Модель Silicon Power Inspire позиционируется как высокоскоростная карта microSD с показателями чтения до 170 МБ/с и записи до 150 МБ/с. Накопитель соответствует классам UHS-I U3 и V30, гарантируя минимальную скорость записи для видео в 30 МБ/с, а поддержка A2 оптимизирует его для использования в смартфонах. Однако ключевой особенностью, выявленной в ходе подготовки к тестированию, является реализация скоростного режима DDR200, для раскрытия потенциала которого требуется совместимое оборудование.

Технические характеристики

Заявленная скорость чтения модели Inspire составляет до 170 МБ/с, а записи — до 150 МБ/с. Карта соответствует стандартам UHS-I U3 и классу скорости V30, что означает гарантированную минимальную скорость записи видео 30 МБ/с, а поддержка класса A2 оптимизирует ее для работы в качестве накопителя для приложений в смартфонах. Накопитель защищен от воздействия воды, ударов и рентгеновского излучения, ели кому-то эта информация важна.

Упаковка и комплектация

Традиционная упаковка для подавляющего большинства карта памяти – блистер. И Silicon Power Inspire упакован точно так же. Визуальное оформление довольно яркое из-за цветового решения – черный и ярко желтый. Здесь же есть и упоминание о скоростных характеристиках и о разных скоростных классах.

Помимо самой карты памяти, внутри упаковки нас ждет полезный бонус — переходник в SD-формат. Благодаря ему карта становится более универсальной, так как использовать в таком виде ее можно не только там, где нужен микроформат, но и там, где нужен полноразмерный вариант. Короче, мелочь, но иногда полезная мелочь. И приятно что эта мелочь есть в комплекте.

Внешний вид и особенности

Визуально Silicon Power Inspire довольно яркая карта памяти. Ее внешность вторит упаковке (или наоборот). Верхняя половина карты – черная, а нижняя – желтая. Здесь же нанесен логотип бренда SP, наименование линейки, объем и классы скорости. Из интересного, указан тип памяти – TLC. Такое не часто встретишь.

Тыльная сторона просто черная и в общем-то ничем не интересна: восемь контактов да буквенно-цифровое обозначение, которое, по всей видимости, означает серийный номер.

Предыстория тестирования или о DDR200

Прежде чем перейти к собственно тестированию считаю важным немного отступить от темы и рассказать небольшую предысторию.

Тестирование планировалось проводить на приличном кардридере – Transcend RDF9. Он понимает и UHS-I (до 104 МБ/с), и быстрый UHS-II (до 312 МБ/с). Поколение UHS-II имеет дополнительный ряд контактов и визуально с UHS-I их не спутать.

Запускаю CrystalDiskMark и вижу скорость ≈90 МБ/с. Перепроверил разъемы, переткнул в картридер в USB 3.2 Gen 2, передернул саму карточку в кардридере. Ничего не изменилось.

Пару-тройку лет назад я покупал кардридер Transcend RDF9 именно для того, чтобы была возможность читать на полной скорости все (как мне тогда казалось) карты памяти. UHS-I есть, UHS-II есть, значит все что до 312 МБ/с он должен уметь читать на полной скорости. Но не тут-то было. Начинаю пристально изучать спецификации карты памяти Silicon Power Inspire и нахожу там следующие строки: «…производительность со скоростью чтения до 170 МБ/с, используя устройство с поддержкой DDR200». Карта памяти точно UHS-I. Это видно по контактам. Откуда тогда скорость выше 104 МБ/с (SDR104)?

Оказывается, есть еще не совсем стандартный протокол UHS-I – DDR200, который может дать скорость карте до 170 МБ/с. Вот только редкий производитель картридеров про этот протокол слыхивал, да и вообще своих спецификациях они не очень-то утруждаются писать что-то кроме UHS-I и/или UHS-II. А только в одном UHS-I есть как минимум SDR104, SDR50, DDR50, не говоря о более медленных. Интересно, что в самом стандарте DDR200 в SD Card Association не особо-то и слышали…

Что я хочу этим сказать? Чтобы на полной скорости прочитать/записать карту памяти microSD UHS-I с заявленной скоростью больше 104 МБ/с нужен кардридер с поддержкой DDR200. Таких очень сильно мало и вычислить их довольно сложно. Кстати, в отзывах на многие карты памяти люди упираются именно в возможности своего кардридера, видят скорость ниже заявленной и пишут гневный отзыв.

В общем, для тестирования пришлось приобрести другой кардридер с поддержкой DDR200 – Lexar RW310.

Тестирование

Итак, для тестирования Silicon Power Inspire использовался кардридер Lexar RW310 с поддержкой необходимого протокола DDR200. Только кардридер с поддержкой этого протокола покажет истинную скорость карты памяти и не станет бутылочным горлышком.

Silicon Power Inspire форматирована в файловую систему exFAT. Итоговый доступный объем равен 231 ГБ.

Цифры бенчмарков говорят сами за себя: в синтетических тестах карта стабильно выдает скорости близкие к заявленным, как для чтения, так и для записи. Нормально!

AIDA64 Disk Benchmark записал весь объем карты за 78 минут и 5 секунд (4685 секунд). На протяжении всего объема накопителя видим график, стремящийся к прямой линии со средней скоростью ≈150 МБ/с.

Заключение

По результатам тестирования с использованием кардридера Lexar RW310, поддерживающего протокол DDR200, карта памяти Silicon Power Inspire демонстрирует скорости, близкие к заявленным производителем. Синтетические тесты и длительная непрерывная запись всего объема подтверждают стабильность работы на уровне ≈150 МБ/с для записи данных. Таким образом, накопитель соответствует своей спецификации, но для достижения максимальной производительности пользователю необходимо убедиться в наличии совместимого кардридера, что является критически важным нюансом для карт, если вы хотите использовать возможности карты по максимуму.

Мой личный телеграм-канал с анонсами обзоров и прочим на тему ПК и электроники

Qualcomm Snapdragon — популярные процессоры для смартфонов. Каждый год их ряды пополняются различными моделями, но движущей силой среди решений компании всегда являлся флагманский чип. Сегодня это место занимает Snapdragon 8 Elite, который заметно отличается от прошлых топов Qualcomm. Какие ключевые изменения он получил, и почему они так важны?

Qualcomm — старожил рынка чипов для мобильных устройств. Ее первые решения использовались в кнопочных телефонах, а ранние процессоры обосновались в смартфонах уже в 2006 году — тогда эти гаджеты работали на операционных системах Symbian и Windows Mobile.

Появление Android в конце 2008 года поспособствовало увеличению популярности продукции компании. Первый смартфон HTC Dream на новой ОС дебютировал именно с чипом от Qualcomm. Затем его инициативу подхватили и многие модели от других производителей. А через год появляются смартфоны на новом чипе, который положил начало знаменитой линейке — Qualcomm Snapdragon QSD8250.

К сегодняшнему дню линейка Snapdragon насчитывает десятки различных моделей, а ее топовые решения по праву носят звание самых производительных и оптимизированных систем на чипе (SoC) для ОС Android.

В октябре 2024 года был представлен очередной топ серии Snapdragon 8, получивший непривычную приставку «Elite». Таким образом Qualcomm решила дистанцировать новую модель от своих прежних разработок. И неспроста — его внутреннее устройство заметно отличается от последних поколений флагманских SoC компании.

Возвращение к истокам

Когда появились первые модели Snapdragon, на рынке мобильных SoC у Qualcomm было несколько конкурентов. Но уже тогда именно ее решения чаще всего становились выбором производителей смартфонов, особенно — для флагманских моделей. Не в последнюю очередь благодаря тому, что Qualcomm не использовала готовые ядра ARM Cortex, а разрабатывала их сама.

Первым таким ядром стало Scorpion. Имеющее общие элементы с Cortex-A8 и представленное практически одновременно с ним, Scorpion было заметно быстрее: часто оно показывало результаты, сравнимые с более новым Cortex-A9.

В 2012 году компания представила следующее ядро собственной разработки под названием Krait. Оно было основой для ее чипов вплоть до 2015 года, когда появился Snapdragon 810. Это дебютный 64-битный SoC Qualcomm, который стал ее первым за много лет решением на базе стандартных ядер ARM Cortex.

Годом спустя был выпущен Snapdragon 820, в котором были использованы ядра Kryo — так компания назвала немного доработанные ей ядра ARM Cortex. В отличие от Scorpion и Krait, улучшения в Kryo достаточно поверхностные. Поэтому в большинстве сценариев эти ядра не имеют весомых преимуществ перед стандартными ARM Cortex, на которых они основаны.

Такой подход для ядер сохранялся и по сей день, включая флагман прошлого поколения Snapdragon 8 Gen 3. А в Snapdragon Elite компания впервые за десять лет вновь использовала собственное ядро — Oryon.

Ядро Oryon

Qualcomm является лидером на рынке чипов для Android-устройств. Однако ядра компании Apple, которые она разрабатывает для своих SoC самостоятельно, уже много лет заметно превосходят стандартные решения ARM и современные Kryo. Благодаря их высокой производительности, с 2020 года SoC Apple используются не только в ее собственных смартфонах и планшетах, но и в компьютерах серии Mac.

Qualcomm пыталась опередить Apple на этом рынке, еще в 2019 представив SoC линеек 8cx и 7c — специальные версии Snapdragon, предназначенные для ноутбуков и планшетов на ОС Windows. Однако их производительность при работе с данной системой оставляла желать лучшего. Последние чипы этих серий были выпущены в 2021 году, так и не став популярными.

Но у компании уже был готов дальнейший план действий. В том же году она приобрела стартап NUVIA, который занимался разработкой нового ARM-ядра Phoenix для серверов. Главными фигурами в нем были опытные инженеры, которые ранее работали в Apple над архитектурой чипов Apple Silicon. Ключевой особенностью Phoenix была высокая производительность на ватт. В 2020 году NUVIA заявляла, что по этому параметру оно превосходит все существующие ядра процессоров.

После объединения с Qualcomm это ядро было немного доработано для использования в потребительских устройствах, получив название Oryon. Первыми продуктами на его основе стали процессоры линейки Snapdragon X. Они были представлены в конце 2023 года, позиционируясь в качестве замены линейкам 8cx/7c для ноутбуков и производительных планшетов на ОС Windows.

В отличие от стандартных ядер ARM, которые делятся на «малые» и «большие», ядро Oryon разрабатывалось с учетом как максимальной производительности, так и высокой энергоэффективности. Линейка чипов Snapdragon X получила от 8 до 12 таких ядер.

Вычислительная часть

Не став долго тянуть с чипом для смартфонов, в октябре 2024 года Qualcomm представила Snapdragon 8 Elite. Он производится по техпроцессу TSMC N3E (3 нм), и имеет два варианта: с семью и восемью ядрами Oryon.

Ядра делятся на два кластера. В кластере Prime находятся два главных ядра, которые могут достигать частоты 4,32 ГГц. В кластере Performance — остальные, работающие на 3,53 ГГц. Для смартфонов Samsung используется разогнанная восьмиядерная версия Snapdragon 8 Elite for Galaxy. У нее пиковые частоты cтаршего кластера чуть выше — до 4,47 ГГц.

Одним из ключевых отличий от других SoC здесь является система кэширования. Обычно используется классический подход: маленький L1 и небольшой L2 для каждого ядра, и большой общий L3 для всех ядер. Здесь у ядер старшего кластера довольно вместительный кэш L1I объемом 192 Кб для инструкций, и вдвое меньший L1D для данных.

У младшего кластера объемы кэшей чуть меньше — 128 и 64 Кб, соответственно. На каждый из кластеров выделено 12 Мб общего L2. Таким образом, даже при нагрузке одного ядра в кластере оно может использовать весь объем этого большого кэша для своей работы. Аналогичный подход был использован и в серии Snapdragon X — с той разницей, что там все кластеры состоят из четырех ядер.

После L2 cледует кэш L3 объемом 8 Мб. Он общий для всех ядер. Таким образом, объем кэшей двух последних уровней составляет внушительные 32 Мб — это самое высокое значение среди мобильных SoC.

Ядро Oryon имеет восьмиполосный декодер — как, к примеру, самое современное Intel Lion Cove или Apple Everest. У топовых ядер ARM Cortex X4/X925 декодер имеет 10 полос, но работать на схожих с Oryon частотах они не могут.

Вычислительный конвейер Oryon состоит из 14 исполнительных портов. Среди них шесть целочисленных арифметико-логических устройств (ALU) и четыре блока для вычислений с плавающей запятой, каждый из которых имеет собственный блок для работы со 128-битными инструкциями NEON. Компанию им составляют четыре блока загрузки/выгрузки данных.

Главное отличие от стандартных ядер ARM — множественные аппаратные доработки ядер, служащие для повышения производительности кода x86. Это значит, что Oryon теряет заметно меньше производительности при выполнении x86-приложений, в том числе — запуске ОС Windows и игр для нее через эмулятор.

Из-за высокой тактовой частоты Oryon в Snapdragon 8 Elite гораздо быстрее, чем Cortex-X4 в Snapdragon 8 Gen 3: рост однопоточной производительности от поколения к поколению достиг практически полуторакратного. По этому параметру Qualcomm наконец приблизилась к современным SoC Apple A — если верить бенчмарку GeekBench 6, преимущество чипа A18 Pro над 8 Elite составляет всего несколько процентов.

Многопоток тоже не подвел. В нем детище Qualcomm опережает все существующие чипы: как топ от Apple, так и конкурирующий Dimensity 9400 от Mediatek.

Подсистема памяти

За связь с ОЗУ у Snapdragon 8 Elite отвечает блок управления памятью. Он поддерживает аппаратный обход таблиц, который может использоваться для быстрого запроса данных из оперативной памяти в случае промаха кэша. На каждое ядро поддерживается 16 одновременных вызовов обхода.

В качестве оперативной памяти используется LPDDR5X-10667 — самый быстрый стандарт мобильной ОЗУ на сегодняшний день. Для связи с ней контроллер памяти оснащен четырьмя 16-битными каналами доступа. Таким образом, пропускная способность ОЗУ достигает 85,3 Гбит/c. Рост по сравнению с предыдущим поколением небольшой — около 11 %. Предельный объем памяти, поддерживаемый SoC, сохранился на уровне 24 Гб.

В качестве постоянной памяти используется быстрая UFS 4.0. В этом плане изменений по сравнению со Snapdragon 8 Gen 3 и 8 Gen 2 нет.

Графический процессор

В Snapdragon 8 Elite используется графическая архитектура Qualcomm восьмого поколения. В отличие от предшественницы, она имеет слайсовое строение. При нем вычислительная часть ГП поделена на несколько равнозначных фрагментов. В нашем случае это графика Adreno 830, в которой таких фрагмента три. Все они имеют доступ к быстрой графической памяти объемом 12 Мб, служащей кэшем между ГП и ОЗУ. Управляет работой слайсов командный процессор.

В одном слайсе два блока SIMD Shader Processor (SP). Каждый из них состоит из двух микроконвейеров (micro shader pipe texture pipe, μSPTP), которые имеют общий кэш инструкций.

μSPTP — самый маленький вычислительный блок Adreno, аналогично мультипроцессорам SM в ГП NVIDIA и вычислительным блокам CU в ГП AMD. Но, в отличие от «старших» братьев, здесь универсальные шейдерные процессоры устроены по-другому. Они имеют отдельные блоки для двух видов графических вычислений — FP32 (полная точность) и FP16 (половинная точность). При этом блоки FP32 тоже могут переключаться в режим FP16 по мере необходимости.

В одном μSPTP находится 128 блоков FP32 и 256 блоков FP16. Помимо этого, в его состав входят четыре текстурных модуля (TMU), блок трассировки лучей, 16 блоков работы со сложными инструкциями (EFU — аналог SFU у ГП NVIDIA), регистровый файл объемом 192 Кб и небольшой текстурный кэш.

Пара μSPTP, объединенная в SIMD Shader Processor, соединена с 8 блоками растеризации (ROP). Таким образом, Adreno 830 имеет в своем составе 1536 шейдерных блоков FP32, 48 ROP и 96 TMU. Графика работает на частоте до 1100 МГц, достигая пиковой производительности в 3,38 терафлопс (у Snapdragon 8 Elite for Galaxy — 1200 МГц и 3,68 терафлопс, соответственно).

В Snapdragon 8 Gen 3 использовался Adreno 750, который имел чуть меньшую частоту, но при этом схож с новым ГП по основным характеристикам. Однако Qualcomm утверждает, что благодаря переработанной графической архитектуре Adreno 830 на 40 % быстрее в растеризации, и на 35 % — при использовании трассировки лучей.

Дополнительный плюс — сниженное энергопотребление. Слайсовая архитектура позволяет полностью отключать фрагменты ГП, когда в них нет нужды. При запуске игр с относительно несложной графикой часть нового Adreno остается неактивной, позволяя заметно продлить время работы от батареи в играх — по заверениям Qualcomm, до двух с половиной часов. Приводятся и другие цифры: при снижении производительности до уровня Adreno 750 новый ГП потребляет на 40 % меньше энергии.

Нейронный процессор

Не обошлось без улучшений самого «модного» сегодня блока — нейронного процессора. В отличие от компьютерных процессоров, где он только появляется, в мобильных чипах NPU является неотъемлемым решением уже много лет. У SoC Qualcomm эту роль выполняет Hexagon — вычислительный блок, совмещающий функции нейронного и цифрового сигнального процессора (DSP).

В новом чипе он получил очередные усовершенствования. По сравнению с Hexagon в Snapdragon 8 Gen 3, было увеличено количество вычислительных блоков: скалярных — с шести до восьми, векторных — с четырех до шести. Тензорная часть тоже ускорилась, но значения в цифрах не приводятся. Qualcomm указывает лишь то, что поддерживаются вычисления в форматах INT4, INT8, INT16 и FP16 (как и у 8 Gen 3).

Благодаря произведенным улучшениям производительность NPU возросла на 45 %, что позволяет использовать более широкие возможности локального искусственного интеллекта на устройстве. При этом производительность была увеличена не в ущерб энергопотреблению: в нем новый нейронный блок экономичнее предшественника на те же 45 %.

Hexagon связан с блоком Spectra. Это процессор обработки изображений (ISP), который состоит из трех блоков. В этом поколении производительность Spectra увеличилась до 4300 Мп/c. За счет этого блок умеет обрабатывать картинку с частотой 30 кадр/c сразу с трех 48 Мп сенсоров одновременно. У Snapdragon 8 Gen 3 в сравнимых условиях поддерживались сенсоры на 36 Мп.

Благодаря новому ISP Snapdragon 8 Elite может работать с модулями камер, которые обладают сумасшедшим разрешением 320 Мп, тогда как предшественник поддерживал только 200 Мп сенсоры. При этом часть конвейера Spectra была заметно переработана, позволяя обрабатывать «сырую» RAW-информацию с датчиков в комбинации с вычислениями на NPU.

За счет такой связки алгоритмы искусственного интеллекта могут в реальном времени обрабатывать запись видео 4К с 60 кадр/c. Помимо фильтров и эффектов, вроде удаления ненужных объектов из кадра, это позволяет заметно улучшить видеосъемку в условиях плохого освещения.

Связь

Snapdragon 8 Elite получил новый модем X80. Изменений в пиковой скорости сетей 5G по сравнению с тремя прошлыми поколениями чипов Snapdragon 8 тут нет: поддерживается до 10 Гбит/c на прием и до 3,5 Гбит/c на отдачу. Но X80 должен приблизить теоретические значения к практике сильнее, чем прошлые поколения. Он имеет шесть антенн, с которых может производиться агрегация сигнала, тогда как у более ранних решений их только четыре.

Главная фишка X80 — встроенная поддержка спутниковой связи в узкополосных диапазонах (NB-NTN). Теперь для ее реализации производителям смартфонов не нужно будет использовать сторонние чипы.

Улучшить стабильность соединения должна «ИИ-система» третьего поколения — это тензорный ускоритель, встроенный прямо в модем. Он более точно определяет, к каким станциям лучше подключаться и как перераспределять потоки данных, чтобы добиться максимальной скорости и минимизировать задержки.

За беспроводные сети отвечает комплекс FastConnect 7900. Как и в прошлом поколении, им поддерживается Wi-Fi 7 со скоростью до 5,8 Гбит/c. Ключевых отличий тут несколько. Первое — использование ИИ-функций для улучшения соединения, аналогично таковым для мобильной сети. Второе — новый Bluetooth 6.0, который уменьшает задержки при передаче звука и дополнительно экономит энергию. Третье — поддержка технологии Ultra Wideband (UWB), позволяющая избавиться еще от одного лишнего чипа в смартфоне.

Итоги

Теория хорошо, но практика — лучше. Сравним основные характеристики и производительность Snapdragon 8 Elite с предшествующими топовыми чипами Qualcomm, чтобы понять, насколько велика разница между поколениями.

* в скобках результатов бенчмарков указан процентный прирост по сравнению с предыдущим поколением SoC.

Как можно видеть по результатам бенчмарков, Snapdragon 8 Elite совершил существенный рывок по скорости однопоточных вычислений — тех самых, что являются ключевым фактором для повышения производительности при работе с основной массой программ и игр. В этом плане новая SoC Qualcomm практически перестала уступать своим конкурентам из стана Apple A. Скорость многопоточных вычислений и встроенной графики тоже заметно увеличилась. Но схожий прирост уже можно было видеть между прошлыми поколениями Snapdragon 8.

Сегодня новый чип Qualcomm используется в большинстве флагманских Android-смартфонов. В их числе серия Samsung Galaxy S25, Xiaomi 15, Honor Magic 7, Realme GT 7 Pro, OnePlus 13 и Ace 5 Pro, ASUS Rog Phone 8 и ZenFone 12 Ultra, Vivo iQOO 13, а также многие другие.

Главная движущая сила Snapdragon 8 Elite — ядра Oryon. В будущем Qualcomm планирует оснастить ими более широкий ассортимент своих систем на чипе, что позволит заметно повысить комфорт их использования. Но на данный момент Oryon требует слишком много транзисторного бюджета, чтобы проникнуть в чипы даже субфлагманского класса. Поэтому ожидаемая в ближайшие месяцы SoC Snapdragon 8s Elite, несмотря на свое название, получит лишь очередные ядра Kryo на основе современных ARM Cortex.

Apple — особый игрок на рынке высокотехнологичных устройств. В отличие от конкурентов, эта компания сосредоточилась на премиальных продуктах и объединила различные виды гаджетов в уникальную экосистему. Но куда важнее то, что и процессоры для своих устройств Apple уже много лет проектирует сама. Как появились системы на чипе Apple Silicon и во что они эволюционировали к сегодняшнему дню.

Краткая предыстория

Apple была основана в 1976 году. Компания начала бизнес с производства и продажи персональных компьютеров, и он практически сразу пошел в гору. В 1984 году она разработала свою первую ОС с графическим интерфейсом. С тех пор все новые компьютеры Apple стали оснащаться собственным программным обеспечением, но комплектующие для них продолжали закупаться у сторонних производителей.

За всю историю в компьютерах Apple побывали процессоры и платформы от разных производителей. Сначала это были чипы от MOS Technology. В 1984 году их заменили решения от Motorola, а c 1999 года стали использоваться процессоры Power PC. 2006 год принес Apple очередную смену «железа» — с этого момента «сердцами» ее компьютеров стали знаменитые ЦП Intel Core.

Если бы в 2007 году компания не вышла на рынок смартфонов, то вполне вероятно, что процессоры Intel были бы основой ее ПК до сих пор. Но именно это событие подтолкнуло Apple проектировать и развивать собственные системы на чипе (SoC), которые к сегодняшнему дню являются основой всех устройств «яблочной» компании.

Шаг первый: заказ чипов у Samsung

Решение создать свой первый смартфон iPhone для Apple было непростым. Много лет присутствуя на рынке ПК, компания чувствовала себя на нем как рыба в воде. Однако рынок смартфонов для нее все еще был незнакомым и чуждым. Понимая, что для успеха такого технологически продвинутого гаджета нужен мощный процессор, Apple решила обратиться за его созданием к уже опытной в этом плане компании Samsung.

Плодом этого сотрудничества в 2007 году стала система на чипе S3C6400 (S5L8900). Она производилась по техпроцессу 90 нм, имела процессорное ядро ARM11, графический ускоритель PowerVR MBX Lite и встроенный eDRAM-чип оперативной памяти LPDDR на 128 Мб.

Процессор мог работать на частоте до 666 МГц, но его производительности и без этого было с головой. Поэтому для лучшей автономности гаджета Apple решила ограничить ее на отметке в 412 МГц. Чип вышел удачным и через год без изменений перекочевал во вторую модель iPhone с приставкой «3G».

При проектировании iPhone 3GS у Apple уже не было сомнений в том, у кого заказывать SoC, и она вновь обратилась за этим к Samsung.

Новый смартфон получил чип S5PC100 (S5L8920), выполненный по техпроцессу 65 нм. Его «сердцем» стало более производительное ядро ARM Cortex-A8, оснащенное быстрой графикой PowerVR SGX 535 и 256 Мб памяти LPDDR2. Ради увеличения автономности устройства был повторен старый трюк: SoC мог работать на частоте до 833 МГц, но Apple ограничила его планкой в 600 МГц.

Шаг второй: из заказчика в проектировщика чипов

Набравшись опыта, с 2010 года Apple стала проектировать мобильные чипы сама, у Samsung заказывая лишь их производство. Ее дебютной разработкой стал SoC Apple A4.

Компания не стала «изобретать велосипед»: получив у Samsung доступ к более тонкому техпроцессу 45 нм, она перепроектировала старый SoC от iPhone 3GS под новые технологические нормы. Благодаря этому удалось увеличить частоту работы как графического, так и процессорного ядра — последняя теперь могла достигать 1 ГГц.

Именно на основе A4 Apple выпустила свой дебютный планшет iPad. А спустя некоторое время новый SoC поселился и в iPhone 4. Там его частоту снизили до 800 МГц, но взамен нарастили объем чипа оперативной памяти до 512 Мб.

Не в пример предшественнику, следующий чип A5 стал по-настоящему собственной разработкой Apple. В нем компания объединила два «свежих» ядра ARM Cortex A9 и новую графику PowerVR SGX543 с двумя вычислительными блоками. Техпроцесс производства остался неизменным, поэтому частоты не выросли. Но за счет новых вычислительных архитектур рост производительности оказался внушительным: до двух раз по процессору, и до девяти раз — по графике.

A5 дебютировал в планшете iPad 2, но уже вскоре обосновался и в iPhone 4S. В этот раз оба устройства оснастили 512 Мб ОЗУ, но по частотам чип в смартфоне был снова был «придушен».

В 2012 году для iPad 3 был разработан модифицированный чип A5X — первая модель линейки специально для планшетов. Процессорная часть в нем осталась без изменений, а вот графика и ОЗУ «подросли»: вместо двух блоков PowerVR SGX543 стало использоваться четыре, а шина оперативной памяти была расширена с двух 32-битных каналов до четырех. Оба изменения были вынужденными — новый планшет оснащался экраном с гигантским на тот момент разрешением в 2048х1536 точек, поэтому без кратного ускорения графики невозможно было обеспечить его плавную работу.

Шаг третий: собственные вычислительные ядра

До 2012 года Apple проектировала чипы из ядер, графики и прочих компонентов от сторонних разработчиков. Тем же самым занимались и множество других производителей чипов, кроме Qualcomm. Но компания понимала, что на одной только оптимизации iOS далеко не уедешь, и для отрыва от конкурентов нужно использовать более быстрые решения.

Первые шаги в этом направлении были сделаны в 2012 году, с запуском iPhone 5. Смартфон получил чип Apple A6, в котором скрывались первые вычислительные ядра собственной разработки — Swift. Сочетая элементы ядер ARM Cortex-A9 и Cortex-A15 на техпроцессе 32 нм, Apple удалось получить энергоэффективное решение, которое оказалось в полтора раза быстрее стандартного Cortex-A9. По сравнению с предшественником, чип A6 обеспечил ускорение вычислений до двух с половиной раз, в том числе за счет роста частоты до 1,3 ГГц.

Но гораздо более важным прорывом стало следующее ядро Apple — Cyclone. Оно было разработано с нуля и стало первым ядром для мобильных устройств, в котором появились поддержка 64-битных вычислений и нетипично широкий шестиполосный декодер инструкций. SoC Apple A7, в состав которого вошли два таких ядра, компания назвала своим первым «процессором десктопного класса».

Работая на той же частоте, что и A6, новый чип показал практически двукратный прирост скорости даже в приложениях, еще не оптимизированных под все его особенности. Став основой iPhone 5s и iPad Air, SoC A7 обеспечил им достаточный запас производительности на несколько лет вперед.

Apple взялась за дальнейшую модернизацию своего ядра и в следующих системах на чипе получила не менее впечатляющие результаты. A8 обогнал прошлое поколение на четверть, а чип A9, получивший более широкий восьмиполосный декодер, оторвался от своего предшественника еще на 60–70 %. К тому же именно в A9 Apple впервые внедрила собственный контроллер постоянной памяти. С тех пор все ее SoC оснащаются высокоскоростной постоянной памятью, подключаемой по протоколу NVMe.

Быстрые ядра Apple уже вряд ли кому-то было догнать, но энергоэффективностью они не блистали. Глядя на производителей других мобильных SoC, к тому времени уже активно использовавших систему bigLITTLE с двумя типами ядер, в 2016 году компания решается применить схожий подход. Новый чип A10 Fusion она впервые оснащает четырьмя ядрами: двумя быстрыми Hurricane и двумя экономичными Zephyr. За счет добавления экономичных ядер скорость многопоточных вычислений выросла на 40 %.

Помимо этого, SoC A10 ознаменовал собой важное для Apple событие. Еще в прошлом поколении чипов она поделила заказы на их производство между тайваньской компанией TSMC и южнокорейской Samsung, а теперь полностью отказалась от услуг последней.

Шаг четвертый: собственное графическое ядро и NPU

Вычислительные ядра у Apple уже были свои, но в качестве графики для чипов она все так же продолжала использовать ГП PowerVR от Imagination Technologies.

Последняя всегда старалась поставлять «яблоку» свои самые актуальные и производительные решения. Так, в чипе A7 первым появился ГП на основе PowerVR Series 6. Именно благодаря ему стал развиваться собственный графический API Apple — Metal. А в SoC A9 дебютировала графика PowerVR Series 7, принесшая iPhone ощутимый рост производительности в играх и поддержку тесселяции.

К 2016 году графика PowerVR постепенно исчезла из SoC других производителей. На ОС Android она была непопулярна, и кроме Apple ни один другой крупный игрок рынке ее уже не использовал. Компания воспользовалась этим, переманив ключевых инженеров Imagination Technologies к себе.

Благодаря этому в 2017 году на свет появился чип A11 Bionic с собственной графикой Apple, получившей незатейливое название «Apple GPU». Помимо графики, еще одним ключевым изменением в нем стало появление собственного нейронного процессора Apple — Neural Engine.

Аналогично PowerVR GT7600 из чипа A10, графика в A11 состояла из 192 универсальных шейдерных процессоров. Однако компания изменила их группировку: если у PowerVR один вычислительный блок (ядро) состоял из 32 шейдеров, то в блоке Apple GPU первого поколения их стало вдвое больше. За счет этого общее количество шейдеров сохранилось, но самих блоков ГП в A11 стало меньше: три против шести. Основной рост производительности же был достигнут за счет применения новой ОЗУ LPDDR4X и заметного роста частоты графического ядра: с 650 МГц в A10 до 1066 МГц в A11.

В следующих поколениях SoC Apple понемногу совершенствовала архитектуру графики, планомерно наращивала ее тактовую частоту и количество вычислительных блоков. Так, в A12, A13 и A14 их стало по четыре. Заметные изменения принес чип A15: в нем количество шейдеров на каждый блок было увеличено с 64 до 128, а самих вычислительных блоков стало пять. Ну, а современную главу графики Apple в 2023 году открыл SoC A17 Pro, получивший шесть блоков графики и поддержку аппаратной трассировки лучей.

Финальный шаг: чипы для ПК и ноутбуков

После дебюта ядра Cyclone в 2013 году Apple стала вынашивать идею разработки собственных процессоров для компьютеров Mac. И вскоре застой однопоточной производительности десктопных ЦП сыграл ей на руку. Уже в 2018 году при внутренних тестах компания обнаружила, что ее новые производительные ядра Vortex довольно близки в тестах к ядрам процессоров Intel и AMD.

Однако в чипах A-серии для смартфонов таких ядер было мало — всего два. Компания решила опробовать возможность их увеличения в чипе A12X, ставшего основой для iPad Pro третьего поколения. Новый SoC получил по четыре быстрых и четыре экономичных ядра, а ширина шины памяти и количество блоков графики по сравнению со смартфонным A12 в нем были удвоены. Результат не заставил ждать: прирост производительности лишь немногим не достиг двукратного.

C этим чипом в июне 2020 года Apple представила новый комплект для разработчиков. А уже в ноябре она выпустила первые ноутбуки MacBook на SoC следующего поколения — M1. Компания оснастила его аналогичной конфигурацией, но с более быстрыми ядрами, графикой и оперативной памятью.

Apple изначально спроектировала новый чип с учетом возможностей легкого масштабирования. Поэтому уже через год после успешного запуска M1 свет увидело его дальнейшее продолжение в лице более производительных M1 Pro и M1 Max. А в 2022 году появился самый монструозный M1 Ultra — SoC с 16 производительными ядрами, 64 блоками графики и огромной 1024-битной шиной ОЗУ. Таким образом, с этого момента у Apple появились собственные процессоры для всех своих компьютеров — от базового MacBook Air до мощного Mac Pro.

В июне 2022 года компания выпустила преемника M1 — SoC M2. А спустя год чипы этой линейки полностью вытеснили процессоры Intel из компьютеров Apple. Поэтому к сегодняшнему дню сердцами всех актуальных «яблочных» устройств стали собственные системы на чипе Apple Silicon.

Современные чипы Apple Silicon

В отличие от прочих производителей процессоров и SoC, Apple не разрабатывает широкого ассортимента систем на чипе. Каждый год она выпускает линейки разнообразных устройств на новых производительных чипах, а их предшественники понемногу спускаются в более низкий ценовой сегмент.

В таблицах ниже можно увидеть основные характеристики и результаты в бенчмарках актуальных систем на чипе Apple.

Стоит помнить, что сравнивать результаты SoC Apple и процессоров других производителей на Android/Windows устройствах можно только для того, чтобы сложить общее представление о их производительности. При схожем количестве баллов те же программы и игры на «яблочных» устройствах (если они там есть) могут работать немного быстрее. Это достигается за счет того, что Apple использует собственные ОС со множеством оптимизаций под свои чипы.

* в некоторых моделях устройств не все блоки ГП активны

** начиная с поколения M3, у некоторых устройств может использоваться урезанная шина памяти

*** результат для конфигурации с максимальным количество ядер/вычислительных блоков

Помимо мощных SoC для смартфонов, планшетов, ноутбуков и ПК, Apple разрабатывает множество других небольших чипов. Они используются в следующих устройствах компании:

• SoC Apple серии S — в умных часах и колонках.

• SoC Apple серии H — в беспроводных наушниках.

• SoC Apple серии U — чипы широкополосной связи (UWB) в смартфонах, умных колонках и беспроводных наушниках.

• SoC Apple серии W — модули беспроводной связи в умных часах.

• SoC Apple серии N — модули беспроводной связи в смартфонах.

• SoC Apple серии C — сотовые модемы в смартфонах.

Итоги

Apple Silicon — не просто одна из линеек современных систем на чипе, а их целая династия. К сегодняшнему дню эти SoC проникли во все продукты «яблочной» компании, обеспечивая их высокой производительностью и самыми современными функциями.

Apple самостоятельно проектирует ключевые узлы и дизайн своих устройств, снабжая их операционными системами собственной разработки. Такое до сих пор не под силу ни одному из прочих игроков рынка. Но здесь кроются как множество плюсов, так и один жирный минус: закрытость «яблочной» экосистемы вкупе с отсутствием многих программ и игр. Именно поэтому, несмотря на всю свою мощь и оптимизацию, устройства от Apple подойдут не каждому пользователю.