Introduzione
I processori Snapdragon di Qualcomm, sotto tutti i punti di vista, sono un incredibile successo e si trovano a bordo di oltre 1350 tra prodotti annunciati o disponibili. Di conseguenza, secondo Strategy Analytics, hanno raggiunto più della metà di tutto il fatturato fatto segnare dal comparto SoC nel terzo trimestre 2013.
La corsa degli Snapdragon è iniziata nel 2008, quando lo Snapdragon S1 è uscito dalla sua tana con il chip grafico Adreno - basato su tecnologia acquisita da AMD - e il core Scorpion, basato sul set di istruzioni ARMv7. Prodotto a 65 nanometri e con una frequenza massima di 1 GHz, lo Scorpion era un design personalizzato basato sull'architettura di riferimento ARM Cortex-A8. Negli anni successivi, gli Snapdragon S2, S3 e S4 sono stati aggiunti alla famiglia raggiungendo nuove vette prestazionali.
Poi, nel 2013, Qualcomm ha introdotto una nuova architettura chiamata Krait accoppiandola alla serie grafica Adreno 3xx per creare i SoC Snapdragon 400, 600 e 800. La soluzione di punta, lo Snapdragon 800, integra un core Adreno 330 (450 MHz) e un'architettura quad-core Krait 400 fino a 2.26 GHz. All'inizio di quest'anno, però, Qualcomm ha portato le frequenze persino più in alto con lo Snapdragon 801: 578 MHz per la GPU, fino a 2.45 GHz per la CPU e 465 MHz per l'ISP (dai 320 MHz dello Snapdragon 800).
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Il mercato mobile è altamente competitivo e se Qualcomm vuole rimanere testa di serie, deve continuare a evolversi. Il nuovo Snapdragon 805 ha una CPU Krait 450 più veloce, un nuovo modem Gobi 9x35 con supporto LTE Advanced CAT6 fino a 300 Mb/s e un IPS migliorato per ottenere immagini migliori. I dirigenti dell'azienda affermano che questo è il primo SoC mobile in grado di supportare un'esperienza di visione 4K. Per permettere tutto questo lo Snapdragon 805 ha una GPU Adreno 420 aggiornata, insieme a un bandwidth di memoria molto più alto.
CPU e memoria
La CPU Krait 450 nello Snapdragon 805 è l'ultima perla della famiglia Krait, ed è anche la soluzione di fascia alta a 32 bit finale nella roadmap di Qualcomm. Nel 2015 arriverà lo Snapdragon 810, una CPU a 64 bit basata sul set di istruzioni ARMv8. Per questo motivo non c'è alcun cambiamento significativo in Krait 450. Ha quattro core, ognuno con 4 KB + 4 KB cache L0 e 16 KB + 16 KB di cache L1, oltre che 2 MB di cache L2 condivisa. La CPU è un progetto personalizzato di Qualcomm - che come Apple ha la licenza ARM appropriata - con alcune similarità con il progetto ARM Cortex-A15.
È interessante notare come l'approccio di Qualcomm alla progettazione del chip differisca sia da ARM che da Apple. Con Krait Qualcomm ha implementato un'architettura semplificata con un'elevata frequenza. D'altra parte il processore Cyclone all'interno del SoC A7 sembra più una soluzione desktop quanto a execution width e complessità, ma opera a frequenze decisamente inferiori. Sia il throughput IPC che la frequenza del Cortex-A15 finiscono tra Krait e Cyclone.
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Krait hauna pipeline superscalare out-of-order speculative issue - una tecnica di ottimizzazione grazie a cui la CPU usa la branch prediction per indovinare il path che un programma può prendere ed esegue le istruzioni prima che siano necessarie - con 11 stadi integer, rispetto ai 15 stati del Cortex-A15. Mentre l'execution pipeline è out-of-order, gli stadi iniziali fetch/decodifica sono in-order. Il Krait 450 può ancora recuperare e decodificare tre istruzioni per ciclo di clock, ed eseguire fino a quattro istruzioni in parallelo. Per confronto il progetto Cyclone di Apple offre due volte l'IPC di Krait e può eseguire recupero/decodifica, esecuzione e ritiro per sei istruzioni per ciclo.
Cyclone ha inoltre un buffer più grande per il riordino delle istruzioni, che contiene fino a 192 micro-ops contro le 128 del'A15 e le solo 40 di Krait, il che in teoria dovrebbe permettere in minor numero di stalli e un uso più efficiente di questa pipeline. Anche se l'architettura Krait 450 e l'IPC fossero rimasti immutati, lo Snapdragon 805 avrebbe comunque offerto un piccolo incremento prestazionale rispetto al progetto Krait 400 grazie all'incremento della frequenza massima da 2.45 a 2.65 GHz (le frequenze pubblicizzate da Qualcomm sono arrotondate quasi fino a 100 MHz).
In questo momento probabilmente starete pensando che la situazione è molto simile alla transizione da Snapdragon 800 a 801. Quindi, perché si è passati al nome 805? La risposta parte da un'altra domanda. Dato che Krait 450 riusa la stessa architettura di base e il processo a 28 nm HPm del Krait 400, in che modo Qualcomm ha incrementato la frequenza di picco? Anche se non abbiamo potuto confermare la nostra tesi con l'azienda, è probabile che le tracce del circuito sul die siano state ottimizzate. Con un nuovo die ecco un nuovo nome.
Anche se lo Snapdragon 805 non offre alcun miglioramento delle prestazioni della CPU, fornisce un miglioramento elevato del bandwidth di memoria. Il SoC 805 accoppia un bus quad-channel a 32 bit con memoria LPDDR3-800 per un throughput di picco di 25,6 GB/s. Si tratta di due volte il bandwidth massimo dello Snapdragon 800 (12,8 GB/s) e circa il 70% in più dello Snapdragon 801 (14,9 GB/s). Inoltre è superiore anche all'Apple A7 e si avvicina a ciò che può fare un controller di memoria integrato in una CPU desktop relativamente moderna. Tutto questo bandwidth extra non è per la CPU, ma è riservato alla GPU Adreno 420.