A motorháztető alatt: Qualcomm Snapdragon S4

Két mag, négy mag

Az amerikai illetőségű Qualcomm manapság az egyik legnagyobb mobiltelefonos lapkakészlet-gyártóként van számon tartva. Rengeteg mobilgyártó tette le a voksát a cég megoldásai mellett, melyek gyakorlatilag az összes árkategóriát lefedik; a portfólió az olcsóbb MSM-szériától egészen a legújabb, negyed generációs Snapdragon-családig terjed, a chipsetekre olyan sikeres modellek épültek, mint például a HTC Desire vagy a Sony Ericsson Xperia arc. A lapkakészlettel persze nem csupán androidos mobilokban futhatunk össze, a gyártók Windows Mobile 6.5 (HTC HD2), Windows Phone 7 (Samsung Omnia W), WebOS (HP TouchPad) és BlackBerry rendszerű (BlackBerry Bold 9900) gépeket is építettek Qualcomm-alapokra.

HTC Desire - első generációs Snapdragonnel töltve

A nagy sikerhez folyamatos fejlődésre volt szükség, ezzel természetesen a Qualcomm is tisztában volt. A csíkszélesség az ipar által megszabott sebességben csökkent, a kezdeti 65 nanométer után jelenleg 28 nanométernél tartunk. A processzorok terén az órajel növelése mellett az architektúra fejlesztésében is az élen járnak, a magok számának emelésével viszont kicsit elmaradtak. Míg az NVIDIA tavaly év végén piacra dobta a négy plusz egy magos Tegra 3 SoC-t, a Qualcomm csak most fogja megtenni ugyanezt. A negyedik generációs, négymagos Krait processzorral szerelt lapkakészlet viszont ennek örömére már 28 nanométeres csíkszélességgel került le a gyártósorról, míg az NVIDIA 40 nanométert használ. Az alacsonyabb csíkszélesség következtében kisebb az elfoglalt terület is, melynek következtében a termelt hőmennyiség és a működtetéshez szükséges energia is mérséklődik, azaz simán elképzelhető, hogy tudatos lépésről van szó és megérte lassabbnak lenniük.

A kizárólag négymagos Tegra 3-mal ellentétben a negyedik generációs Snapdragon több kivitelben is elérhető. Az eltérések elsősorban a processzormagok számából, az alkalmazott grafikus gyorsító paramétereiből és az adatkommunikációs képességekből adódnak. Ennek előnye, hogy a Qualcomm megoldásai több kategóriában is elérhetők lesznek, a készülékgyártóknak nem lesz muszáj a leginkább költséges verziót választani, jobban tudnak adaptálódni az aktuális igényekhez; ezért létezik egy, két és négymagos Snapdragon S4 is. Bár az MWC-n beharangozott flagship okostelefonok és táblagépek jellemzően Tegra 3 chipsetre épültek, véleményünk szerint az NVIDIA előnye csak időleges, a negyedik generációs Snapdragon térnyerésének kezdete körülbelül nyárra datálható.

Snapdragon történelem

Bár a Qualcommot legtöbb olvasónk valószínűleg névről jól ismeri, a cég méreteiről az átlagember keveset tud. A vállalatot 1985-ben alapított, és bár nincs annyira a szemünk előtt, mint mondjuk az NVIDIA, meglehetősen nagyok. Jelenleg nagyjából 17 500 alkalmazottjuk van, míg az ARM Holdingnál tized ennyien, az NVIDIA-nál pedig kicsit kevesebb, mint fele ennyien dolgoznak. A Qualcomm tehát egy elég nagy játékos ezen a területen, talán azt sem túlzás kijelenteni, hogy a legnagyobb.

A Snapdragon család első tagjai 2008 végén jelentek meg; a kezdetben 65, később 45 nanométeres csíkszélességgel készült. Rengeteg készülékben megtalálható, ez duruzsol többek között a HTC Windows Phone 7-es készülékeiben (HD7, Mozart és társaik). Az 1 GHz és 1,3 GHz-es órajel között skálázódó, Scorpion kódnevű processzora megfelelően erősnek bizonyult ahhoz, hogy a gyártók a felső készülékkategóriában is használják; az Adreno 200-as/205-ös grafikus gyorsítóchip (mely egyébként az első programozható funkcionális csővezetékkel, OpenGL ES 2.0-s grafikus gyorsítóchip) előnye ugyanakkor nem volt egyértelmű a konkurensekhez képest, de a hétköznapokban nagyon is használhatónak bizonyult. A Snapdragon S1 család részét képezik a MSM7xxx processzorok is, melyek ARM Cortex-A5-ös processzormagot tartalmaznak, utasításkészletük ARMv7-A, órajelük pedig alacsonyabb, mint a QSD8250/8650-nél.

A Qualcomm chipsetjei főleg a második generációs modellek megjelenésével kezdtek igazán terjedni. Snapdragon S2 található gyakorlatilag az összes tavalyi Sony Ericsson készülékben, rengeteg HTC-ben, Acerben, BlackBerryben, meg a Nokia Lumia 710-ben és 800-ban is. A csíkszélesség ugyan 45 nanométer maradt és nyilván az utasításkészlet sem változott, hiszen jelenleg még mindig az ARMv7 jelenti a csúcsot, de bekerült a lapkába az Adreno 205-ös grafikus gyorsítóchip, mely amellett, hogy jelentősen nagyobb shader teljesítményt tudott felmutatni elődjénél, hardveresen gyorsítva támogatta az Adobe Flash tartalmakat, amit az okostelefonoknál különösen jól lehet kamatoztatni.

A második generációs megoldások után nem sokkal piacrakerülő Snapdragon S3 nem lett különösebben elterjedt; az újdonság itt a két processzormagban és a még fejlettebb, Adreno 220-as grafikus gyorsítóban merült ki. Ez a lapka bizonyos körülmények között három-négyszer is gyorsabb az előd Adreno 205-nél és a PowerVR SGX540-nél, bár azt nem árt tudni, hogy ez utóbbi megoldás már 2007 végén piacra került, úgyhogy el is várható, hogy az új Adreno alaposan elkenje a száját.

Bár az S4 architektúrájáról csak a következő oldalon lesz szó, már most mutatunk egy összehasonlító táblázatot, melynek segítségével jól látható, hogy az S4 egy tényleges ugrást jelent mind az S2-höz, mind az S3-hoz képest. Mint azt az előző oldalon már említettük, nagyon fontos látni, hogy az új Snapdragon az eddigi legjobban skálázott megoldása a Qualcommnak, hiszen 1, 2 és 4 magos megoldásban is létezik, órajele pedig egy másfél gigahertzes tartományban mozog; azaz kis túlzással az alsókategóriától a prémium készülékekig bárhol lehet majd használni a megfelelő chipsetet.

Qualcomm Snapdragon S4 architektúra

Kicsit bajban vagyunk a negyedik generációs Snapdragon család architektúrájának bemutatásakor, hiszen a 28 nanométeres csíkszélességű lapkakészletnek több eltérő verziója lesz elérhető. Mint azt már említettük, az eltérések elsősorban a CPU, a grafikus gyorsító és az adatkommunikációs chip tulajdonságaiban keresendők, így nagy vonalakban azért össze tudjuk foglalni a képességeket. A számítási műveletekért a Krait kódnevű processzor felel, amely a Scorpion utódjának tekinthető; a magok az ARM Cortex-A15 családba tartoznak. A kiviteltől függően egy, kettő vagy négymagos CPU magonkénti órajele 1 és 2,5 GHz között skálázódik, a sebesség természetesen az adott modell függvénye. Az utasításkészlet ARMv7-es, az L2 cache memória mennyisége pedig 1 MB. A kétcsatornás (azaz dual channel) memóriakezelő modul buszszélessége 32 bites, maximum 2 x 512 MB 533 MHz-es LP-DDR2 RAM-ot eszik meg. Az LP az alacsony energiaigényre utal, de a pontos fogyasztásról nincsenek publikus adatok.

A processzor változó típusa mellett a másik nagy eltérés az alkalmazott grafikus gyorsító mibenlétében rejlik. A gyengébbik kivitel Adreno 225-tel érkezik, amely DirectX 9.3 és OpenGL ES 2.0 támogatással van felvértezve, míg az erősebb modellekek Adreno 305-tel vagy Adreno 320-szal vannak/lesznek felszerelve, melyek a DirectX 9.3 mellett OpenGL ES 3.0 és OpenCL 1.1 támogatással is rendelkeznek. A rengeteg eltérő GPU könnyen összezavarhatja az embert, ám az alábbi táblázat segíthet eligazodni a grafikus gyorsítók szövevényes erdejében; a hiányos sorokért elnézést kérünk, de az egyes GPU-k pontos paraméterei a mobilos megoldásoknál általában nem publikusak.

A lapkakészleten természetesen egyéb modulok is helyet kaptak, cikkünkben olvasóink megőrzése érdekében csak a legfontosabbakat mutatjuk be. A negyedik generációs Snapdragon képfeldolgozó egysége (amely angolul az Image Signal Processor névre hallgat) egyszerre akár három fényképezőt is tud kezelni, maximum 20 megapixeles elsődleges kamerát támogat, a videófelvételek felbontása pedig akár 1920 x 1080 képpontos is lehet, másodpercenként 30 képkockás sebesség mellett. Emellett az autosztereoszkópikus térhatású állóképek és videófelvételek készítésére is alkalmas, hardveres képstabilizációval, HDR-rel és azonnali fényképezési képességgel megtoldva. A chipset akár egy 1920 x 1080 képpontos felbontású kijelzővel is meg tud birkózni, az integrált HDMI 1.4 interfésznek köszönhetően pedig a szabványt támogató megjelenítőkre is kiküldhetjük a képet.

A HTC One X LTE-chippel szerelt változata is negyedik generációs Snapdragonnel lesz szerelve.

Az audiochip Dolby 7.1 térhatású hangzást is ki tud vezérelni, a speciális zajszűrő algoritmus mellett egyszerre négy mikrofont is képes kezelni. A különféle titkosítási és biztonsági protokollok (Secure Boot, Secure Code Signing Service, TrustZone SEE, kriptografikus gyorsító és HW RNG) hardveres támogatása mellett az USB OTG-n keresztüli csatlakozás is megoldható. A leginkább változó tényező a lapka adatkommunikációs képessége: a kétsávos WiFi-chip (802.11a/b/g/n, WiFi-Direct támogatással), a Bluetooth-egység (4.0) és az a-GPS megléte mindegyik kivitelben biztosra vehető, a GSM- és UMTS-modulokat pedig modelltől függően egy LTE-képes megoldással is kiegészítették.

Az új Snapdragon még idén érkezik, az már egészen biztos, hogy az Asus Padfone-ban és Transformer Pad Infinity-ben, a HTC One S-ben és LTE-s X-ben, valamint a Panasonic Eluga Powerben is ő fogja számolgatni a dolgokat. Ám a kis csíkszélesség (és az abból adódó előnyök), valamint a kiváló skálázhatóság következtében szinte biztosak vagyunk benne, hogy idén sok más modellben is találkozni fogunk vele.

dr. Kind feat. Bocha