Nova mobilna platforma Qualcomm Snapdragon 855 donosi velika poboljšanja u pogledu performansi, igranja i umjetne inteligencije, a mi otkrivamo kako su to uspjeli.
Na Qualcommovom Snapdragon Summitu 2018. tvrtka najavili su svoj najnoviji vodeći čipset premium razine: Snapdragon 855 platformu. Ovaj novi proizvod bit će u središtu većine plodnih vodećih proizvoda 2019., donoseći sa sobom obećanje nevjerojatnih brzina podataka putem Snapdragon X50 modema. No, osim toga, Snapdragon 855 donosi niz poboljšanja u svaki blok sustava na čipu, s neke računalne jedinice bilježe najveća poboljšanja performansi i energetske učinkovitosti iz godine u godinu u posljednje vrijeme povijesti.
Već smo detaljno opisali Spectra 380 ISP-CV, na primjer, što dodatno poboljšava fotografiju pametnog telefona, a korisnicima također daje zdravu uštedu baterije. Dok smo sve više obraćali pozornost na periferne komponente kao što je Hexagon DSP, temeljni blokovi koje entuzijasti najviše plaćaju pozornost na—naime, CPU i GPU— također su doživjeli više nego skromne dobitke s arhitektonskim poboljšanjima i prelaskom na novi proces čvor. U ovom ćemo članku nakratko rezimirati što je novo i što se zna o CPU-u, GPU-u i DSP-u Snapdragon 855 te kako bi poboljšanja i nove značajke mogle utjecati
tvoje korisničko iskustvo u 2019.Kryo 485 CPU temeljen na A76 i prelazak na 7nm
Snapdragon 855 prelazi na najnoviji TSMC-ov 7nm FinFET proizvodni proces. Obično vidimo reviziju čvora svake godine ili dvije, sa smanjenjima ili optimizacijama u sredini ciklusa (kao što je prelazak s "Rano niske potrošnje" (LPE) u "Low-Power Plus" (LPP) u Samsung-LSI čvorovima), tako da ste vjerojatno čuli za ove metrike u nekim vijestima članak. Ali što to znači? U tom kontekstu, opisuje veličinu značajki tranzistora procesora, što nam zauzvrat ukazuje na to kakva poboljšanja gustoće tranzistora možemo očekivati sa svakom novom generacijom. S više tranzistora po jedinici površine, rezultirajuće performanse procesora mogu se povećati. Ova je značajka također važna jer manji procesni čvorovi omogućuju implementaciju dizajna procesora u manjoj mjeri, što intuitivno smanjuje prostor između elemenata procesora, zauzvrat skraćujući udaljenost koju elektroni moraju prijeći da bi je postigli računanje. Time se poboljšavaju performanse, a manji procesi također imaju manji kapacitet, što znači da se tranzistori mogu uključivati i isključivati s nižom latencijom i s nižom energijom. Za referencu, TSMC tvrdi da je postignut prelazak na njihov 7nm proces performanse i energetska učinkovitost reda veličine 20% odnosno 40%., iako je to u usporedbi s TSMC-ovim vlastitim 10nm FinFET procesom.
U posljednjih nekoliko Snapdragon vodećih čipsetova, vidjeli smo kako Qualcomm radi sa Samsungom i implementira njihov 14nm i 10nm LPP/LPE proces. Prelazak na TSMC-ov 7nm za Snapdragon 855 ipak nije neočekivan, s obzirom da je Samsungov 7nm proces imao upravo je ušao u masovnu proizvodnju u listopadu, iako je u to vrijeme objavljeno da će se na njemu graditi 5G Qualcomm čipset. Nadalje, Samsungov 7LPP dizajn proizveden je poboljšanom tehnikom litografije poznatom kao ekstremna ultraljubičasta litografija (EUVL), što daje 40% smanjenja površine pri jednakoj složenosti dizajna, s 20% većim brzinama ili 50% manjom potrošnjom energije u usporedbi s 10nm FinFET-om prethodnici. Svaki novi skok na manje procesne čvorove slavi se upravo zato što ih je tako teško postići. Na primjer, kako tranzistori postaju manji, oni mogu prikazati veće 'curenje' ili struju koja teče kroz tranzistore koji su 'isključeni', povećavajući statičku potrošnju energije u stanju mirovanja. I dok manji čipovi s gušćim brojem tranzistora mogu omogućiti izvlačenje maksimuma iz dane silicijske pločice, učinak je obično niži zbog gore spomenutog curenja, plus poteškoće u dobivanju procesora 'višeg ranga' koji rade na njihovoj (visokoj) referenci frekvencije. Ovo su samo neki od mnogih razvojnih prepreka koje su naravno izglađene do trenutka kada novi procesni čvor dođe do masovne proizvodnje, ali u Ukratko, postoji mnogo izazova u istraživanju i razvoju kao iu proizvodnji koji povećavaju troškove dovođenja nove veličine procesa tržište.
Najnovija ARM A76 arhitektura licencirana za Kryo 485 još je jedan veliki doprinos značajnim poboljšanjima iz godine u godinu koja vidimo s Qualcomm Snapdragon 855. Jezgra A76 potpuno je novi, prazan dizajn iz ARM-ovih ureda u Austinu, s novom mikroarhitekturom izgrađenom od nule za pružanje onoga što ARM naziva "performansama klase prijenosnih računala s mobilna učinkovitost." To je još uvijek polu-prilagođeni dizajn, a Qualcomm je napravio poboljšanja kao što je optimizirano prethodno dohvaćanje podataka za bolju učinkovitost i veće izvršavanje izvan redoslijeda prozor. Ovaj novi dizajn nudi neka ogromna poboljšanja performansi u odnosu na A75, na kojem su se temeljile zlatne jezgre Snapdragon 845: obećava 35% poboljšanje performansi i 40% bolja energetska učinkovitost. Kada se uspoređuje A75 na 10nm procesu u odnosu na A76 na 7nm procesu pri istoj ovojnici snage od 750mW/jezgri, prednost performansi raste na 40% u korist nove jezgre, a ušteda energije također se može povećati do 50%. Štoviše, druga poboljšanja u Asymmetric Single Instruction Multiple Data (ASIMD) cjevovodima i upute za točkasti proizvod ukupno do ~3,9x poboljšanja u izvedbi zadataka strojnog učenja, poput zaključivanja u konvolucijskim neuronskim mrežama. Sve ovo predstavlja vodeću izvedbu po području u industriji i sjajnu nadopunu novom 7nm procesu, s Qualcommovom 2,84 GHz 'Prime jezgrom' koja se približava referentnim taktovima od 3 GHz ARM koristio prilikom detaljiranja nove jezgre. Sve u svemu, Qualcomm obećava apsolutno ogromno poboljšanje CPU performansi od 45%. preko 845, što je najveći međugodišnji porast dosad.
Govoreći o 'Prime jezgri' Snapdragon 855, također nije iznenađujuće vidjeti da Qualcomm ulazi s ovom novom postavom klastera s obzirom na poboljšanja u odnosu na velika. LITTLE omogućio ARM DynamIQ tehnološke platforme. U biti, DynamIQ omogućuje veću fleksibilnost i skalabilnost u višejezgrenom dizajnu procesora, dopuštajući dizajn više jezgri u određenom klasteru, kao i preciznu kontrolu napona po jezgri. (UREĐIVANJE: U pitanjima i odgovorima, Qualcomm je potvrdio da Prime jezgra dijeli svoju domenu snage s klasterom performansi, ograničavajući ovdje opisani uslužni program). A76 posebno dobro pristaje takvoj usamljenoj premium jezgri s vlastitim taktom, s obzirom na to da pomiče granice kada je u pitanju single-thread performanse s 25% više integerskih instrukcija po taktu od A75, i 35% višim ASIMD i performansama s pomičnim zarezom, dok nudi 90% više propusnost memorije. Ukratko, A76 predstavlja veći generacijski uzlet od prethodnih generacija, što je bez sumnje pridonijelo i Qualcommovoj povećanje performansi za Snapdragon 855 veće od uobičajenog iz godine u godinu (za referencu, Qualcomm je naveo povećanje od 25 do 30% za 845 u odnosu na 835). Ovo bi moglo biti dovoljno da rezultirajuća izvedba Qualcomm Snapdragona 855 bude ispred Samsung LSI Mongoose 3 (M3) jezgre koja se nalazi u Exynosu 9810, iako je taj određeni dizajn patio od energetske učinkovitosti na način na koji Qualcommovi čipovi nemaju, a Snapdragon 855 najvjerojatnije neće ili.
Što to znači za krajnjeg korisnika? Naravno, trebali bismo očekivati povećane referentne jezgre—ARM predviđa 28% više rezultate Geekbencha za mobilne uređaje i 35% poboljšanu izvedbu Javascripta. Osim mjerila, koja bi mogla imati malo veze s iskustvom krajnjeg korisnika, A76 nastavlja fokus modela A75 na održivi učinak, što znači da bi korisnici trebali očekivati manje usporavanja tijekom duljih sesija igranja. Prijelaz na 7nm u kombinaciji s novim dizajnom jezgre definitivno će rezultirati primjetnom baterijom poboljšanja života za krajnje korisnike, a to je možda najprivlačnija značajka ovog skupa nadogradnje. Nova 'Prime' jezgra također je zanimljiva, s obzirom na to da bi usamljena jezgra koja se fokusira na vrhunske performanse s jednom niti pokazati se korisnima u aplikacijama i procesima koji nisu postavljeni da iskoriste odgovarajuće prednosti višenitnost. Naravno, 7nm proizvodni proces dodatno utječe i na druge blokove Snapdragon 855, noseći iste uštede energije drugim računalnim jedinicama koje su također uključene u svakodnevno korisničko iskustvo, kao što je obrada slike za fotografiranje putem pametnog telefona.
'Snapdragon Elite Gaming Experience' i Adreno 640 GPU
Qualcomm Snapdragon 855 ovaj se put uvelike fokusira na igranje, što ne iznenađuje razvoj događaja s obzirom na popularnost naslova poput Fortnitea i PlayerUnknown’s Battlegrounds kao i sve veću popularnost mobilnog eSporta (da, to je stvar) u Aziji. Prema brojkama koje je prikazao Qualcomm iz Newzoo 2017 Globalno izvješće o tržištu igara, mobilno igranje bilježi trend rasta s očekivanim ukupnim prihodom u 2018. od 70,3 milijarde dolara, što čini 51% svih prihoda od igara zahvaljujući povećanju od 25,5% na godišnjoj razini.
Adreno 640 GPU donosi zdravu 20% povećanje grafičkih performansi, dodatno povećavajući vodstvo Qualcomma nad konkurencijom u ovom području. Za referencu, međutim, Snapdragon 845 donio je 30% bolji rezultat u odnosu na Snapdragon 835, koji je također ponudio 30% poboljšanja u odnosu na Snapdragon 821. Ipak, ovo bi trebalo zadržati Qualcomm ispred u grafičkim performansama, i što je najvažnije, performansama po vatu ako uspiju poboljšati i tu frontu. Osim te brojke, Qualcomm je tajnovit kao i uvijek kada je u pitanju Adreno: čuli smo za integrirani mikrokontroler za upravljanje napajanjem i kako 640 ima najniže opterećenje upravljačkog programa, iako je tvrtka spomenula uključivanje 50% više aritmetičko-logičkih jedinica (ALU) koji bi dodatno ubrzao rad umjetne inteligencije.
Jedna stvar o kojoj je Qualcomm proveo dosta vremena pričajući na brifinzima je njihova želja da uvedu 'fizički temeljeno renderiranje' (PBR) u više iskustava mobilnih igara. PBR je model sjenčanja koji omogućuje realistično grafičko renderiranje, precizno modeliranje protoka svjetlosti u skladu s materijalom predstavljenim u teksturama ili teselacijom površine. To omogućuje objektima u igrici da ispravno oponašaju vizualna svojstva materijala iz stvarnog svijeta, uključujući ispravno prikazivanje mikro-površina poput ogrebotina i zrcalnih svjetla. Ipak, najuočljivija poboljšanja su u tome što omogućuje točniji prikaz refleksije i sjaja svih površina, čak i onih od ravnih i neprozirnih (simuliranih) materijala.
Qualcomm i programeri koji stoje iza popularnog Unity Enginea rade na tome da PBR učine pristupačnijim, ali tvrtka također radi s drugim programerima motora i igara u optimizaciji mobilnih igara za Snapdragon uređaja. Motori za igre kao što su Unity, Unreal, Messiah i NeoX već su optimizirani za Snapdragon uređaje, na primjer, a Snapdragon 855 podržava najnovije grafičke API-je kao što je novi Vulkan 1.1. Studiji poput NetMarblea, koji stoji iza Lineage II: Revolutions, također su surađivali s Qualcommom u prošlosti kako bi na najbolji način prikazali prednosti Snapdragon platforme. Štoviše, s Snapdragon 675, vidjeli smo razgovore o prilagođenom algoritmu koji je postigao do 90% manje drkadžija u usporedbi s istom platformom bez optimizacija, a iste su promjene stigle do Snapdragona 855. Još uvijek nije jasno što te optimizacije podrazumijevaju i ne očekujemo da će biti primjenjive svakoj igri, ali to će svakako značiti bolju izvedbu u, barem, većim naslovima Android.
Povrh svega toga, dok su Snapdragon 835 i 845 dopuštali reprodukciju i snimanje (odnosno) 10-bitni, pravi HDR video, Qualcomm Snapdragon 855 bit će prvi mobilni čipset koji omogućuje pravo HDR igranje. To će zahtijevati istinske HDR-sposobne zaslone, koji su srećom sve češći među vodećim pametnim telefonima. Zbog toga korisnici mogu očekivati bogatije boje s većom tonskom dubinom, višim dinamičkim rasponom (kao što implicira naziv) i poboljšanim kontrastom. Ovo nije nužno značajka koju morate imati, ali svakako je lijepo imati s obzirom na trenutne HDR igre postavke zahtijevaju skupe televizore i monitore spremne za HDR, kao i sposobna računala i specifične igre konzole. Uz Qualcomm Snapdragon 855, HDR u igrama će vjerojatno biti pristupačniji i praktičniji (bez kontrola na ekranu osjetljivom na dodir, naravno).
Novi Hexagon 690 DSP za AI radna opterećenja
Iako ga tvrtka izričito ne naziva "jedinicom za neuronsku obradu" u svojim marketinškim materijalima, radna opterećenja umjetne inteligencije također će imati koristi od novog i poboljšanog Hexagon 690 DSP-a. Qualcomm je tiho predstavio ove koprocesore prije mnogo generacija (s pravim predstavljanjem QDSP6 v6 uz 820), ali su ih tek nedavno počeli predstavljati kao neke od boljih SoC blokova za AI. Izvorno osmišljena za ubrzavanje radnih opterećenja obrade slika, arhitektura DSP-a—osobito s uključivanjem Hexagon Vector eXtensions (HVX)—postala je izvrsna za zadatke ML-a. DSP je više programibilan od hardvera s fiksnom funkcijom, dok još uvijek zadržava neke od performansi i prednosti učinkovitosti koje karakteriziraju procesorske blokove specifične za aplikaciju, uvelike ubrzavajući skalarne i vektorske operacije. To se pokazalo izvrsnim za algoritme za obradu slike koji se stalno mijenjaju i koji se mogu prenijeti na DSP, ali se također prirodno mogu podesiti radnim opterećenjima umjetne inteligencije. Hexagon DSP je a blagodat za strojno učenje na rubnim uređajima zahvaljujući izvrsnom višenitnom i paralelnom računanju na razini hardvera, sposobnom za rukovanje tisućama bitova vektorskih jedinica po ciklusu obrade, u usporedbi sa stotinama bitova prosječne CPU jezgre po ciklusu, i servisiranje višestrukog prijenosa sjednice.
Hexagon DSP posebno je prikladan za zadatke snimanja budući da može usmjeravati podatke izravno iz slikovnog senzora u lokalnu memoriju DSP-a (L2 Cache), zaobilazeći DDR memorijski kontroler uređaja. Google je, na primjer, koristio Hexagon DSP obradu slike za pokretanje HDR+ algoritama Pixela i Pixela 2, prije nego što je predstavio vlastiti Pixel Visual Core. Također, uređaji spremni za Hexagon ostvaruju najbolje rezultate s popularnim priključcima Google kamere, koje možete istražiti ovdje. Koristio se u radnim opterećenjima virtualne i proširene stvarnosti, slavno napajajući sada nepostojeći Projekt Tango na Lenovo Phab 2 Pro i ASUS ZenFone AR. Ipak, većina OEM-ova koji implementiraju Snapdragon vodeće uređaje koriste Hexagon DSP za obradu slike na ovaj ili onaj način, što možete provjeriti pomoću alata kao što su Snapdragon Profiler.
Dakle, što je novo s novim DSP-om? Hexagon 690 udvostručio je broj vektorskih akceleratora (HVX) s dva na četiri kako bi radili u tandemu s četiri skalarne niti, koje također imaju poboljšanu izvedbu od 20%. Povrh toga, Hexagon 690 donosi prvi akcelerator tenzora za mobilne uređaje s Heksagonski tenzorski akcelerator (HTA). Ovo je značajan dodatak: služi kao hardversko ubrzanje za skupo množenje matrice, i također integrira funkcije nelinearnosti (kao što su sigmoid i ReLU) na hardverskoj razini, dodatno ubrzavajući zaključak. Ove promjene DSP-a trebale bi se pretvoriti u bolje performanse glasovnog asistenta, od otkrivanja vrućih riječi do raščlanjivanja naredbi na uređaju, nudeći, na primjer, poboljšano poništavanje jeke i potiskivanje šuma. Qualcomm naglašava da pružaju potpunu heterogenu računalnu platformu koja omogućuje radnom opterećenju umjetne inteligencije da iskoristi CPU, GPU ili DSP, ili bilo koja kombinacija ta tri bloka -- riječima Garyja Brotmana iz Qualcomma, ovo to je "više od jedne jezgre, to je više od hardvera, to je kompletan sustav". Njihova četvrta generacija "Qualcomm AI Engine" ide dalje od hardvera, jer također nalazimo podršku za SDK za Snapdragon Neural Processing i Hexagon NN za pristup gore spomenute blokove, kao i Android NN API, te popularne ML okvire kao što su Caffe/Caffe 2, TensorFlow/Lite i ONNX (Open Neural Network Razmjena). Sve u svemu, Snapdragon 855 može ponuditi tri puta veće performanse sirove umjetne inteligencije svog prethodnika (i dva puta u usporedbi s Huaweijem), nadmašujući 7 trilijuna operacija u sekundi (TOP). Međutim, imajte na umu da se Qualcomm nastavlja fokusirati na heterogeno računalno rješenje umjesto fokusiranja na jedan namjenski blok.
Da biste saznali više o Hexagon DSP-u, pogledajte prošlogodišnji komad s pojedinostima o tome kako pomaže kod opterećenja umjetne inteligencije.
Ukratko, računalni paket Snapdragona 855 donosi neka od utjecajnijih poboljšanja iz godine u godinu koja smo vidjeli posljednjih godina. Spectra 380 ISP-CV, što smo obradili u posebnom članku, također donosi ogromna poboljšanja performansi i energetske učinkovitosti, omogućujući izvrsne nove značajke kao što je 4K 60FPS HDR video snimanje s portretni način rada ili zamjena pozadine (prilično fleksibilan!).
Kao što je objašnjeno u ovom članku, ova poboljšanja i nove značajke trebale bi se opipljivo osjetiti kroz korisničko iskustvo. Radujemo se Qualcomm Snapdragon 855 i uskoro ćemo ga moći detaljno testirati, stoga ostanite uz XDA-Developers za najnovije vijesti i analize o Snapdragon 855!