Четырехъядерные процессоры в мобильных устройствах – плюсы и минусы

В NVidia решили пришпорить рынок и добавить головной боли своим основным конкурентам, в частности, компании Qualcomm. Выпустив на рынок чипсет Nvidia Tegra 2 в начале 2011 года, в Nvidia не остановились и продолжили разработки. О характеристиках Tegra 2, плюсах и минусах, а также производительности этого решения мы говорили в одном из материалов, не вижу смысла повторяться.

Что дает телефону NVIDIA Tegra2 – обзор производительности

За прошедшие полгода на рынке многое изменилось, если первоначально чипсет Nvidia Tegra 2 позиционировался как решение для флагманских моделей, то сегодня его можно встретить в планшетах ценой порядка 300 долларов. Фактически, рынок перевел Tegra 2 в средний ценовой сегмент, а количество устройств, использующих его, составляет от 10 до 12 миллионов штук (оценка Nvidia). Приличный показатель для новичка, который только вошел на рынок. В 2011-2012 году использование Tegra2 в мобильных телефонах и планшетах только усилится, точкой роста для Nvidia остается смена технического процесса, тогда жизненный цикл можно будет продлить и далее. Но ключевым продуктом для компании на 2011-2012 годы становится Nvidia Tegra 3, а главная изюминка этого чипсета - процессор Kal-El. Помимо того, что это будет один из первых коммерчески доступных процессоров с четырьмя ядрами, это также довольно уникальное решение по тем технологиям, что нашли в нем применение.

Проект Kal-El: четыре ядра лучше, чем два

Ростом количественных характеристик никого давно не удивить. Мы привыкли к тому, что частота процессоров растет год от года, как и количество ядер. Для большинства потребителей это непреложный факт, что так и должно происходить, это сродни восходу солнца и закату. В момент появления первых двухъядерных процессоров большинство людей решило, что такие процессоры будут прожорливее, чем те, что применялись в телефонах и планшетах на тот момент. Одно из основных нареканий заключалось в том, что производительность будет высока, но вот скорость разряда батарейки возрастет пропорционально. Опасения не оправдались, двухъядерные процессоры и продукты, основанные на них, не имеют никакой разницы с предыдущим поколением устройств. Зачастую разница во времени работы обусловлена разными экранами, профилем использования, но никак не процессором. Это можно считать доказанным фактом, поэтому рассуждения о том, что 4 или 8-ядер будут потреблять большую мощность, негативно влиять на время работы устройства, можно отнести к тем же предрассудкам. Впрочем, в Nvidia с цифрами в руках решили доказать, что это не так, и ниже мы обсудим этот момент. Но сейчас хотелось остановиться на ключевой особенности процессора Kal-El, а именно его пятом процессоре. Да, я не ошибся, в этом процессоре используется четыре основных ядра и одно дополнительное, которое назвали CPU Companion. На блок-схеме это ядро выделено отдельно.

В этом SoC используется технология, которую в Nvidia назвали Variable Symmetric Multiprocessing (vSMP) и заодно получили на нее патент. Логика очень проста, большая часть операций мобильного устройства связана не с просмотром видео, играми или тому подобными ресурсоемкими операциями, а с обыденными вещами – обработкой звонков, получением почты в фоновом режиме и так далее. Никакой необходимости в работе основного процессора нет, тут в работу вступает пятое ядро, которое и назвали компаньоном. На уровне чипсета принимается решение, как распределять нагрузку, и когда нужен только этот компаньон, а когда требуется работа нескольких ядер. По понятным причинам процессор-компаньон ограничили по частоте, он должен был быть эффективен по энергопотреблению.

Из таблички видно, что частота процессора ограничена, а также он потребляет меньше энергии. Лучше всего это видно на следующем графике.

Но давайте теперь представим, как работает Kal-El, со всеми пятью ядрами, это видно на графике.

При этом ядро-компаньон используется для обычных задач, например, для приложений, работающих в фоновом режиме, получении почты, просмотре обычного видео и так далее. Как только требуется больше ресурсов, это ядро отключается и включается первое ядро. При работе с флешем подключается еще одно ядро, в сложных играх, просмотре тяжелых интернет-страниц, насыщенных графикой и видео, включаются все 4 ядра.

В подобной организации работы нет ничего нового, так специализированные DSP отвечали за обработку, например, музыки в телефонах Nokia давным-давно, что позволяло добиться большего времени работы. Ровно то же самое касается работы с телефоном, когда не требуется задействовать основной процессор, этим занимается специализированный чип. То есть, в самой логике решения новизны ноль. Но Nvidia придумала такое решение не на пустом месте, компания проигрывает как Qualcomm, так и TI тем, что не может предложить полностью готовую систему на чипе (SoC), включающую в себя, в том числе и радиочасть. Сегодня интеграция Tegra 2 при массовом производстве обходится дороже, чем использование аналогичных решений от Qualcomm, и технически несколько сложнее. Выигрыш в том, что решения от Nvidia появляются быстрее, компания инициирует разработку игр под них. Но сегодня Nvidia начинает идти ровно в том же направлении, то есть проект Kal-El можно рассматривать как первый кирпичик в будущем SoC, который интегрирует в себя не только процессор, графику, но и радиочасть.

Складывается интересная ситуация, в Nvidia навязывают рынку скорость появления более производительных решений и агрессивно наращивают свои продажи, тут речь идет не только и не столько о технологиях, сколько о позиционировании таких решений. Кроме компании Samsung, ни один производитель не готов показать четырехъядерные процессоры в 2011 году для мобильных устройств. Традиционные игроки, такие как Qualcomm, эту гонку проигрывают пока на месяцы, желания сократить разрыв у них не наблюдается.

Производительность и потребляемая мощность Kal-El

До появления телефонов и планшетов на Nvidia Tegra 3 нам остается только довериться тем данным производительности и потребления энергии, что приводит сама компания Nvidia. По понятным причинам на рынке нет конкурирующих решений с четырехъядерными процессорами, поэтому сравнение идет с лучшими двухъядерными решениями. Возможно, что это не совсем справедливо, но некоторое представление о возможностях всех подобных решений данные сравнения дают.

В таблице ниже приводится сравнение с Nvidia Tegra 2, выигрыш в разных режимах работы очевиден.

В тестовом приложении в Nvidia добились меньшего энергопотребления при использовании 2х ядер.

Следующий график очень интересен, он показывает производительность Kal-El и насколько меньше энергии он потребляет. Впечатляет.

Рассматривая эти графики, надо помнить, что в реальной жизни прирост будет не таким большим и на него влияет множество других факторов (версия ОС, другие компоненты телефона и так далее).

Для любителей измерять производительность приведу пару других таблиц.

Очень короткое заключение

В Nvidia спешат навязать свои правила игры рынку мобильных телефонов и планшетов. Пока успехи компании видны на рынке планшетов, с телефонами не все так безоблачно, партнеры в лице LG, Motorola не слишком успешны в целом. Но можно говорить о том, что с наращиванием мощности процессоров, выходом новых версий компания начнет расширять свое присутствие и потеснит существующих игроков. Отъесть порядка 12 миллионов устройств у них ей уже удалось, что можно считать прекрасным результатом для первого года продаж. В 2012 году в компании ожидают, что смогут продать порядка 40 миллионов чипсетов для мобильных устройств. Об этом и многих других вопросах мы поговорим в интервью с вице-президентом Nvidia, отвечающим за технологии – Тони Тамаси (Tony Tamasi). Интервью появится в ближайшие дни.

Те, кто хочет прочитать более подробно о технологиях, используемых в Kal-El, может загрузить два документа Nvidia:

Обсуждение на форуме >>>

Ссылки по теме

	Что дает телефону NVIDIA Tegra2 – обзор производительности
	Обзор GSM/UMTS-смартфона LG Optimus 2x (P990)
	Обзор GSM/UMTS-смартфона LG Optimus 2x (P990). Часть вторая
	Обзор Android 3.0 планшета Motorola Xoom