В сентябре 2013 года Apple последовала правилам предыдущих выпусков продуктов и выпустила последнее поколение мобильного телефона iPhone 5S. Помимо инновационных технологий и приложений, таких как распознавание отпечатков пальцев и сопроцессор M7, самым большим достижением является новейший процессор A7. В качестве первого 64-битного процессора, примененного в смартфонах, Apple снова лидирует в этой тенденции. После анонса новинки Ананд Чандрасехер, бывший директор по маркетингу Qualcomm, процессорного гиганта отрасли, однажды заявил, что «процессор A7 — это всего лишь маркетинговый трюк, созданный Apple, и не имеющий никакого практического значения для пользователей». Правдив ли тот факт, как он сказал?
Но последующее разъяснение замечаний Qualcomm и слухов о том, что Samsung выпустит 64-битные процессоры в то же время, заставляют нас поверить, что мобильные процессоры вступят в 64-битную эру, а недавний запуск первого 64-битного процессора Qualcomm Snapdragon 410 укрепил нашу точку зрения. Итак, зачем нам нужны 64-битные процессоры?
Изображение [Перейти к графической версии]
Почему Qualcomm и Broadcom конкурируют за 64-битные процессоры
Зачем продвигать 64-битные процессоры?
Вначале мы можем использовать простой пример, чтобы проиллюстрировать преимущества 64-битных процессоров:
«Существует огромная библиотека со множеством коллекций книг, и есть администратор, который поможет вам найти книги. У администратора есть 32 помощника, которые ездят на велосипедах, чтобы забрать книги и затем передать их администратору. Однажды приходит покупатель книг и хочет получить все книги о динозаврах. В библиотеке 65 связанных книг, поэтому помощникам нужно совершить три поездки, чтобы получить 32 книги, а для второй поездки также потребуется помощник, чтобы совершить одну поездку. Если в библиотеке 256 связанных книг, 32 помощника должны совершить 8 поездок, а 64 помощника - только 4. поездки. [Перейти к графической версии]
Почему Qualcomm и Broadcom конкурируют за 64-битные процессоры
Что, такая простая аналогия не даёт всем предварительного понимания всей концепции?
Работа iPhone аналогична этой. Он получает данные из памяти. За один такт 32-битный может обрабатывать только 32-битные данные, а 64-битный может получать 64-битные данные.
Как это отражается с точки зрения технологии?
Обычно ARM является 32-битным, то есть 32-битным. То есть, когда ЦП выполняет команду, каждая инструкция представлена 32 битами, и обычно ЦП выполняет только одну инструкцию за такт (то есть 1/частота). Теперь каждая инструкция является 64-битной, что означает, что ЦП выполняет в два раза больше контента за каждый такт, чем раньше. Давайте приведем пример ниже:
Инструкция addA, B
Первые 8 бит - это код инструкции, который ЦП распознает как выполнение сложения. Следующие A и B имеют максимум 32-8 = 24 бита. Другими словами, последние два сложения имеют общую длину 12 бит, а максимальная длина, выраженная в десятичном формате, равна 4095
. Теперь общая длина составляет 64 бита, тогда сумма A и B составляют 64-8=56 бит, то есть A и B составляют 28 бит соответственно, а максимальное число, выраженное в десятичном формате, равно 268435455.
Другими словами, изначально 32-битная инструкция могла вычислять до 4095+4095, но теперь она может вычислять 268435455+268435455. Для вычисления этих данных требуется 32-битная инструкция. необходимо выполнить более 65 000 раз, что означает, что для расчета требуется более 65 000 раз.
Это всего лишь пример сложения. Реальная ситуация очень сложна, но в целом 64-битный процессор может делать больше вещей, чем 32-битный процессор за то же время. Например, проблема с памятью 4G, о которой беспокоится Чжунхэй:
Первоначально максимальный размер 32 бита. 4294967296 = 4G, поэтому максимальный диапазон перехода поддерживает 4G, и больше памяти использовать невозможно.
Теперь максимальное представление 64 бит составляет 18446744073709551616 = 18446744073G, поэтому верхнего предела почти нет
Но!! Размер памяти - это всего лишь одно из приложений, которые имеют много преимуществ. 32bit!
Хотя A7 может заставить процессор выйти за пределы ограничения в 4 ГБ, он также имеет возможность использовать больше памяти.Однако маловероятно, что iPhone будет иметь такую большую встроенную оперативную память в ближайшем будущем, и уж точно не достигнет максимального адресуемого физического объема памяти A7 в 256 ТБ:
В таком случае, зачем Apple встраивать 64-битный процессор? В начале статьи мы уже отвергли так называемую точку зрения на трюк, давайте рассмотрим ее дальше.
С поверхностной точки зрения производительность 64-битного процессора A7 увеличена вдвое по сравнению с 32-битным A6, и он содержит в два раза больше целочисленных регистров и регистров с плавающей запятой, чем A6. Чтобы чип мог загружать больше данных одновременно, это означает, что должно быть меньше последовательных обращений к кэшу или памяти, что приведет к тому, что вычислительный блок ядра будет простаивать в ожидании цифровой обработки в течение меньшего времени.
Чтобы эффективно воспользоваться преимуществами нового чипа, разработчики приложений iOS должны использовать преимущества 64-битных целочисленных вычислений. В то же время он может лучше использовать структуру NEON от ARM.
Преимущества, описанные выше, очень хороши для 64-битного программного обеспечения. Но что касается 32-битного кода, Apple также признала, что его производительность на A7 не такая быстрая, как у 64-битной версии программного обеспечения. Это иллюстрирует недостаток выполнения 64-битного кода: например, когда ваш блок данных в два раза больше, длинное целое число занимает 4 байта в iPhone с чипом A6 и 8 байтов в iPhone с чипом A7. Для хранения информации того же размера вам понадобится вдвое больше памяти.
Поэтому для всей экологической цепочки только большее количество 64-битных приложений может отразить преимущества его процессора A7. Идея стимулирования прогресса программного обеспечения посредством такого рода аппаратных инноваций — это метод, которым Apple всегда вела бизнес.
В то же время этот огромный технологический прогресс может привести к потрясающим изменениям в игровой индустрии. По крайней мере, это может принести более богатый интерфейс графического ускорения OpenGLES3.0 и более мощный чип обработки графики.
Влияние на всю отрасль
Вы еще помните комментарии бывшего директора по маркетингу Qualcomm о 64-битном процессоре Apple в начале нашей статьи? На самом деле то, что я хочу подчеркнуть, это «бывший». Из-за этих замечаний Ананда перевели из Qualcomm, что показывает, что гигант мобильных чипов придает большое значение 64-битным процессорам.
По словам неназванного сотрудника Qualcomm: «64-битный чип Apple поразил нас правильно. Не только нас, но и всех, на самом деле. Мы были с отвисшей челюстью, ошеломлены и неподготовлены. (64-битная и 32-битная версии) Сейчас не будет большой разницы в производительности, потому что подавляющее большинство текущего программного обеспечения не может извлечь из этого выгоду, но оно будет выглядеть так, как будто оно на 32 больше. , Теперь все хотят (64-бит). «
Этот сотрудник Qualcomm далее заявил: «Дорожная карта (Qualcomm) по 64-битной версии далека от Apple, потому что никто не думает, что это так важно (переход от 32-битной версии к 64-битной версии должен быть устойчивым). Конечно, это заманчиво, и это будущее, но на самом деле это не имеет смысла с точки зрения текущей ситуации. Несмотря на это, Qualcomm недавно выпустила свою первую версию. 64-битный процессор Snapdragon 410MSM8916. Хотя это всего лишь чип низкого уровня, разработанный на основе архитектуры ARM Cortex-A53, но это хорошее начало по сравнению с Apple, которой нужно разрабатывать только один чип каждый год, Qualcomm нужна полная линейка продуктов для рынков высокого, среднего и низкого уровня. Поэтому Qualcomm предстоит пройти более длинный путь. Broadcom конкурирует за 64-битные процессоры.
Другой производитель чипов, Samsung, также последовал примеру Apple и предложил, чтобы Exynos следующего поколения был 64-битным. По словам Ю Наньсиня, президента подразделения Samsung SystemLSI:
Samsung будет использовать «двухэтапную» стратегию для разработки 64-битных процессоров. Во-первых, Samsung обратится к разработке ARM для разработки 64-битных процессоров, а именно Exynos6. затем он оптимизирует дизайн, исходя из реальной ситуации, то есть серии ExynosS.
Изображение [Перейти к графической версии]
Почему Qualcomm и Broadcom конкурируют за 64-битные процессоры
Что касается времени выпуска 64-битного процессора, Ю Наньсин лишь туманно заявил, что «мы действуем по плану», но, разумеется, всем также следует знать, что этот процессор сначала будет использоваться во флагманском Galaxy от Samsung. S5 в следующем году.
Кроме того, Samsung также намекнула, что будущие мобильные устройства будут оснащены памятью, как компьютеры ПК, которые также будут использовать 64-битные процессоры. Ведь память выше 4 ГБ должна поддерживаться 64-битным процессором. В большинстве случаев 32-битные чипы не могут обеспечить хорошую поддержку памяти большой емкости.
Другой беспроводной гигант, Broadcom, хотя и не очень известный в области мобильных процессоров, также воспользовался тенденцией к 64-битным процессорам и выпустил 64-битные процессоры.
Broadcom заявила, что новый процессор также основан на 64-битной архитектуре ARMv8, но он не просто использует эту архитектуру. Вместо этого он похож на Apple и Qualcomm. Он разработан на основе оригинального набора инструкций. Он имеет суперскалярную архитектуру выполнения вне порядка, четыре эмиттера и четыре потока. Он утверждает, что имеет «лучшее ядро ЦП», «лучший аппаратный ускоритель» и «интеллектуальное управление питанием».
Изображение [Перейти к графической версии]
Почему Qualcomm и Broadcom конкурируют за 64-битные процессоры
Broadcom планирует использовать 16-нм процесс трехмерных транзисторов FinFET TSMC для его производства, а это означает, что его не будет видно до 2015 года, поскольку этот процесс планируется запустить в массовое производство в начале 2015 года.
Но ожидание того стоит. С помощью передовых технологий основная частота может достигать более 3 ГГц, и производительность можно себе представить.
Наконец Broadcom отметила, что этот тип процессора в основном ориентирован на четыре основные области: беспроводную связь, хранение данных, сеть и безопасность (общая рыночная стоимость составляет 3 миллиарда долларов США), поэтому жаль, что его практически не найти в смартфонах и планшетах.
На этой волне нельзя игнорировать усилия отечественных производителей чипов.
Согласно дорожной карте, распространенной ранее в Интернете:
Изображение [Перейти к графической версии]
Почему Qualcomm и Broadcom конкурируют за 64-битные процессоры
Allwinner выпустит A9X в конце 2015 года, что означает, что он также вступит в 64-битную эру, используя Cortex-A53/A57. Предполагается, что это гибрид с двойной архитектурой и утверждается, что графический процессор в 4 раза мощнее, чем сейчас.
A9X будет производиться с использованием нового процесса TSMC, но будет ли это 20-нм техпроцесс или более совершенный 16-нм FinFET, пока не определено. Первый будет запущен в серийное производство в начале следующего года, а второй — в начале следующего года, так что времени еще предостаточно.
В эпоху, когда все используют 64-битные системы, мы до сих пор не знаем, какой опыт это нам принесет. Давайте подождем и посмотрим, какие улучшения принесет нововведение Apple на этот раз.
