Konec vlastního vývoje CPU v Qualcommu? Kryo 280 v Snapdragonu 835 je licenční Cortex

0

Ačkoliv čím dál více výrobců si do svých mobilů dělá vlastní procesory (SoC), suverénním lídrem tohoto trhu zůstává Qualcomm, jehož čipy tak do značné míry udávají směr telefonům s Androidem. Loni v nich úřadoval Snapdragon 820 a pro letošek má Qualcomm první 10nm procesor Snapdragon 835. Detaily tohoto čipu nyní vyplývají na povrch a vypadá to, že s ním možná přichází paradigmatická změna, která by mohla promluvit do onoho neotřesitelného postavení Snapdragonů na trhu.

Před lety byl Qualcomm jedním z mála výrobců mobilních procesorů ARM, kteří nepoužívali běžná jádra řady Cortex, licencovaná přímo od ARMu. To má různé výhody – výrobce je může lépe vyladit, dosáhnout lepší spotřeby nebo výkonu. Lze říci, že Qualcomm toto dělal „už předtím, než to přišlo do módy“ třeba u Apple, Samsungu. Jenže příchod 64bitové architektury Qualcomm zastihl poněkud v nedbalkách. Firma začala místo dosud 32bitových vlastních jader Krait u svých SoC nakvap také používat Cortexy a technologii big-LITTLE. Vyvrcholilo to Snapdragonem 810 nechvalně známým vysokou spotřebou a přehříváním, Cortexy se ale u Qualcommu rozšířily zejména v čipech nižších tříd.

Po Snapdragonu 820, v němž měla firma opět vlastní jádra Kryo, to sice vypadalo na návrat do starších a zajímavějších kolejí, ale teď se zdá, že mohlo přechodnou epizodou bát naopak samotné Kryo. Snapdragon 835 v tomto směru signalizuje opačný trend. Jeho jádro totiž sice nesou označení Kryo 280, ale podle webu AnandTech od původní architektury přebrala jen jméno a ve skutečnosti nejsou přímo navržená Qualcommem. Má jít o produkt speciálního modelu „Built on ARM Cortex Technology“, což je loni oznámená speciální nabídka licencování pro firmy, které nechtějí mít stejné jádro, jaké licencuje konkurence, ale také nechtějí navrhovat vlastní. Tito klienti si v jádrech Cortex mohou objednat určité změny na míru a vzniklou architekturu pak uvádět jako svou vlastní. Důležitý rozdíl ale je, že tyto změny za ně stále provádí přímo ARM a nemohou být příliš rozsáhlé.

Model Built on Cortex Technology umožňuje licencovat od ARMu hotové CPU jádro, ale zároveň ho mít upravené na mírua pod vlastním jménem
Model Built on Cortex Technology umožňuje licencovat od ARMu hotové CPU jádro, ale zároveň ho mít upravené na míru a pod vlastním jménem

Kryo 280 označuje Cortex-A73 + A53

Podle AnandTechu z výkonnostních charakteristik vyplývá, že jádra Kryo 280 jsou založená na Cortexu-A73, tedy nejnovějším výkonném jádru ARMu. Přesněji řečeno to platí pro čtveřici rychlejších jader klastru „big“, která mají maximální takt až 2,45 GHz. Qualcomm jádrům v pomalejším klastru „little“ také říká Kryo 280, což by vytvářelo dojem, že mají stejné IPC a odlišují se jen frekvencí (1,9 GHz). Podle AnandTechu ale ve skutečnosti mají architekturu jinou – v tomto případě nejde o upravené Cortexy-A73, ale o Cortexy-A53 s „in-order“ architekturou. Jejich výkon na 1 MHz by tedy měl být podstatně nižší. Aby to bylo fér, tak Qualcomm o jádrech mluví jako o „Kryo 280 Performance“ a „Kryo 280 Efficiency“. Jenže řada lidí si asi nuance nevšimne a bude si myslet, že obojí Kryo 280 má stejně silnou architekturu.

V čem přesně spočívají úpravy, které si Qualcomm u firmy ARM nechal udělat, nevíme. Podle AnandTechu ARM umožňuje změny v blocích frontendu, které připravují instrukce pro odeslání do samotných výpočetních jednotek (fetch, issue), přímo ALU a FPU ale měnit nelze, jelikož úpravy by byly příliš komplikované. Také instrukční dekodéry jsou prý mimo sféru, v níž lze na základě licence Built on Cortex provádět optimalizace.

Kryo 280 založené na Cortexu-A73, rozdíly v celočíselném výkonu podle webu AnandTech
Kryo 280 založené na Cortexu-A73, rozdíly v celočíselném výkonu podle webu AnandTech

Ve výsledku mají silnější jádra Kryo 280 Performance výkon hodně podobný jako obvyklý Cortex-A73, zajímavé je ale zejména srovnání s původní architekturou Kryo v Snapdragonu 820 a 821. Proti těm licencovaná architektura přinesla podstatně zvýšený výkon (v průměru o 22 %, ale rozptyl hodnot je značný, viz v tabulce) v základních celočíselných operacích, v kterých bylo Kryo relativně slabé. Naopak v operacích SIMD a matematice s plovoucí řádovou čárkou je situace opačná. Původní Kryo bylo v operacích používajících FPU hodně silné, kdežto Kryo 280 proti němu v těchto testech ztrácí v průměru 23 % výkonu při stejné frekvenci.

Kryo 280 založené na Cortexu-A73, rozdíly ve výkonu FPU podle webu AnandTech
Kryo 280 založené na Cortexu-A73, rozdíly ve výkonu FPU podle webu AnandTech

De facto licenční Kryo 280 tak představuje přehodnocení priorit architektury. Rychlejší celočíselná část by měla být výrazněji znát ve většině operací, které mobilní software bude provádět. Nižší výkon FPU patrně odráží to, že výpočetní operace tohoto typu může Qualcomm delegovat na GPU, nebo ještě lépe na specializované multimediální bloky a DSP Hexagon, v Snapdragonech obsažené. To je sice na úkor univerzálnosti, přenositelnosti kódu a snadnosti programování, ale model prodeje telefonů s na míru uzpůsobeným softwarem to s tržní pozicí Qualcommu umožňuje. A použití těchto akcelerátorů snižuje energetické nároky.

Rezignuje Qualcomm na vlastní vývoj CPU jader?

Po tomto všem je samozřejmě ústřední otázka tato: je Kryo 280 založené ve skutečnosti na Cortexu A73/A53 jen dočasné provizorium, podobně jako licencované Cortexy v Snapdragonu 810? Nebo jsme zde svědky v obratu politiky u Qualcommu a tato firma už v budoucnu bude používat jen jádra Cortex a vývoj vlastní architektury Kryo opustí? To by byla asi technologicky škoda, protože velká konkurence na platformě ARM patrně přispívala k rychlosti jejího rozvoje. Na druhou stranu je pravda, že Qualcommu se v poslední době moc nedařilo přicházet s jádry, která by měla výrazně vyšší výkon než to, co lze běžně licencovat. Na rozdíl od Applu, jehož (bohužel exkluzivní) architektury vykazují masivně lepší výkon na 1 MHz.

Qualcomm patrně první Kryo vyhodnotil jako neperspektivní nebo špatně vyvážené (kvůli zmíněné nevýhodě v celočíselném kódu) a aby teto nedostatek mohl rychle zkorigovat, zvolil licencování upraveného Cortexu. Zatím ale nevíme, zda je tato politika dlouhodobá, nebo jde jen o dočasné řešení problému s Kryem. V druhém případě by po generaci či dvou mohl opět přijít se silným vlastním jádrem, licencování by mu poskytlo čas na odpočinek a vývoj výrazně lepší architektury.

qualcomm-snapdragonJenže při pohledu na to, kolikrát už firma Cortexy použila v nižších řadách Snapdragon 200, 400 a 600, se zdá docela pravděpodobná i možnost, že licenční jádra jsou dlouhodobá volba a vývoj vlastní architektury bude utlumen. První generace Krya v Snapdragonu 820/821 tak možná byla i labutí písní. Qualcomm má nadále vlastní GPU, obvody pro zpracování obrazu z kamery a jeho obrovskou výhodou jsou LTE modemy dominující celému trhu, takže to nemusí být fatální ztráta, ostatně třeba MediaTek je jen s Cortexy velmi úspěšný. Opuštění vlastních jader ale minimálně na symbolické rovinně ukazuje určité oslabení a rezignaci, možná také předznamenávající určitou ztrátu pozic tohoto mobilního giganta. Možná právě proto se teď nyní firma snažila přehodnotit pohled na čipy Snapdragon a místo zdůrazňování role procesoru je chce prezentovat jako ucelenou platformu, kde záleží na všem a CPU je jen jedním kolečkem v soukolí.

Konec vlastního vývoje CPU v Qualcommu? Kryo 280 v Snapdragonu 835 je licenční Cortex

Ohodnoťte tento článek!