AnandTech: разработчики не используют весь потенциал процессора Apple A7

Опубликовано автором

К любопытному заключению пришли наши коллеги из AnandTech, решившие изучить Apple A7. Напомним, что это был первый 64-разрядный чипсет, которым начиная с сентября прошлого года компания Apple оснастила три своих новых устройства: iPhone 5S, iPad Air и iPad mini Retina. Начнем с составленной AnandTech сравнительной таблицы характеристик обоих микропроцессоров:

Чипсет Apple A6 Apple A7
Кодовое имя ЦПУ Swift Cyclone
ARM ISA (архитектура набора инструкций) ARMv7-A (32-битная) ARMv8-A (32/64-битная)
Количество микроопераций за такт 3 6
Буфер восстановления последовательности 45 микроопераций 192 микроопераций
Глубина ответвлений при неправильном предсказании переходов 14 циклов 16 циклов (14 — 19)
АЛУ для чисел с фиксированной точкой 2 4
Устройство загрузки/записи (LSU) 1 2
Время ожидания 3 цикла 4 цикла
Блоки обработки данных 1 2
Блоки косвенных переходов 0 1
АЛУ для чисел с плавающей точкой ? 3
Кэш L1 32 Кб I$ + 32 Кб D$ 64 Кб I$ + 64 Кб D$
Кэш L2 1 Мб 1 Мб
Кэш L3 — 4 Мб

Попытавшись разобраться в причинах двухкратного роста быстродействия Apple A7 по сравнению с Apple A6, автор исследования пришел к выводу, что главную роль в этом сыграли в частности:

  • количество выполняемых операций за один такт — оно выросло в два раза, с трех до шести;
  • значительное увеличение т.н. буфера восстановления последовательности (он служит в т.ч. для поддержания строгой последовательности выполнения команд путем переупорядочивания тех из них, которые выполнялись с ее нарушением);
  • двухкратный рост количества АЛУ (арифметическо-логических устройств — блоков процессора для выполнения арифметических и логических преобразований) для чисел как с фиксированной, так и плавающей точкой.

И вообще, как вы можете видеть из таблицы, большинство параметров процессора улучшилось в два раза, а где-то даже больше — см. например буфер восстановления последовательности. При этом глубина ответвлений при неправильном предсказании переходов выросла незначительно (предсказатель переходов не ждет, пока будет выполнено условие для перехода в некоей инструкции, а исходит из спрогнозированного им по предыдущим результатам выполнения или невыполнения этого условия — время, затраченнное на перевыполнение операции в случае ошибочного прогноза определяется глубиной ответвлений в инструкции).

Согласно эксперту из AnandTech, в Apple создали (хотя сама сборка производится на заводах Samsung) нечто большее, чем просто альтернатива процессорным ядрам Krait, используемым в процессорах Qualcomm (одним из них, Snapdragon 801, оснащены новейшие из топовых Android-смартфонов). По его мнению, Apple A7 скорее ближе к большим ядрам Intel, и сделанное на презентации iPhone 5S заявление, что это процессор десктопного уровня, вполне оправданно. Причем автор считает, что разработчики не оценили всех возможностей чипсета и до сих пор не создали приложения, которые бы в полной мере использовали его возможности.

Удивительно, но при таких достижениях в области архитектуры Apple A7 обладает довольно скромной тактовой частотой (1.3 ГГц в iPhone 5S и iPad mini Retina, 1.4 ГГц в iPad Air), а сами устройства оснащены оперативной памятью всего в 1 Гб. Для сравнения, уже упомянутый нами Snapdragon 801 имеет тактовую частоту в 2.3 и 2.5 ГГц, а оперативная память в топовых смартфонах на базе ОС Android уже не первый год составляет 2 и даже 3 Гб (в очередной модификации ZTE Grand S II, по слухам, она может составить и вовсе 4 Гб). По мнению автора исследования, с переходом на 20-нанометровый Apple A8, который в новинках Apple ожидается уже осенью этого года, нарастить тактовую частоту в нем можно будет не в ущерб времени автономной работы оснащенных им устройств. В полной мере использовать потенциал возросшей тактовой частоты процессора возможно позволит, в свою очередь, увеличение объема ОЗУ.

Напомним, что Apple A7 оснащен графическим ускорителем PowerVR G6430, в то время как в этом году компания Imagination Technologies представила значительно более мощные PowerVR GR6500 и PowerVR GX6650. Последний по своим характеристикам готов соперничать даже с таким монстром как NVIDIA Tegra K1.