Mga tagagawa ng mobile chip: ang pangunahing mga bloke ng gusali

Habang maaari mong magtaltalan na ang merkado para sa mga processor ng desktop at notebook ay naging medyo limitado at mahuhulaan kamakailan, ang merkado para sa mga processors para sa mga mobile phone at tablet ay nananatiling isang masiglang merkado na may higit sa isang dosenang mga kakumpitensya. Ang mga prosesong ito ay mabilis na gumagalaw, sa malaking bagong tampok ng nakaraang taon - mga quad-core na mga processors ng aplikasyon - naging pangkaraniwan sa taong ito.

Sinusundan ko kung saan ang mga processors ay tumungo at kung paano sila dapat magbago sa darating na taon. Sa susunod na ilang mga post, isusulat ko ang tungkol sa mga tukoy na processors, ngunit simulan natin sa pamamagitan ng pagtingin sa mga sangkap na pumapasok sa chips.

Ang Mga Pangunahing Pag-block ng Pag-block

Ang lahat ng mga mobile processors ay may kasamang parehong mga core ng CPU at graphics cores; karamihan ay naglalaman ng ilang mga tampok ng koneksyon at / o baseband hardware para sa pagkonekta sa isang mobile network. (Kahit na noon, kadalasan ang mga telepono ay nangangailangan ng isang hiwalay na chip ng RF para sa mga koneksyon, kasama ang isang hiwalay na chip ng koneksyon para sa mga bagay tulad ng Wi-Fi at Bluetooth.)

Ang isang kadahilanan na napakaraming kumpetisyon sa mobile space ay ang karamihan ng mga processors para sa mga telepono at tablet ay itinayo sa ilang pag-iiba ng arkitektura ng ARM, alinman sa paggamit ng mga cores na dinisenyo mismo ng ARM Holdings, o mga pasadyang cores na naitayo gamit ang isang "lisensya sa arkitektura, " kapansin-pansin kabilang ang Qualcomm (kasama ang core na "Krait") at Apple sa mobile space.

Siyempre, may mga nakikipagkumpitensya na mga arkitektura. Sinusubukan ng Intel na itulak ang arkitektura ng x86 na napakapopular sa mga desktop at notebook at ang Imagination Technologies ay may kamakailan lamang na nakuha na arkitekturang MIPS (higit pa sa susunod na). Gayunpaman, ang ARM ay talagang pinangungunahan ang merkado para sa mga mobile CPU cores.

Ang mga graphic ay medyo magkakaibang. Ang pinakamahusay na kilalang provider ng third-party ng graphics IP ay ang Imagination Technologies. Ang pamilyang Power VR nito ay ginagamit sa isang iba't ibang mga processor, kabilang ang mga mula sa Intel at Apple. Ang ARM ay nakikipagkumpitensya sa kanyang pamilya ng Mali ng mga cores ng graphics at isang bilang ng mga chipmaker na lumikha ng kanilang sariling mga graphics, kasama ang Qualcomm kasama ang mga Adreno graphics at Nvidia kasama ang mga graphics na GeForce.

ARM Cores Kahit saan

Ang ARM ay talagang gumagawa ng maraming iba't ibang mga cores, mula sa maliliit na maliit na cores na ginagamit sa lahat ng mga uri ng aparato sa serye ng Cortex na karaniwang nakikita sa mga mobile processors. Kahit na dito, mayroong iba't ibang mga pagpipilian mula sa Cortex-A9 (ginamit sa karamihan ng mga telepono ngayon) hanggang sa bagong mas malakas na Cortex-A15 at ang maliit, mahusay na mahusay na Cortex-A7.

Ang Cortex-A9 ay naging puso ng karamihan sa mga cores application ng third-party para sa nakaraang ilang taon, kahit na sa taong ito marami sa mga gumagawa ng mga application processor ay lumilipat sa mga bagong disenyo. Marami ang batay sa Cortex-A15, na dinisenyo para sa mas mataas na pagganap, at / o ang Cortex-A7, na dinisenyo upang gumamit ng mas kaunting lakas. Ang A15 ay may 40-bit na pisikal na puwang ng address, kahit na ang mga indibidwal na mga thread ay maaari lamang ma-access ang 32-bit, at nag-aalok ito ng isang bagong arkitektura na dapat na mas malakas. Broadcom, Nvidia, Samsung, ST-Ericsson, at Texas Instrumento ay inihayag ng lahat ang mga plano para sa mga processors na gumagamit ng pangunahing ito.

Ang Cortex-A7 ay kawili-wili, dahil ito ay dinisenyo upang gumamit ng makabuluhang mas kaunting kapangyarihan at malaki ang maliit kaysa sa Cortex-A9. Tulad ng nakikita mo sa tsart sa itaas, ang isang 28nm na pagpapatupad ng Cortex-A7 ay maaaring maliit - mas mababa sa kalahati ng isang square square - at gumamit lamang ng isang-katlo ng kapangyarihan ng isang 40nm Cortex-A9. Habang maaari itong mag-iba nang kaunti sa pamamagitan ng pagpapatupad, sa pangkalahatan ang bawat A7 core ay inaasahan na gumamit ng mas mababa sa 100 milliwatts ng kuryente, kung ihahambing sa isang 200 hanggang 300 milliwatt peak para sa isang A9, at hanggang sa 500 milliwatts para sa A15.

Ngunit ang pinakamalaking push ng ARM ay para sa tinatawag na isang malaking.LITTLE na arkitektura, na ipinapares ang A7 at ang A15. Sa ganoong disenyo, ang isang maliit na tilad ay maaaring magkaroon ng maraming mga cores sa bawat arkitektura, na may mga cores ng mas mababang lakas na tumatakbo sa karamihan ng oras at ang chip na lumilipat sa mga mas mataas na lakas na kores kapag nangangailangan ito ng karagdagang pagganap, marahil habang nagpapatakbo ng isang kumplikadong pagkalkula sa loob isang laro, o kahit na kumplikadong JavaScript sa isang webpage.

Kasalukuyang inihayag ng mga lisensyado ng pinagsamang arkitektura kasama ang CSR, Fujitsu, MediaTek, Renesas Mobile, at Samsung Electronics. Ang unang anunsyo nito ay ang Samsung's Exynos 5 Octa ngunit ang iba pang mga vendor tulad ng Renesas ay tila malapit sa likuran. Sa palabas, ipinakita ng ARM kung paano makakapagtipid ng enerhiya ang malaking.LITTLE kumbinasyon.

Ang A15 at A7 ay susundan ng Cortex-A57 at A53, na sasali rin sa isang malaking.LITTLE scheme, na may mababang lakas na A53 na tumatakbo sa halos lahat ng oras, ngunit magagamit ang A57 kapag mas maraming lakas ang kinakailangan. Habang ang mga ito ay kapwa 64-bit na may kakayahang mga processors, sa una ay tatakbo ito kasama ang 32-bit operating system, na hindi masasagot ang higit sa 4GB, ang limitasyon ng 32-bit na mga processors sa ilalim ng karamihan sa mga pangyayari. (Makikita rin sa mga cores na ito ang kanilang mga paraan sa mga processors na naglalayong sa merkado ng server, kung saan kinakailangan ang mas malaking memorya.)

Ngunit hindi lang kami nakakakita ng isang diskarte. Tila tulad ng bawat processor vendor ay may ibang diskarte para sa kanilang mga high-end na processors. Nag-aalok ang Samsung at Renesas ng apat na A15s at apat na A7. Ang Nvidia ay nagtutulak ng apat na full-power A15s kasama ang isang mababang lakas na core. Ang MediaTek at iba pa ay gumagamit ng apat na A7 lamang. Ang ST-Ericsson ay nagsusulong ng mga core ng A9 ngunit sa isang mas mabilis na bilis.

At pagkatapos ay mayroong mga kumpanya na mayroong "mga lisensya sa arkitektura." Mahalagang payagan ang mga kumpanya na lumikha ng mga cores na may mga natatanging tampok, ngunit katugma pa rin sa arkitektura ng ARM. Ang arkitektura na iyon - epektibong set ng pagtuturo - ay nagkaroon ng maraming pagkakaiba-iba, kasama ang A9, A7, at A15 lahat gamit ang kilala bilang ARMv7. Ang paparating na A53 at A57 ay gumagamit ng isang mas bagong pagkakaiba-iba na sumusuporta sa 64-bit computing, na kilala bilang ARMv8.

Maraming mga kumpanya ang may lisensya sa arkitektura. Marahil ang pinakamahusay na kilala ay Qualcomm, na gumagamit ng "Krait" core nito sa karamihan ng mga kasalukuyang processors nito (kahit na gumagamit ng A7 sa mababang dulo). Ang Krait ay isang ARMv7 na katugma sa core. Dinisenyo ni Marvell ang sariling mga cores sa linya ng mga processors ng Armada. Hindi isinisiwalat ng Apple ang karamihan sa mga detalye ng mga processors nito ngunit naisip na dinisenyo ang sariling mga cores para sa mga A6 at A6X processors para sa iPhone at iPad. Ang unang mga core ng processor na maging katugma sa ARMv8 ay malamang na nasa mga chips ng server tulad ng AppliedMicro X-Gene, ngunit malamang na marami sa iba pang mga kumpanya na gumawa ng mga ARM na katugma sa ARM ay sumusunod sa suit. Halimbawa, inihayag ni Nvidia ang mga plano na lumikha ng sariling core na tinatawag na "Project Denver" para sa isang mobile na processor na dapat lumabas noong 2015.

Ang x86 at MIPS Alternatibo

Habang ang arkitektura ng ARM ay nangibabaw sa mga mobile phone at tablet, may mga kahalili. Ang Intel ay gumagawa ng pinaka-ingay kani-kanina lamang na may isang serye ng mga produkto at isang roadmap para sa pamilya Atom na naglalayong mga mobile device. Ipinakita ng kumpanya ang isang bagong processor na naglalayong sa mababang dulo ng merkado ng smartphone na tinawag na Z2420 (pinangalanan ng code na Lexington) sa CES noong Enero, at sa Unibersidad ng Kongreso ng World ay ipinakita ang platform ng Clover Trail +, na pinangunahan ng dual-core / four- thread Atom Z2580, tumatakbo ng hanggang sa 2GHz.

Habang ang kumpanya ay ipinapakita ang mga teleponong nakabatay sa Atom, ilang mga nakaraang taon lamang ang ginawa ng mga naturang telepono upang maibebenta. Sinabi ng Intel na mayroon na ngayong 10 mga disenyo ng mga mobile phone batay sa kanyang Atom chip sa higit sa 20 mga bansa, at na-tout ang mga tampok na tulad ng suporta sa HDR camera nang walang paggalaw. Ang kasalukuyang mga prosesor ng Atom ng Intel ay ginawa sa 32nm na teknolohiya, ngunit ang kumpanya ay may mga plano na lumipat sa 22nm FinFET na teknolohiya na ginagamit nito sa mga processors ng Core nito sa katapusan ng taon. Siyempre matagal nang pinangungunahan ng Intel ang segment ng notebook at gumawa ng ilang pag-unlad sa mga tablet na batay sa Atom- at Core at mga pag-convert sa taong ito. Tatalakayin ko ang mga detalye kapag nakarating ako sa mga indibidwal na vendor ng processor sa susunod na post.

Ang tradisyonal na karibal ng Intel sa mga prosesor ng x86, AMD, ay din sa Mobile World Congress, na ipinapakita ang Temash, ang paparating na processor na naglalayong sa mga Windows tablet at hybrids. Magagamit ito sa parehong dual-core at quad-core na bersyon, at ang AMD ay nagpapakita ng mga demo kung paano ito napapabago ng umiiral na platform ng Clover Trail. Ito ay natukoy na mawawala sa unang kalahati ng 2013. Ang AMD ay wala pa ring platform ng telepono.

Ang iba pang arkitektura ng CPU na nakita namin sa mga mobile device ay nagmula sa MIPS, na kung saan ay nakuha kamakailan ng Mga Teknolohiya ng Imagination. Nag-aalok ang MIPS ng tatlong antas sa pamilya nitong Aptiv ng mga core ng processor, kabilang ang linya ng Pro-Aptiv na naglalayong sa mga processors ng aplikasyon. Ang mga opisyal ng imahinasyon ay tandaan na ang MIPS ay nagbebenta ng mga 64-bit na mga cores sa loob ng 20 taon at sinabi ng kumpanya na may layunin ng pagpapadala ng 25 porsyento ng lahat ng mga CPU cores sa susunod na apat-hanggang-limang taon. Sa ngayon, ang karamihan sa mga processors ng MIPS ay pumupunta sa mga merkado tulad ng networking, infrastructure, at set-top box, ngunit ang Ingenic ay gumagawa ng isang processor para sa mga mobile device at inaasahan ng kumpanya na makita ang higit na diin sa lugar na iyon. Kamakailan ay inihayag ng MIPS ang isang bagong bersyon ng arkitektura, na tinatawag na V5, at inaasahan na makita ang unang mga chips sa huling bahagi ng taong ito.

Mga graphic: Kumpetisyon ng Nakagugulat

Kung ang ARM ay namamayani sa mga mobile application cores, ang Imagination Technologies ay nangibabaw sa mga mobile graphics cores, bagaman nahaharap ito sa pagtaas ng kumpetisyon.

Ang imahinasyon ngayon ay kadalasang kinakatawan sa pamamagitan ng serye ng PowerVR na 5, kabilang ang 5XT na extension na nagdaragdag ng ilang mga kakayahan na nagpapagana ng mga kakayahan ng OpenGL ES 3.0. Ang high-end ngayon ay ang SGX 544MP4 - ang "4" ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga graphic cores. Maraming mga kumpanya ang sumusuporta sa imaheng graphics, kabilang ang Apple, Intel, MediaTek, ST-Ericsson, Ingenic, Allwinner, at Texas Instrumento. Bagaman sa pangkalahatan ay hindi kinumpirma ito ng Apple, ang kasalukuyang processor ng A6X ng iPad ay may quad-core na PowerVR SGX 554MP4 graphics. (Ipinakita ito ng imahinasyon sa booth nito sa Mobile World Congress.) Kinumpirma ng kumpanya na ang Samsung Exynos 5410 Octa ay gumagamit din ng mga graphic na iyon.

Ang paglipat ng pasulong, ang kumpanya ay nagtataguyod ng serye ng PowerVR 6, na katutubong suportahan ang DirectX 10 at Buksan ang GL ES 3.0. Ito ay inaalok sa pagitan ng isa at anim na kumpol ng mga graphics, na mula sa G6100 hanggang sa tuktok na pagtatapos ng 6630. Ang imahinasyon ay nagsabi na mayroon itong 10 mga lisensya para sa mga graphics ng VR6.

Ang imahinasyon ay nagtutulak din ng isang hiwalay na kakayahan sa graphics sa anyo ng mga PowerVR na mga cores ng video nito, na kasama ang video decode at encode. Sinabi ng kumpanya na ang mga lisensya nito ay nagpadala ng higit sa 500 milyon sa mga cores na ito.

Kabilang sa mga lisensyadong graphics, ang pinakamalaking katunggali ng imahinasyon ay ARM, na nag-aalok ng mga Mali GPUs (graphic processing unit) na mga cores. Sinasabi ng ARM na mayroon na ngayong 75 lisensyado para dito at inaasahan na ang 240 milyong mga processors ay ipadala sa teknolohiyang ito noong 2013. Lalo na, ang kumpanya ay nag-trumpeta kung paano magagamit ang kumbinasyon para sa mga bagay tulad ng pag-compute ng GPU, pagpapakita ng computational photography, face detection, at real-time gaming.

Sa loob ng pamilyang Mali, maraming mga gradwasyon, kabilang ang Mali-400 at -450 na pamilya na naglalayong karamihan sa mga smartphone sa mass market at pamilya Mali-T600 na naglalayong higit pa sa mataas na pagtatapos.

Kabilang sa mga kumpanya na gumagamit ng Mali cores ay ang Samsung Electronics, Leadcore, MediaTek, Spreadtrum, ST-Ericsson, AllWinner, at Rockchip. Kung napansin mo ang ilang overlap sa listahan ng imahinasyon, iyon ay dahil ang ilang mga kumpanya ay gumagamit ng iba't ibang mga graphics sa iba't ibang mga processors.

Ngunit marahil ang pinakamalaking mga kakumpitensya sa mga licensable graphics cores ay ang natatanging graphics na isinasama ng marami sa mga gumagawa ng application processor. Ang Qualcomm ay marahil ang pinaka-matagumpay, na ginagamit ang mga graphic na Adreno nito sa pamilya ng mga prosesor ng Snapdragon. Dumarating din ito sa iba't ibang lasa, depende sa merkado kung saan inilaan ang chip. Marahil si Nvidia ay higit na nagawa sa paggamit ng mga graphic bilang isang differentiator, pinag-uusapan ang tungkol sa GeForce graphics at kung paano nito nakuha ang pamana ng PC sa paglalaro nito at inilapat ito sa mga mobile processors. Ang Broadcom ay mayroon ding sariling multimedia na teknolohiya, na kilala bilang VideoCore.

Masasakop ko ang mga tukoy na vendor ng chip pa sa aking susunod na post.