Обзор iPhone 6s: часть I (процессор)
На днях наши коллеги из AnandTech опубликовал подробный обзор iPhone 6s, наиболее интересные выдержки из которого мы предлагаем вашему вниманию. Вкратце напомним об основных новшествах по сравнению с предыдущей моделью, iPhone 6. По сложившейся традиции, приставка «s» обозначает внутренние улучшения, без изменения дизайна корпуса. В случае с iPhone 6s основные улучшения выглядят следующим образом:
- В три раза более прочный корпус (алюминий 7000-й серии) и более прочное стекло дисплея
- Почти в два раза более производительный процессор Apple A9
- 2 Гб ОЗУ (вместо прежнего 1 Гб) более нового стандарта (LPDDR4 vs LPDDR4)
- Увеличение разрешения основной камеры с 8 мпс до 12 мпс с возможностью съемки 4K видео и т.н. «живых фото»
- Увеличение разрешения фронтальной камеры с 1.2 мпс до 5 мпс с использованием дисплея в качестве вспышки
- В два раза более быстрые сканер отпечатков пальцев, WiFi и флеш-память
- 3D Touch.
Конечно, все эти изменения никак не назовешь косметическими. Правда, общее впечатление портит сырая прошивка iOS 9, которая не избавилась от недостатков медленной iOS 8 и обзавелась новыми багами. Впрочем, судя по предварительным обзорам бета-версии iOS 9.2, в следующем релизе прошивка будет заметно лучше.
Забегая вперед заметим, что смартфон удостоился золотой номинации «Выбор AnandTech«, что наряду с некоторыми довольно спорными утверждения в обзоре вызвало обвинения ряда читателей ресурса в предвзятости и даже подкупе компанией Apple. Впрочем, вне зависимости от общих потребительских свойств iPhone 6s, одно можно утверждать наверняка — это самый производительный смартфон в мире, приближающийся по быстродействию к ноутбукам (например, Aspire S7-393 с процессором Intel Core i7 5500U). С производительности и начнем.
Samsung vs TSMC
Процессор смартфона, Apple A9, выпускается на заводах двух компаний, Samsung (c 14-нанометровым техпроцессом и площадью 96 мм2) и TSMC (с 16нм, 104.5 мм2). Разработка чипсета сразу под две топологии обходится недешево, но позволяет снизить зависимость от поставщиков и наладить бесперебойное снабжение для удовлетворения спроса. Никаких сведений о разности в производительности или энергопотреблении AnandTech не сообщает, поскольку для объективной оценки требуются тысячи экземпляров.
Зато итоги своего исследования около месяца назад опубликовал другой авторитетный ресурс, Tom’s Hardware. По результатам его испытаний уровень производительности обоих вариантов почти одинаковый, с разницей в пределах 4% в пользу чипсета TSMC. Логично предположить, что это соответствующим образом сыграет в пользу процессора Samsung в тестах батареи. И действительно, его результаты выглядят лучше, но даже больше, чем можно было ожидать — до 11%.
Что касается соотношения между Samsung и TSMC по количеству выпущенных моделей, то по данным выборочной статистики пропорция примерно 2:1 в пользу Samsung:
ЦПУ
ЦПУ Apple A9 оснащено двумя ядрами Twister, ставших преемниками Typhoon (Apple A8) и Cyclone (Apple A7). Ниже приводится сравнительная таблица с архитектурными характеристиками двух последних чипсетов Apple:
| Apple A8 | Apple A9 | |
| Кодовое обозначение ЦПУ | Typhoon | Twister |
| ARM ISA | ARMv8-A (32/64-бит) | ARMv8-A (32/64-бит) |
| Количество микроопераций за такт | 6 микро-операций | 6 микро-операций |
| Размер буфера восстановление последовательности | 192 микро-операций | 192 микро-операций |
| Глубина ответвлений при неправильном предсказании переходов | 16 (14 — 19) | 9 |
| АЛУ для чисел с фиксированной точкой | 4 | 4 |
| АЛУ для чисел с плавающей точкой | 2 | 4 |
| Блоков загрузки/размещения | 2 | 2 |
| Период ожидания сложение (с плавающей точкой, FP32) | 4 цикла | 3 цикла |
| Период ожидания умножения (с плавающей точкой, FP32) | 5 циклов | 4 цикла |
| Период ожидания сложения (с фиксированной точкой) | 1 цикл | 1 цикл |
| Период ожидания умножения (с фиксированной точкой) | 3 цикла | 3 цикла |
| Блоки обработки данных | 2 | 2 |
| Блоки косвенных переходов | 1 | 1 |
| АЛУ с плавающей точкой/NEON | 3 (3 сложения или 2 умножения) | 3 (3 сложения или 3 умножения) |
| Кеш L1 | 64 Кб (инструкции) + 64 Кб (данные) | 64 Кб (инструкции) + 64 Кб (данные) |
| Кеш L2 | 1 Мб | 3 Мб |
| Кеш L3 | 4 Мб | 8 Мб |
Архитектурные улучшения вместе с ростом тактовой частоты стали главными источниками повышения производительности 14-нанометрового ЦПУ Apple A9. Количество транзисторов в новом чипе по сравнению с предыдущим не претерпело значительных изменений — в отличие от перехода с 1 млрд. транзисторов 28-нанометрового Apple A7 до 2 млрд. транзисторов 20-нанометрового Apple A8.
| Размер | Transistors | Process | |
| A5 | 122 мм2 | <1 млрд | 45 нм |
| A6 | 97 мм2 | <1 млрд | 32 нм |
| A7 | 102 мм2 | >1 млрд | 28 нм |
| A8 | 89 мм2 | ~2 млрд | 20 нм |
| A9 | 96 мм2 / 104.5 мм2 | >2 млрд | 14 нм / 16 нм |
В наибольшей степени архитектурные улучшения сказались на производительности операций с плавающей точкой: если убрать эффект от роста тактовой частоты, то по данным синтетических тестов ЦПУ Geekbench 3 прирост быстродействия составил 12%-40%. Судя по всему, благодаря уменьшению техпроцесса Apple удалось значительно снизить тепловыделение (в отличие от Samsung с её 14-нанометровым Exynos 7420) и за счет этого повысить тактовую частоту ядер ЦПУ с 1.4 ГГц до 1.85 ГГц. С учетом выросшей тактовой частоты производительность ЦПУ в тех же тестах составила 44%-72%. В тестах операций с фиксированной точкой результаты скромнее: (-27%)-44% и 5%-76% соответственно. Сама Apple обещает своему новому ЦПУ 70% прирост производительности по сравнению с Apple A8.
ГПУ
Официальная информация по ГПУ отсутствует, но с большой вероятностью им является PowerVR GT7600 — шестикластерная 192-ядерная модель, анонсированная год назад.
О возможностях PowerVR GT7600 можно судить по следующей таблице ГПУ:
| PowerVR SGX 543MP3 | PowerVR G6430 | PowerVR GX6450 | PowerVR GT7600 | |
| Используется в процессоре | iPhone 5 | iPhone 5s | iPhone 6 | iPhone 6s |
| Кол-во SIMD | 12 | 4 | 4 | 6 |
| Кол-во ядер на один SIMD | 4 | 32 | 32 | 32 |
| Общее кол-во ядер | 48 | 128 | 128 | 192 |
| Теоретическая производительность (300 МГц) | 28.8 гигафлопс | 76.8 гигафлопс | 76.8 гигафлопс | 115.2 гигафлопс |
| Пикселей/такт | N/A | 8 | 8 | 12 |
| Текселей/такт | N/A | 8 | 8 | 12 |
Одним из существенных достоинств ГПУ новой серии является со-процессор тесселяции, но, к сожалению, с нынешней версией графического интерфейса Metal, на котором пишутся игры для iOS, обладатели iPhone 6s этого не почувствуют. Дело в том, что в этом API поддержка тесселяции отсутствует — в отличие, между прочим, от Android Extension Pack для OpenGL ES 3.1.
Номинально из таблицы следует 1.5-кратный рост графической скорости, но по причине возможных архитектурных улучшений и повышения тактовой частоты, фактически она выросла на 90%. Это следует не только из заявлений самой Apple, но и результатов графических бенчмарков.
Троттлинг
Тестом, которого мы очень ждали, было тестирование долговременной производительности iPhone 6s на предмет выявления троттлинга. AnandTech действительно провел такой тест, но избрал для этого не самый лучший вариант — GFXBench T-Rex On-screen. Как мы уже рассказывали, по причине V-Sync (синхронизации кадровой частоты бенчмарка с частотой кадровой развёртки дисплея) в этом тесте iPhone 6s не способен преодолеть ограничение в 60 к/с. Поэтому вывод об отсутствии троттлинга, который делают эксперты AnandTech, нас озадачил.
Мы связались с авторами обзора, Райаном Смитом (Ryan Smith) и Джошуа Хо (Joshua Ho), и последний ответил буквально следующее:
Вы правы, что при 100% нагрузке ГПУ не может сохранять максимальную скорость частоты. Тем не менее, в контексте теста iPhone показывает относительно небольшой троттлинг в сравнении со всем остальным на рынке. Я полагаю, что в следующем году нам придется перейти на более интенсивный тест, но до конца года T-Rex должен быть приемлем.
Напомним, что согласно ответу, полученному нами от разработчиков бенчмарка GFXBench, в его следующем пакетном обновлении, GFXBench 4.1, будут реализованы более широкие возможности для измерения долговременной производительности.
Пока же мы располагаем довольно обрывочными сведениями о троттлинге iPhone 6s при графической нагрузке. В своем обзоре наши коллеги из overclockers.ru опубликовали результаты с 74%(!) троттлингом смартфона в тесте Basemark Metal:
По данным участников форума AnandTech, в тестах GFXBench Off-screen троттлинг не столь огромен, но все же остается довольно значительным: в Manhattan производительность проседает с 39.2 к/с до 32.2 к/с, а в T-Rex — с 78.8 к/с до 65.6 к/с, т.е. на 20-22%.
ОЗУ
Ну и конечно же немалую роль в процессорной и графической производительности играет оперативная память. В iPhone 6s её объем увеличен с 1 Гб до 2 Гб с переходом от стандарта LPDDR3-1600 к LPDDR4-3200. Ширина его шины выросла в два раза, с 64 бит до 128 бит, но фактическая пропускная способность по данным синтетического теста памяти GeekBench 3 увеличилась на 53-81%. Одновременно с этим снизилось энергопотребление — напряжение модуля оперативной памяти уменьшилось с 1.2 до 1.1 вольт. Тактовая частота LPDDR4 по сравнению с LPDDR3 осталась неизменной.
С использованием материалов AnandTech и Tom’s Hardware