülnek a következő Snapdragon alkalmazásprocesszorba. Ez történt most is, a februárban bemutatott X24 költözött be a 855-be. A modemmel akár 2 Gbps-ig is feltornázható a letöltési, illetve 300 Mbps-ig a feltöltési tempó, ráadásul ehhez LTE frekvenciák mellett akár 5 GHz-es (licencmentes) sávokat is befoghat a rendszer. A leginkább csak laboratóriumi körülmények között elérhető letöltési sebességhez hétszeres vivőaggregáció (7x20 MHz), 4x4 MIMO, valamint 256QAM moduláció szükséges. (A cég első, X50 jelölésű 5G modeme diszkrét egységként kerül majd piacra, mely alapján Snapdragon rendszerchipbe legkorábban egy év múlva kerülhet be 5G-s egység.) A 4G-s fejlesztések mellett a WiFi-n is csavart egyet a Qualcomm, így a chip már a 802.11ax-re (WiFi 6), illetve a 60 GHz-es tartományt használó 802.11ay (Wi-Gig) szabványra is fel van készítve.

A felsorolt egységeket tartalmazó komplett lapka gyártását 7 nanométeres technológiával végzi a Qualcomm bérgyártója. A tervezőcég éveken át a Samsunggal gyártatta chipjeit, ám tekintve, hogy a dél-koreai vállalat 7 nanométere lemaradásban van a TSMC hasonló jelölésű fejlesztéséhez képest, nem kizárt, hogy egy kitérő erejéig a tajvani vállalat ölében landolt a megbízás. A Qualcomm nem beszélt arról, hogy a Snapdragon 855-re építő első okostelefonok mikor kerülnek piacra, ám az elmúlt években látott koreográfia alapján a jövő februári MWC-n már felbukkanhatnak az alkalmazásprocesszorra építő első készülékek.

A cikkben hivatkozott linkek:
[1] https://www.hwsw.hu/hirek/58901/arm-cortex-a76-mag-processzor-cpu-mikroarchitektura.html
[2] https://www.hwsw.hu/hirek/59539/snapdragon-qualcomm-windows-samsung-galaxy-book2.html
A cikk adatai:
//www.hwsw.hu/hirek/59727/qualcomm-snapdragon-855-processzor-rendszerchip-cpu-okostelefon-chip-mobil.html
Író: Asztalos Olivér (oliver.asztalos@hwsw.hu)
Dátum: 2018. december 06. 14:43
Rovat: digitális otthon