Как правило, всякий раз, когда Apple объявляет о новом iPhone, она также объявляет о новом чипсете. Дальше все неизбежно сравнивают последнее решение от Apple с предложениями от Qualcomm, Samsung, Google и MediaTek. Обычно не требуется много времени, чтобы появились результаты сравнительного анализа и Apple была объявлена ​​победителем. Но почему процессоры от Apple всегда побеждают конкурентов? Почему процессоры, используемые Android, так сильно отстают? Действительно ли чипы Apple настолько хороши? Давайте разберемся.

Процессоры Apple действительно лучше остальных, но не во всем

Выпускает ли Apple процессоры

Apple разрабатывает процессоры, использующие 64-битную архитектуру инструкций Arm. Это означает, что чипы Apple используют ту же базовую архитектуру RISC, что и Qualcomm, Samsung и Google. Разница в том, что Apple имеет архитектурную лицензию Arm, которая позволяет ей разрабатывать собственные чипы с нуля. Первым собственным 64-разрядным процессором Arm от Apple был Apple A7, который использовался в iPhone 5S. Он имел двухъядерный процессор с тактовой частотой 1,4 ГГц и четырехъядерный графический процессор PowerVR G6430. При этом изготавливался по 28-нм техпроцессу.

Последние предложения Apple для мобильных устройств используют шестиядерный процессор и собственный графический процессор. Акстальный A15 содержит 15 миллиардов транзисторов, 16-ядерный Neural Engine и видеокодек с поддержкой кодирования и декодирования HEVC и H.265, а также поддержку декодирования MP4, VP8 и VP9. Этот процессор производится с использованием 5-нм техпроцесса второго поколения TSMC, известного, как N5P.

Короче говоря, последние поколения процессоров Apple каждый раз предлагают лучшую производительность, чем любой другой процессор для смартфонов любой компании. На бумаге оценки для процессоров Apple (которые имеют только 6 ядер) выше, чем оценки всех восьмиядерных процессоров.

Можно ли верить результатам тестов телефонов

Но тут важно понимать, что Geekbench не тестирует те части чипсета, которые отвечают за GPU, DSP, ISP и любые функции, связанные с ИИ. Зато они будут влиять на повседневную работу любых устройств, использующих эти процессоры. Но зато, когда дело доходит до чистой скорости процессора, Apple является явным победителем.

По результатам тестов iPhone набирают очень хорошие результаты

Тут надо немного погрузиться в историю. Справедливо сказать, что Apple застала Qualcomm врасплох, когда объявила о 64-битном A7 еще в 2013 году. До этого момента Apple и Qualcomm поставляли 32-битные процессоры Armv7 для использования в мобильных устройствах. Qualcomm лидировала со своим 32-разрядным процессором Snapdragon 800. Он использовал собственное ядро ​​​​Krait 400 вместе с графическим процессором Adreno 330. В те времена у Qualcomm все было хорошо и она немного расслабилась.

Apple лучше Qualcomm

Когда Apple неожиданно анонсировала 64-битный процессор Armv8, у Qualcomm ничего не было. А руководству компании только оставалось назвать 64-битный A7 «маркетинговым трюком». Впрочем, довольно быстро Qualcomm выкатила собственную 64-битную систему.

Это произошло в апреле 2014 года с выходом Snapdragon 810. Ряд ядер «Cortex» поступает непосредственно от хранителей архитектуры Arm. Но в том же году Apple анонсировала A8, свой собственный 64-битный процессор второго поколения. Только в марте 2015 года Qualcomm смогла объявить о выпуске собственного 64-битного процессора первого поколения Snapdragon 820 с собственным ядром Kryo.

В сентябре того же года Apple выпустила iPhone 6S с A9, 64-разрядным внутренним процессором третьего поколения. И вот так внезапно Qualcomm оказалась на два поколения позади Apple, хотя ничего этого не предвещало, просто Apple очень грамотно вела разработки и не допускала их серьезных утечек.

В 2016 году Qualcomm снова работала с решениями от Arm, но тут все было немного иначе. Arm создала новую программу лицензирования, которая позволила ее наиболее доверенным партнерам получить ранний доступ к новейшим разработкам процессоров и даже в какой-то мере адаптировать их под свои нужды. Результатом стало ядро ​​ЦП Kryo 280, которых, согласно спецификации, в Snapdragon 835 было восемь. Что касается запуска этого процессора, то Qualcomm перенесла его с весны на зиму. Это означает, что 835-ый был анонсирован после Apple A10 и iPhone 7.

Snapdragon — сила и мощь! Но не во всем

Этот пинг-понг продолжается. Все немного изменилось, когда Arm представила линейку Cortex-X. Эти ядра ЦП были разработаны, чтобы уменьшить разрыв между процессорами Android и Apple. Cortex-X разработаны в первую очередь для максимальной производительности, даже с риском повышенного энергопотребления. Вот почему обычно в мобильном процессоре имеется только одно ядро ​​Cortex-X, затем три высокопроизводительных ядра Cortex-A, а затем четыре энергоэффективных ядра — схема 1+3+4.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

Чем процессоры Apple отличаются от остальных

Есть несколько ключевых моментов, которые следует знать о ядрах Apple. У нее было преимущество перед всеми, когда речь шла о 64-битных процессорах на базе Arm. Хотя сама Arm объявила о выпуске Cortex-A57 еще в октябре 2012 года, предполагалось, что партнеры Arm поставят первые процессоры в течение 2014 года. Разработка высокопроизводительного мобильного процессора — сложная задача, решение которой занимает много времени. Поэтому и не получилось подхватить новинку сразу.

Сейчас ситуация изменилась, а ритм таков, что Arm объявляет о своих новых конструкциях процессоров в конце весны и этого достаточно, чтобы производители выпустили свои готовые решения через 6-8 месяцев. Хотя, конечно, они знают о планах выпуска новинки примерно за год до нас.

А еще процессоры Apple дорогие и большие. Это тоже важно в понимании их производительности. По оценкам, Snapdragon 888 имеет около 10 миллиардов транзисторов, тогда как Apple A14 получил 11,8 миллиарда транзисторов. A15 еще больше — 15 миллиардов транзисторов. Суть в том, что Apple продает смартфоны, а не чипы. В результате она может позволить себе сделать чипсет дороже и окупить затраты на него в других местах, чуть повысив конечную розничную цену.

Характеристики процессоров А-серии действительно впечатляют.

Однако Arm и Qualcomm занимаются продажей чипов и им надо сделать так, чтобы чипы продавались с прибылью. И желательно с большой прибылью. Только так можно заработать на вложения в исследования, которые нужны, чтобы выпускать новые продукты. Дальше на пути будут производители телефонов, которым тоже надо получать прибыли. А значит, экономить на процессоре приходится еще на самом первом этапе, чтобы он был компромиссным.

Процессоры Apple имеют большой кэш. Кремний стоит денег, и для некоторых производителей чипов их прибыль может быть получена всего за 0,5 мм2 сэкономленного кремния. Тут опять же Apple может производить более крупные чипы (с точки зрения стоимости кремния), включая большие кэш-памяти.

Apple A14 имеет 4 МБ кэш-памяти второго уровня для каждого из высокопроизводительных ядер и 16 МБ системного кэша. A15 использует еще больший кэш: 6 МБ для каждого из высокопроизводительных ядер и 32 МБ системного кэша. Эти кэши огромны по сравнению с 2,5 МБ кэш-памяти второго уровня для высокопроизводительных ядер в Snapdragon 8 Gen 1 или 10 МБ кэш-памяти третьего уровня и системной кэш-памяти.

А еще план Apple по созданию процессоров с широкими конвейерами на (изначально) более низких тактовых частотах увенчался успехом. В очень широком смысле производители чипсетов могут либо сделать ядро ​​​​ЦП с узким каналом, но использовать этот канал на высоких тактовых частотах, либо использовать более широкий, но на более низких тактовых частотах. Как и в реальной водопроводной трубе, вы можете перекачивать воду под высоким давлением через более узкую трубу или под более низким давлением через более широкую трубу. В обоих случаях теоретически можно добиться одинаковой пропускной способности. Процессоры, создаваемые Qualcomm идут по пути ”узкой трубы”, а Apple — по пути ”широкой”.

Станет ли Qualcomm лучше Apple

Один из способов, которым Qualcomm могла бы догнать Apple, это нанять нескольких бывших инженеров из Купертино, которые работали над процессорами, и заставить их разработать процессор Qualcomm. Примерно так Qualcomm и поступила.

Nuvia была компанией, основанной в 2019 году бывшим руководителем Apple по разработке процессоров Джерардом Уильямсом и Джоном Бруно — системным архитектором в Google. Они пять лет работали в Apple на аналогичной должности. Уильямс был главным архитектором ЦП в Купертино. Он работал над архитектурами ЦП Cyclone, Typhoon, Twister, Hurricane, Monsoon и Vortex для различных чипсетов Apple A-серии. До работы в Купертино Уильямс 12 лет был научным сотрудником Arm, работая над архитектурами Cortex-A8 и Cortex-A15. Их компанию Qualcomm и купила за 1,4 миллиарда долларов.

С тех пор бывшая команда Nuvia работает над новым процессором для Qualcomm. Это будет собственный дизайн и его первоначальные версии будут нацелены на ноутбуки. Qualcomm планирует выпустить первые потребительские продукты с решениями Nuvia в 2023 году. После этого Qualcomm, вероятно, попытается создать версию для смартфонов на основе той же технологии.

Нельзя отрицать, что у Apple есть команда разработчиков процессоров мирового класса, которая за последние несколько лет постоянно выпускала лучшие чипсеты в мире. Успех Apple — это не волшебство. Это результат отличной инженерии, быстрой работы по сравнению с конкурентами и роскоши создания продуктов, на которые не жалеют кремний.

В любом случае, не стоит забывать, что каждый процессор — вершина технологий.

Мы можем получить лучший процессор от Qualcomm, Samsung или Mediatek только в нескольких случаях. Например, если Apple почему-то выпустит плохой процессор. Так она потеряет лидерство, но исключительно из-за своей ошибки. Кто-то из упомянутых производителей может сам сработать хорошо и выпустить дорогой процессор с большой площадью поверхности и большим количеством кристаллов, предназначенных для таких вещей, как кэш. Но в этом случае он будет очень дорогим, и смартфоны подорожают еще больше.

Действительно ли процессоры Apple лучше других

Здесь давайте вернемся в начало. Я говорил, что Geekbench не тестирует GPU, DSP, ISP и так далее. А именно эти компоненты в процессорах Apple не так хороши на фоне решений Qualcomm.

В конечном итоге все сводится к пользовательскому опыту. Предлагает ли iPhone хороший пользовательский интерфейс? Да. Обеспечивает ли новейший флагман Android, использующий новейший процессор Snapdragon, хорошее взаимодействие с пользователем? Тоже да.

Но все современные чипсеты Apple, Qualcomm и Samsung содержат специализированные нейронные чипы (NPU). Они выполняют такие задачи, как обнаружение объектов, выделение, распознавание, обнаружение лиц и их идентификация. Они делают это намного быстрее, чем центральный процессор, который у Apple очень хорош. Использование машинного обучения становится фундаментальной частью пользовательского опыта и не слишком зависит от мощности процессора. Вот именно на этом поле и будут разворачиваться сражения производителей. Поэтому не стоит слепо следить за цифрами в тестах. Куда важнее пользовательский опыт, а тут уже каждому нужно свое.