Apple всех обманула. Уникальный 5-нм процессор А14 не выдерживает конкуренции со старыми чипами

Apple всех обманула. Уникальный 5-нм процессор А14 не выдерживает конкуренции со старыми чипами

Первый в мире 5-нанометровый процессор Apple A14 оказался слабее в сравнении с 7-нанометровым Qualcomm Snapdragon 865+, хотя вышел позже него. Даже в сравнении с А13 новый А14 почти не выигрывает в производительности, и грядущий Snapdragon 875 может оставить его далеко позади.

Новый процессор хуже старых

Мобильный процессор Apple A14, ставший первым в мире CPU с 5-нанометровой топологией, продемонстрировал далеко не самые выдающиеся результаты в тесте производительности. Как сообщил в своем Twitter известный инсайдер Ice Universe (@UniverseIce), в популярном бенчмарке AnTuTu набрал меньше баллов, чем Snapdragon 865+.

865+ был на момент публикации материала самым топовым процессором компании Qualcomm, но, в отличие от Apple A14, он выпускается по нормам 7-нанометрового техпроцесса. Тем не менее, это не помешало ему набрать свыше 667,2 тыс. баллов в AnTuTu, тогда как А14 получил лишь около 572,3 тыс. очков.

Apple показала А14 в рамках презентации, прошедшей 15 сентября 2020 г. CNews писал, что первым устройством на его основе в итоге стал не смартфон серии iPhone 12, а планшет iPad Air 4. Несмотря на это, в тесте AnTuTu участвовал пока не анонсированный флагманский смартфон iPhone 12 Pro Max в комплектации с 6 ГБ оперативной и 128 ГБ интегрированной памяти.

Как Apple всех обманула

В состав Apple входят блок из шести основных вычислительных ядер и видеоподсистема на четырех ядрах. Для задач искусственного интеллекта (ИИ) в процессоре служит 16-ядерный Neural Engine. В общей сложности новый CPU Apple включает 11,6 млрд транзисторов.

a601.jpg

Во время показа А14 Apple заявила, что он может похвастаться 40-процентным приростом производительности, но, как оказалось, сравнение проводилось с процессором А12, дебютировавшем в 2018 г. Процессор А13 образца 2019 г. упомянут не был, и причиной тому стала, как выяснил Ice Universe, незначительная разница в скорости его работы.

Сравнительный тест AnTuTu показывает, что iPhone 12 Pro Max cовсем незначительно опережает своего предшественника – iPhone 11 Pro Max, вышедшего в сентябре 2019 г. Результат iPhone 12 Pro Max в бенчмарке – 572,3 тыс. баллов, а iPhone 11 Pro Max заработал около 524,4 тыс. баллов. В итоге разница в производительности между ними составляет примерно 10% в пользу iPhone 12 Pro Max. До появления результатов тестирования Ice Universe предполагал, что по производительности А14 будет уступать лишь процессору Qualcomm Snapdragon 875, появление которого предварительно назначено на конец 2020 г. Он тоже с высокой долей вероятности окажется 5-нанометровым.

a602.jpg

Непосредственно сам CPU в iPhone 12 Pro Max набрал 167,5 тыс. очков, тогда как А13 получил 143,5 тыс. Остальные баллы смартфоны получили за скорость работы видеоподсистемы, памяти и других компонентов.

Все может оказаться не так уж и плохо

Компания Apple не прокомментировала публикацию результатов тестов ее смартфонов в Twitter Ice Universe. Достоверность этих сведений тоже пока нельзя проверить – линейка смартфонов iPhone 12 еще даже не представлена, не говоря уже о начале ее продаж. К тому же, на протестированный iPhone 12 Pro Max установлена прошивка iOS 14.1, тогда как Apple выпустила пока лишь только 14.0, так что он может работать на базе бета-версии, которая вполне может функционировать нестабильно и влиять на итоговый результат тестирования.

a603.jpg

Ice Universe полагает, что столь незначительный отрыв А14 от А13 в синтетическом тесте может указывать на то, что при его создании Apple гналась не за темпами работы основных вычислительных ядер. По его мнению, упор она сделала на снижение энергопотребления процессора для увеличения времени автономной работы устройств на его основе, а также на росте производительности при ИИ-вычислениях.

Откуда у Apple 5 нанометров

Компания Apple занимается исключительно разработкой своих процессоров, но не их производством. В работе над А14 принимали участие ее собственные специалисты, а выпуском, за неимением у Apple заводов по из производству, займется тайваньская компания TSMC.

a604.jpg

5-нанометровый техпроцесс TSMC полностью освоила в 2020 г., и она стала одной из первых компаний, готовых к выпуску соответствующих чипов. Конкуренцию ей в этом плане составляет пока лишь Samsung.

Запас прочности. Apple выпустила iPad с процессором от компьютера. Зачем ему такая мощность?

Apple всех обманула. Уникальный 5-нм процессор А14 не выдерживает конкуренции со старыми чипами

С каждым обновлением iPad Pro становится все больше похож на привычный ноутбук. Сначала это был просто планшет, на котором никаких профессиональных задач выполнить было нельзя. Затем он получил клавиатуру с трекпадом, разъем USB-C, и отличий стало еще меньше. В 2021 году Apple и вовсе установила в планшет процессор от MacBook Pro, что не просто сделало его самым мощным планшетом в мире, но еще и быстрее большинства ноутбуков на Windows. О том, зачем планшету Apple такая мощность и можно ли найти ей применение, — в материале «Ленты.ру».

Во всей линейке iPad версия Pro занимает флагманскую позицию, пытаясь забраться на поле ноутбуков и ПК. Устройство выглядит как планшет, стоит как MacBook, но работает на мобильной ОС, хотя его железа достаточно для самых тяжелых задач. Но есть ли для iPad и его iPadOS по-настоящему сложные задачи, с которыми не справился бы средний ноутбук? Этот вопрос возник сразу после выхода первого iPad Pro в 2015 году, но Apple продолжает наращивать производительность своих планшетов, выставляя их на один уровень с дорогими ультрабуками.

Выход iPad на том же процессоре, которым оснащают MacBook и iMac, был вопросом времени. Во-первых, M1 создан на основе мобильных чипов, которые ставились в мобильные устройства, вроде восьмиядерного Apple A12Z (iPad Pro 2020). Во-вторых, само позиционирование iPad Pro как «убийцы» ПК и символа Post-PC Era, указывало на то, что планшет должен иметь самое мощное железо, каким располагает Apple. Ну и как можно не кольнуть в очередной раз Intel, выпустив планшет, который в синтетических тестах будет мощнее MacBook Pro 16 с Intel Core i9!

Но выпускать новый iPad исключительно ради нового процессора было бы совсем странно, поэтому в новом iPad Pro есть еще несколько важных изменений, сильно отличающих новое поколение от старого.

Экран: 11 (2388×1668) или 12,9 дюйма (2732×2048), 264 ppi, широкий цветовой охват (P3), частота обновления 120 герц, True Tone
Размер и вес (11): 247,6х178,5х5,9 миллиметра, 466/468 граммов
Размер и вес (12,9): 280,6х214,9х6,4 миллиметра, 682/684 граммов
Процессор: восьмиядерный Apple M1, восьмиядерный графический чип, 16-ядерный графический процессор
Накопитель: 128, 256, 512 гигабайт, 1, 2 терабайта
Оперативная память: 8/16 гигабайт
Основные камеры: широкоугольная на 12 мегапикселей и сверхширокоугольная на 10, сенсор LiDAR
Фронтальная камера: сверхширокоугольная на 12 мегапикселей с функцией «В центре внимания»
Подключение: Thunderbolt/USB 4, Smart Connector
Цена: от 78 тысяч — за iPad Pro 11, от 107 тысяч — за iPad Pro 12,9

Поправился к лету

Дизайн и корпус iPad Pro остался тем же: плоские грани, узкие рамки вокруг экрана и выпирающий сзади блок камер, магнитные крепления для клавиатуры и стилуса. Если вглядываться, можно заметить немного изменившиеся прорези под антенны в версии с мобильным интернетом. В остальном это тот же самый планшет, что выпускают с 2018 года. Даже гамму цветов корпуса не расширили, в отличие от iMac 24, и планшет доступен лишь в серебряном и черном цветах.

Apple всех обманула. Уникальный 5-нм процессор А14 не выдерживает конкуренции со старыми чипами

Фото: Юлия Воробьева

Единственное отличие, поначалу встревожившие тех, кто планировал купить обновленный iPad, — увеличившаяся на 0,5 миллиметра толщина корпуса 12,9-дюймовой модели из-за новой технологии экрана. Габариты iPad Pro 11 не поменялись, поэтому к нему подходят все аксессуары, выпускаемые для прошлого поколения. А вот с большой версией, предупреждала Apple, может случиться казус: «Первое поколение Magic Keyboard (A1998) функционально совместимо с новым 12,9-дюймовым iPad Pro… Однако из-за слегка увеличившейся толщины нового iPad Pro клавиатура Magic Keyboard может не до конца прилегать при складывании».

Системная оппозиция Apple выпустила iOS 14 с виджетами и мини-приложениями. Стоит ли обновляться?

Мощный поднос На что способен убийца компьютеров от Apple

Другими словами, в Apple предупреждают, что со старыми аксессуарами на новом iPad может оставаться зазор, так как планшет стал толще. Но в реальности ситуация не так страшна, потому что старые Magic Keyboard и чехол Smart Folio без проблем закрывают весь корпус без щелей, но если на экране будет защитная пленка или стекло, то аксессуары будут несовместимы. Поэтому здесь стоит быть внимательнее. У iPad Pro 11 таких проблем нет, и можно спокойно брать аксессуары прошлого поколения.

Альтернативный путь

Причиной увеличения толщины iPad Pro 12,9 стал новый экран, который недоступен в 11-дюймовой версии. Несмотря на то что компания активно использует OLED-матрицы в iPhone и Apple Watch, в случае с iPad пошли другим путем и сделали экран на основе mini-LED.

Эта технология основана на все тех же жидких кристаллах, но с изменением системы светодиодов, подсвечивающих экран. Если точнее, в mini-LED светодиоды значительно меньше, чем у обычных LED-экранов, что позволяет увеличить их количество на подложке и тем самым увеличить количество локальных зон затемнения. В iPad Pro всего больше 10 тысяч диодов, сгруппированных в 2,5 тысячи зон локального затемнения. Для сравнения: в прошлогоднем iPad было всего 72 светодиода.

Apple всех обманула. Уникальный 5-нм процессор А14 не выдерживает конкуренции со старыми чипами

Фото: Юлия Воробьева

Это помогает решить одну из главных проблем LCD-экранов и расширить динамический диапазон. К тому же экраны с локальным затемнением могут показывать настоящий черный цвет, как на OLED с физическим отключением подсветки, и чем меньше светодиоды, тем мягче будет переход между яркими и темными участками. В отличие от OLED, такой экран не подвержен выгоранию, и в теории можно добиться пиковой яркости в четыре тысячи нит, что, опять же, невозможно на OLED. И, что гораздо важнее в производстве, mini-LED дешевле OLED.

На примере iPad Pro все равно видно, что mini-LED проигрывает OLED в мелочах. Например, в тесте локального затемнения вокруг белых объектов появляется светлый ореол, чего нет на матрицах с органическими кристаллами. В повседневном использовании это заметно, если читать текст на черном фоне.

Несмотря на это экран 12,9-дюймового iPad великолепен. В большинстве случаев его яркость составляет 600 нит, но при включении HDR-контента он автоматически переходит в режим повышенного динамического диапазона и увеличивает яркость до тысячи нит, а в пике достигает 1,6 тысячи. Разница между поколениями заметна и при просмотре SDR-контента, потому что новый Pro выдает более глубокий черный цвет, за счет чего картинка кажется насыщеннее, хотя по остальным параметрам в стандартных условиях экраны похожи. По цветопередаче и качеству картинки он очень похож на экран Pro Display XDR, который Apple продает за 380 тысяч рублей, и вполне подходит для обработки фото.

На полпути

Сложности начинаются, когда пытаешься понять, что же кроется за припиской Pro в названии планшета. У него отличный дисплей с точной передачей цветов, железо как у MacBook Pro, даже разъем USB-C теперь поддерживает Thunderbolt и USB 4 с пропускной способностью 40 гигабайт в секунду, доступны стилус и клавиатура с трекпадом. В общем, все готово для решения профессиональных задач, кроме одного — iPadOS.

Apple всех обманула. Уникальный 5-нм процессор А14 не выдерживает конкуренции со старыми чипами

Фото: Юлия Воробьева

За два года с момента редизайна iPad Pro ничего кардинальным образом не поменялось — iPadOS по-прежнему ставит палки в колеса при попытке перенести свой рабочий процесс на планшет. Например, в память планшета нельзя просто скинуть снимки с флешки, чтобы потом их обработать в Lightroom. Для этого нужно сперва подключить накопитель, открыть нужное приложение, запустить в нем считывание данных, подождать несколько минут, не закрывая приложение (потому что оно не может выполнять процесс в фоне), и только после этого отобрать и обработать снимки.

Бесспорно, сам процесс монтажа, цветокоррекции или ретуши проходит быстро, но перед этим нужно понять логику системы, подстроиться под нее и запомнить, что и в какой последовательности делать. Количество программ для профессионалов тоже выросло за эти годы, но ключевую проблему, которая зашита в самой операционной системе, ни одно из них не решает, и подчас простейшие задачи, которые ты на автомате делаешь на ноутбуке, здесь требуют переосмысления. Свои ограничения накладывает и то, что не всякий аксессуар можно подключить через Thunderbolt к iPad. Пока до конца неясно, что именно мешает, потому что одни хабы работают, а другие — нет, и это каждый раз похоже на лотерею.

Возможно, полноценная адаптация macOS под iPad изменила бы ситуацию, тем более Apple допускает обратный процесс и дает запускать программы с iOS и iPadOS на Mac. С одной стороны, от этого выиграют все, кто хотел бы перенести всю свою работу на iPad, но с другой — это просто убьет iPad Pro как продукт, превратив его в MacBook-трансформер с сенсорным экраном, а этого явно не хотят в Apple.

Размер — главное Apple воскресила маленькие телефоны. Почему они оказались никому не нужны?

Дороже денег На что способны наушники Apple за 63 тысячи рублей

Можно было бы продолжать сравнивать планшет с ноутбуками, возмущаться тем, что здесь никак не реализована возможность работать нескольким людям с разных аккаунтов, многооконный режим ограничен и не дает раскидать по огромному экрану больше трех приложений, работа с дополнительными мониторами — лишь в режиме повторения экрана.

Однако если принять правила игры, то iPad станет полноценным дополнением к рабочей станции, которое можно спокойно брать в поездку, забыв про ноутбук. Для работы в нынешних условиях будет актуальной и другая новая функция — «В центре внимания». Фронтальная камера имеет большой угол обзора и способна кадрировать изображение так, чтобы держать в центре лицо человека и следовать за ним, если он перемещается по комнате. Причем работает это во всех приложениях для видеосвязи и не требует обновлений. К тому же запуск второго приложения теперь не отключает камеру, и можно продолжать общаться по видеосвязи, параллельно запустив браузер.

Все, что касается повседневных и развлекательных задач вроде листания соцсетей, просмотра роликов и игр, здесь не вызывает никаких вопросов. Эти процессы в iOS и iPadOS оттачивались годами, поэтому все интуитивно понятно и легко. К тому же новое железо открывает возможности для запуска по-настоящему требовательных игр. Аккурат к старту продаж iPad Pro Larian Studios портировала ролевую игру Divinity: Original Sin 2, которая серьезно нагружает планшет, но он легко с ней справляется. С поддержкой геймпадов от Xbox и PlayStation планшет можно рассматривать как портативную консоль, хотя до сих пор есть вопросы к наполнению App Store.

Apple всех обманула. Уникальный 5-нм процессор А14 не выдерживает конкуренции со старыми чипами

Фото: Юлия Воробьева

Другой вопрос, настолько ли он компактнее и удобнее, чем актуальные MacBook. Так, 12,9-дюймовый Pro с клавиатурой имеет толщину в полтора сантиметра, а весит вся эта сборка около 1,2 килограмма. Для сравнения: MacBook Pro на M1 толщиной 1,56 сантиметра, а весит 1,4 килограмма. То есть разница не так велика, а если вспомнить, что MacBook теперь может проработать от одного заряда до 17 часов — против 10 часов у iPad, — ситуация станет еще запутаннее. Тут можно вспомнить про 11-дюймовый iPad, который все же будет компактнее MacBook, но у него старый экран.

Попытки сравнивать iPad Pro с MacBook или другими ноутбуками почти всегда зайдут в тупик. Это не то устройство, с которым можно забыть о компьютере, если перед пользователем стоят задачи сложнее, чем набор текста, просмотр видео и серфинг в сети. Да, извернувшись, на iPad можно и видео нарезать, и цветокоррекцию произвести, и нарисовать скетч. Но это будет сопряжено с массой вопросов и попыткой перестроиться на новую систему. Да и стоит это будет столько же, сколько ноутбук, если не дороже.

То, что Apple не пытается столь явно объединить macOS и iPadOS, играет на руку iPad. За счет этого iPad удается сохранить свою универсальность: хочешь — смотришь видео и фильмы на отличном экране, хочешь — подключил клавиатуру и написал текст, хочешь — подсоединил стилус и занимаешься ретушью снимков, рисованием или делаешь записи от руки. И пока ты не натыкаешься на ограничения iPadOS, за ним очень комфортно работать. Но когда натыкаешься, то понимаешь, что MacBook и ПК еще очень рано хоронить.

Почему iPhone был и будет быстрее смартфонов на Android. Колонка Олега Афонина

Apple всех обманула. Уникальный 5-нм процессор А14 не выдерживает конкуренции со старыми чипами

Вспомним 2013 год. В арсенале Qualcomm — весьма удачные чипы Snapdragon 800, основанные на 32-разрядных ядрах Krait 400 собственной разработки. На этом чипе (и его последователе, Snapdragon 801) были выпущены десятки, если не сотни самых разнообразных моделей. На момент анонса у топового чипсета Qualcomm просто не было альтернатив: основанные на ядрах ARM Cortex A15 решения были прожорливы до чрезвычайности и не могли составить конкуренцию четырем кастомным ядрам Krait. Вроде бы все хорошо, Qualcomm — царь горы, достаточно продолжать развивать удачную архитектуру. Казалось бы, что может пойти не так?

Но — по порядку. В 2011 году компания ARM Holdings анонсировала архитектуру ARMv8, использование которой открывало многочисленные возможности ускорения части специальных видов вычислений — например, потокового шифрования, которое (забегу вперед) сегодня используется практически во всех смартфонах. Первыми мобильными ядрами данной архитектуры стали Cortex A53 и A57, анонсированные холдингом ARM в 2012 году. В то же время в ARM прогнозировали выход готовых процессоров на новых ядрах лишь на 2014 год. Вот только Apple, обладатели архитектурной лицензии ARM, успели первыми — почти на год раньше конкурентов.

Итак, в ноябре 2013-го Apple выпускает iPhone 5s. Помимо датчика отпечатков пальцев и встроенной системы безопасности Secure Enclave, новый iPhone впервые на рынке оснащается 64-разрядным процессором Apple A7 ARMv8. Новый процессор показывает чудеса производительности в Geekbench: результат двухъядерного процессора в однопоточных вычислениях в пол­тора раза пре­вос­ходит результаты ядер Krait 400, в многопоточных наблюдается паритет.

Расширенный набор команд ARMv8 пришелся как нельзя более кстати: именно в iPhone 5s Apple встроила аппаратную систему безопасности Secure Enclave, которая отвечает в том числе и за шифрование данных. С точки зрения Apple выбор 64-разрядной архитектуры был вполне логичен: только в ядрах с поддержкой ARMv8 появились инструкции для ускорения потокового шифрования, которое на тот момент использовалось Apple уже довольно давно. В дальнейшем использование новых ядер позволило Apple добиться беспрецедентных скоростей доступа к зашифрованным данным — выпущенный на год позже Nexus 6, основанный на 32-разрядном Qualcomm Snapdragon 805 (ARMv7), показывал ужасающую производительность потокового крипто: доступ к зашифрованным данным осуществлялся в 3–5 раз медленнее, чем к незашифрованным.

Поначалу 64-разрядная архитектура в смартфонах воспринималась обывателями — да и многими экспертами — как чистейшей воды маркетинг. Так считали пользователи, и так говорили руководители Qualcomm — по крайней мере, в своих официальных выступлениях.

В 2014 году выходит iPhone 6, оснащенный процессором A8, также работающим с системой команд ARMv8. Чем отвечает Qualcomm? Небольшим обновлением: на рынке доминируют смартфоны, работающие на Snapdragon 801 (32 бита, ARMv7). Также выходит Snapdragon 805, использующий те же ядра Krait 400, но с более мощным GPU. Процессоры Apple оказываются быстрее аналогов от Qualcomm как в однопоточных, так и в многопоточных вычислениях, а в специфических применениях — например, в реализации поточного шифрования — обходят решения конкурентов просто в разы. Qualcomm усиленно делает вид, что ничего необычного не происходит, но производители, наступая на горло, требуют конкурентоспособную SoC. Qualcomm ничего не остается, как включиться в гонку.

В 2015 году Apple выпускает iPhone 6s и A8, Qualcomm — чип Snapdragon 810 и его урезанную версию Snapdragon 808. Эти процессоры явились ответом Qualcomm на требования партнеров. Однако отсутствие опыта разработки 64-разрядных чипов сыграло с компанией злую шутку: оба процессора оказались чрезвычайно неудачными. С первых же дней процессоры проявили склонность к чрезмерному энергопотреблению, перегреву и тротлингу, в результате которого их устоявшаяся производительность через несколько минут работы мало отличалась от производительности Snapdragon 801.

Какой же из всего этого можно сделать вывод? Вывод один: Apple застала индустрию врасплох, использовав ядра с новой архитектурой тогда и там, где, казалось бы, в этом нет никакой необходимости. В результате Qualcomm оказалась в роли догоняющей, а Apple получила фору в полтора года. Почему так произошло?

Здесь нужно рассмотреть особенности цикла разработки мобильных процессоров.

Сравнение производительности Apple A9 и других процессоров

Сравнение производительности Apple A9 и других процессоров

Другие статьи в выпуске: Apple всех обманула. Уникальный 5-нм процессор А14 не выдерживает конкуренции со старыми чипами

Xakep #227. Meltdown и Spectre

Фактор второй: разница в циклах разработки

Итак, мы выяснили, что Apple удалось вырваться вперед, на полтора года опередив конкурентов. Как такое могло случиться? Причина в разнице в циклах разработки у Apple и производителей смартфонов под управлением Android.

Как известно, Apple полностью контролирует разработку и производство iPhone, начиная с самого низкого уровня — проектирования процессора. И если графические ядра до недавнего времени Apple лицензировала у Imagination Technologies, то процессорные ядра компания предпочитала разрабатывать самостоятельно.

Как выглядит цикл разработки у Apple? На основе архитектурной лицензии ARM проектируется процессор, совместимый с заданной системой команд (ARMv8). Одновременно разрабатывается смартфон, в котором будет использоваться данный процессор. Параллельно для него создаются все необходимые драйверы, ОС, производится оптимизация. Все происходит в рамках одной компании; у разработчиков ОС нет никаких проблем с получением доступа к исходным кодам драйверов, а разработчики драйверов, в свою очередь, имеют возможность общаться с людьми, проектировавшими процессор.

Apple A11

Apple A11

Производственный цикл устройств на Android выглядит совершенно иначе.

В первую очередь в игру вступает ARM, разработчик одноименных систем команд и процессорных архитектур. Именно ARM проектирует референсные процессорные ядра. Так, в далеком 2012 году были анонсированы ядра ARM Cortex A53, на которых основано подавляющее большинство смартфонов, выпущенных в 2015, 2016 и 2017 годах.

Минуточку! 2012? Именно так: 64-разрядные ядра A53 были анонсированы в октябре 2012 года. Но архитектура ядра — это одно, а реальные процессоры — совсем другое: ARM Holdings их просто не выпускает, предлагая партнерам референсные дизайны, но не поставляя на рынок сами SoC. Прежде чем на рынке появится смартфон, основанный на той или иной архитектуре, кто-то должен разработать и выпустить готовую систему на кристалле, SoC.

Несмотря на публичные выступления собственных представителей, в 2013 году в Qualcomm усиленно работали над выпуском 64-битного процессора. На разработку собственного ядра времени не оставалось; пришлось брать что дают. Давали — архитектуру big.LITTLE, куда на тот момент входили «малые» ядра Cortex A53 (удачные) и «большие» ядра A57 (довольно спорные с точки зрения энергоэффективности и тротлинга).

Первые процессоры Qualcomm, основанные на этих ядрах, были анонсированы в 2014 году. Но ведь процессор — это еще не все! Как минимум нужен еще корпус, экран. Все это выпускают OEM-производители, которые, собственно говоря, и занимаются разработкой и производством смартфонов. А это тоже время, и время немалое.

Наконец, операционная система. Для того чтобы «завести» Android на устройстве, необходим набор драйверов для нового чипсета. Драйверы разрабатывает разработчик чипсета (например, Qualcomm), предоставляя их производителям смартфонов для интеграции. На то, чтобы разобраться и интегрировать драйверы, у производителя также уходит определенное время.

Но и это еще не конец! Уже готовый смартфон с работающей версией Android необходимо еще и сертифицировать в одной из лабораторий Google на предмет совместимости и соответствия Android Compatibility Definition. Это — тоже время, которого и без того катастрофически мало.

Иными словами, в том, что смартфоны на Snapdragon 808/810 мы увидели лишь в 2015 году, нет совершенно ничего удивительного. Первые флагманские чипы Qualcomm, основанные на 64-разрядной архитектуре, отстали от SoC Apple на полтора года. Это исторический факт, и это — реальное преимущество Apple.

В 2015 году длительный цикл разработки и требования партнеров сыграли с Qualcomm злую шутку: первый блин оказался комом. Впрочем, компании удалось реабилитироваться с выходом Snapdragon 820. Но не было ли слишком поздно?

Qualcomm Snapdragon 820

Qualcomm Snapdragon 820

Фактор третий: вопрос размера

Рассмотрим таблицу, в которой сравниваются два последних поколения процессоров Apple и Qualcomm.

ПроцессорA10 FusionA11 BionicSnapdragon 820Snapdragon 835
Техпроцесс16 нм10 нм14 нм10 нм
CPU64-bit Quad-core, 2 Hurricane 2,34 ГГц + 2 Zephyr64-bit Hexa-core, 2 Monsoon + 4 Mistral64-bit Quad-core, 2 Kryo 1,59 ГГц + 2 Kryo 2,15 ГГц64-bit Octa-core, 4 Kryo 280 2,45 ГГц + 4 Kryo 2801,9 ГГц
Управление ядрамиПо кластерамПо ядрамПо ядрамПо ядрам
GPU6 core3 coreAdreno 530Adreno 540
Geekbench однопоточный3438421616981868
Geekbench многопоточный57691011839966227

Что мы видим из этой таблицы? Легко заметить, что производительность в расчете на одно ядро в процессорах Apple в два с лишним раза превосходит решения Qualcomm, да и многопоточная производительность актуальных поколений процессоров отличается практически в полтора раза. Почему так получается? Ответ можно попробовать найти в следующей табличке.

ПроцессорA10 FusionA11 BionicSnapdragon 820Snapdragon 835
Техпроцесс16 нм10 нм14 нм10 нм
Площадь чипа125 мм 287,66 мм 2113,7 мм 272,3 мм 2

Если отбросить пару процессоров A10 Fusion / Snapdragon 820, в которых используются разные технологические процессы, можно сравнить площадь чипов A11 Bionic и Snapdragon 835. Площадь поверхности чипа от Apple в 1,2 раза превышает площадь решения Qualcomm. Что это означает на практике? Возможность использовать больше транзисторов, более продвинутую архитектуру ядер. В частности, исследователи обнаружили, что в A11 Bionic «слабые» процессорные ядра в несколько раз крупнее малых ядер A53 (простите — Kryo 280), использующихся в Snapdragon 835. Это означает, что даже «малые» ядра A11 Bionic поддерживают внеочередное исполнение команд, что позволяет получить большую производительность на такт в сравнении с прямолинейными ядрами А53.

Площадь процессора напрямую влияет на его цену. Чем больше площадь (при использовании одного техпроцесса), тем выше себестоимость. Что подводит нас к очередному фактору: стоимости процессора для производителя.

Фактор четвертый: вопрос цены

Согласно отчету Android Authority площадь процессорных ядер Apple A10 Fusion вдвое превышает площадь ядер ближайшего конкурента, Snapdragon 820.

«Преимущество Apple в том, что компания может себе позволить потратить деньги на увеличение площади процессора, построенного по последней 16-нанометровой технологии FinFET. Несколько лишних долларов не сыграют большой роли в конечной стоимости устройства — а ведь Apple сможет продать значительно больше 600-долларовых устройств благодаря настолько большой производительности», — пишет Линли Гвеннап, директор The Linley Group.

Действительно, лишние пять-шесть долларов не сыграют большой роли в конечной стоимости iPhone — это доли, в худшем случае единицы процентов его стоимости для потребителя. Но если эти пять-шесть долларов способны удвоить производительность устройства по сравнению с конкурентами на Android — это прекрасный аргумент в пользу Apple.

Почему так не выходит у Qualcomm? В цепочке разработки процессоров для устройств под Android слишком много заинтересованных лиц. Это и ARM, которая разрабатывает и лицензирует процессорные ядра, и Qualcomm, которая проектирует готовые процессоры по лицензии, и производители смартфонов с Android. У OEM-производителей, вынужденных конкурировать между собой ценами, на счету каждый доллар. Производители хотят как можно более дешевых SoC (поэтому, кстати, до сих пор так популярны решения, построенные на архаичных слабых ядрах A53), и Qualcomm приходится с этим считаться. Но и Qualcomm, и ARM хотят откусить кусок пирога, получив свою долю прибыли, — так что себестоимость решения, аналогичного процессорам Apple, вышла бы даже более высокой, чем у Apple. В результате OEM-производители не смогли бы себе позволить массовых закупок таких процессоров, что еще увеличило бы их стоимость. (Кстати, именно это случилось с процессором MTK Helio X30 — он не пользовался спросом, и на его основе выпустили лишь два смартфона.)

Конечно, здесь можно аргументировать, что у Samsung и Huawei есть собственные линейки процессоров — Exynos и Kirin соответственно. Но у Huawei нет своих разработок, в компании берут готовые ядра ARM Cortex и готовые же графические ускорители ARM Mali, собирая «собственные» процессоры на их основе. Понятно, что вычислительные ядра этих процессоров не могут быть мощнее тех, что предлагает ARM. В Samsung же пробуют идти путем Apple, выпуская собственные кастомизированные ядра — производительность которых, впрочем, недалеко уходит от обычных «стоковых» ядер ARM.

Фактор пятый: вопрос контроля

В прошлом году в Apple сделали интересную вещь: волевым решением убрали поддержку 32-разрядных приложений из iOS 11. Так уж совпало, что именно на этой версии ОС вышла новая линейка iPhone: 8, 8 Plus и X. Что это означает с точки зрения производительности?

Возможность взять и отказаться от поддержки 32-разрядных команд дает очень и очень многое. Упрощаются блоки декодирования и исполнения, уменьшается требуемое число транзисторов. Куда идет эта экономия? Ее можно потратить на уменьшение площади процессора (что напрямую транслируется в сниженную себестоимость и уменьшенное энергопотребление), а можно при неизменной площади и энергопотреблении добавить транзисторов в другие блоки, увеличив тем самым производительность. Скорее всего, именно по второму сценарию развивались события и процессор A11 Bionic получил дополнительные 10–15% производительности именно за счет отказа от поддержки 32-разрядного кода.

Возможно ли подобное в мире Android? Да, возможно, но не полностью и очень нескоро. Лишь с августа 2019 года вступают в силу требования к разработчикам, которые должны будут при добавлении или обновлении приложений в Google Play Store в обязательном порядке включать 64-битные версии двоичных библиотек. (Отметим здесь, что далеко не все — и даже не большинство! — приложения Android вообще используют какие-либо двоичные библиотеки, зачастую довольствуясь динамически транслируемым байт-кодом.) Напомним, Apple ввела аналогичное требование в феврале 2015 года — опять преимущество во времени, на сей раз в четыре с половиной года.

Фактор шестой: оптимизация и использование доступных ресурсов

Оптимизация — важнейшая составляющая производительности. Традиционно у Apple с оптимизацией все было или идеально, или образцово (пользователи, которые жалуются на упавшую производительность старых устройств, обновившихся до последней версии iOS, просто не понимают, какой ад был бы на таком слабом железе, если бы на нем запустили Android). А вот у Android с оптимизацией все. пестро. Разнообразно. Можно сказать — феерично.

Чаще всего достаточно быстро на свежем железе работают чистые сборки Android — такие, что используются в смартфонах Google Nexus и Pixel, устройствах Motorola и Nokia. Но даже и здесь не все хорошо: например, в смартфоне Google (Motorola) Nexus 6 были совершенно потрясающие воображение проблемы со скоростью доступа к накопителю, возникшие из-за безграмотной реализации шифрования (разработчики Google не справились с аппаратным ускорителем криптографических операций процессора Snapdragon 805, после чего заявили, что «программная реализация лучше»). Вот в этой статье мы подробно проанализировали скорость чтения и записи зашифрованных данных смартфоном Nexus 6, сравнив ее со скоростью аналогичных операций в iPhone 5s. Вот цифры:

  • Nexus 6, последовательное чтение, незашифрованные данные: 131,65 Мбайт/с;
  • Nexus 6, последовательное чтение, зашифрованные данные: 25,17 Мбайт/с (39 Мбайт/с в обновлении до Android 7);
  • iPhone 5s, последовательное чтение, зашифрованные данные: 183 Мбайт/с.

Впечатляет? При похожих аппаратных характеристиках разработчики Google (Google, а не криворуких OEM!) умудрились в референсном устройстве, которое должно было продвигать безопасное шифрование в массы, сделать такой вот ляп. Будешь ли ты удивлен, узнав, что и у других производителей с оптимизацией могут возникать проблемы? И они возникают. Так, оснащенный по максимуму HTC U Ultra (Snapdragon 821) умудряется подтормаживать и перегреваться при самых рутинных операциях; такое впечатление, что процессор выполняет как минимум вдвое больше вычислений, чем должен. Ну а о смартфонах Samsung, которые ухитряются подтормаживать по мелочам даже на самом мощном доступном железе, даже и говорить подробно не стоит.

Фактор седьмой: разрешение экрана

Есть и еще один момент, который стоит упомянуть. Это — разрешение дисплея. Как известно, стандартные модели iPhone оснащаются экранами с разрешением HD, модели Plus — Full HD. Производители же смартфонов под управлением Android, использующие флагманские чипсеты Qualcomm, стараются устанавливать экраны с разрешением QHD — 2560 × 1440. Ну, как самый минимум — Full HD, но такое во флагманских смартфонах встречается, увы, нечасто.

Почему «увы»? Потому что разрешения выше Full HD на экранах с IPS-матрицей диагональю до 5,7″ включительно более чем достаточно. Для AMOLED-экранов, у которых, во-первых, структура субпикселей PenTile, а во-вторых, может быть поддержка очков виртуальной реальности Google VR (кстати, а какому проценту пользователей она реально пригодилась?), оправданность QHD-разрешения еще можно как-то аргументировать.

Несколько в стороне стоит iPhone X с разрешением 2436 × 1125 — впрочем, это, по сути, мало отличается от Full HD. Для сравнения: разрешение экрана Samsung Galaxy S8 — 2960 × 1440, то есть в полтора раза больше пикселей, чем в iPhone X.

А теперь представь, что мы сравниваем производительность iPhone 8 с его разрешением HD и какую-нибудь Nokia 8 с QHD. Представил? Nokia приходится обрабатывать почти в четыре раза больше пикселей, чем iPhone, что не может не сказаться на энергопотреблении и на производительности (как минимум в тех тестах, которые используют вывод на экран). Я сейчас ни в коей мере не оправдываю старенькие экраны, которые Apple с маниакальным упорством продолжает устанавливать в устройства стоимостью под тысячу долларов, а просто заостряю внимание на том, что производительность и энергоэффективность устройств с экранами низкого разрешения даже при прочих равных будет выше, чем у смартфонов с экранами QHD.

Что-то такое заподозрили и производители. Так, Sony Xperia Z5 Premium, экран которого (кстати, IPS, бесполезный для целей VR) имеет физическое разрешение 4K (на самом деле нет, даже здесь маркетологи обманули), но логическое — «всего лишь» Full HD, что позволило производителю и потребителя обмануть, и не слишком сильно убить производительность. Похожим образом поступили и в Samsung, разрешив использовать пониженное логическое разрешение на экранах с высокой плотностью точек. Очевидно, интересы маркетологов идут вразрез с интересами как пользователей этих устройств, так и собственных разработчиков компании.

Вместо заключения: нужны ли нашему телефону 64 бита?

Так ли нужны 64-разрядные процессоры в мобильных устройствах? Ведь у 32-разрядных вычислительных ядер есть свои преимущества. Такие процессоры могут работать быстрее 64-разрядных из-за меньшей длины инструкций вследствие меньшей длины адреса, и, как результат, они менее требовательны к объему оперативной памяти; в них можно реализовать более короткую очередь команд, что также может дать выигрыш в производительности в определенных сценариях.

Некоторые из этих преимуществ так и останутся теоретическими, но в ряде современных сценариев использования без поддержки команд ARMv8 уже не обойтись. Это и потоковое шифрование, и склейка HDR в режиме реального времени, и многие другие малозаметные вещи. Как бы там ни было, производители процессоров перешли на 64-разрядные ядра с поддержкой ARMv8, и это свершившийся факт.

Вот только производители смартфонов не спешат переходить на 64-битные сборки операционных систем.

Так, в природе не существует ни одного смартфона под управлением Windows 10 Mobile, в котором операционная система работала бы в 64-разрядном режиме. И Lumia 950 (Snapdragon 808), и Lumia 950 XL (Snapdragon 810), и даже относительно свежий Alcatel Idol 4 Pro (Snapdragon 820) работают под управлением 32-битной сборки Windows 10 Mobile.

Не отстают и производители телефонов с Android. К примеру, у Lenovo, выпускающей смартфоны под маркой Motorola, есть всего два устройства с «правильным» 64-разрядным Android: это флагманы линейки Moto Z (обычная версия и разновидность Force) и Moto Z2 Force. Все остальные устройства — и бюджетный Moto G5 на Snapdragon 430, и свежий субфлагман Moto Z2 Play на Snapdragon 626 — работают в 32-битном режиме.

Ряд устройств других производителей (например, BQ Aquaris X5 Plus) использует мощный Snapdragon 652 в 32-разрядном режиме. Нужно ли говорить, что такие устройства не выжимают максимума из доступных аппаратных возможностей?

С другой стороны, не все идеально и у Apple. Даже 64-разрядные приложения, скомпилированные в нативный код, из-за требований обратной совместимости вынуждены ограничиваться набором команд, доступным в самых ранних процессорах компании — Apple A7 образца 2013 года. А вот у компилятора байт-кода ART, который используется в Android с 5-й версии, таких проблем нет: байт-код приложений компилируется в оптимизированный нативный код, использующий все доступные на текущем железе инструкции.

Впрочем, будем жить с тем, что есть. За максимальной производительностью процессорных ядер и гарантированной оптимизацией — к Apple. То же самое, только в полтора-два раза похуже и во столько же раз дешевле, — к сонму производителей трубок на Android.

Источник https://www.cnews.ru/news/top/2020-09-17_apple_vseh_obmanulaunikalnyj

Источник https://lenta.ru/articles/2021/05/26/pro/

Источник https://xakep.ru/2018/01/24/why-iphone-faster/

Источник

Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован.