Snapdragon 845 разбираем флагманский процессор

В конце 2017 года Qualcomm представила новый процессор Snapdragon 845, который впервые появился в марте этого года во флагмане Samsung Galaxy S9. По архитектуре он сильно отличается от своего предшественника Snapdragon 835. В сегодняшнем обзоре мы расскажем вам, чем именно.

Qualcomm Snapdragon 845 против 835
SoC	Snapdragon 845	Snapdragon 835
Процессор	4x Kryo 385 Gold (производный от A75) @ 2.8GHz 4x256KB L2   4x Kryo 385 Silver (производный от A55) @ 1.77GHz 4x128KB L2   2MB L3 in DSU	4x Kryo 280 Gold (производный от A73) @ 2.45GHz 2MB L2   4x Kryo 280 Silver (производный от A53) @ 1.90GHz 1MB L2
Видеоускоритель	Adreno 630	Adreno 540 @ 670/710MHz
Память	4x 16-bit CH @ 1866MHz LPDDR4x 29.9GB/s   3MB system cache	4x 16-bit CH @ 1866MHz LPDDR4x 29.9GB/s
Процессор изображений / камера	Dual 14-bit Spectra 280 ISP 1x 32MP or 2x 16MP	Dual 14-bit Spectra 180 ISP 1x 32MP or 2x 16MP
Кодеки	2160p60 10-bit H.265 720p480	2160p30 (2160p60 decode), 1080p120 H.264 & H.265
Встроенный модем	Snapdragon X20 LTE (Category 18/13)   DL = 1200Mbps 5x20MHz CA, 256-QAM   UL = 150Mbps 2x20MHz CA, 64-QAM	Snapdragon X16 LTE (Category 16/13)   DL = 1000Mbps 3x20MHz CA, 256-QAM   UL = 150Mbps 2x20MHz CA, 64-QAM
Технологический процесс	10nm LPP	10nm LPE

При первом взгляде на табличку можно подумать, что речь идет о tock-периоде, если бы речь шла о процессорах Intel. Qualcomm не перешла на более мелкий техпроцесс, но улучшила текущий.

Зато Snapdragon 845 получил обновления во многих подсистемах процессора. Разумеется, самым значимым и видимым изменением стал переход на ядра последнее поколения Kryo 385, которые основаны на Cortex A75 и A55. Также немаловажным стала новая организация кластера DinamiQ, которая подразумевает работу разных ядер в одном кластере. Получил значимое впервые за два года обновление видеоускоритель.

За пределами ядра процессорной архитектуры изменения не так драматичны, но все же важны для платформы в целом. Они включают модем X20, который может работать по стандарту LTE Cat. 18. Как процессор изображений, так и сигнальный процессор тоже претерпели изменения, что отразилось на качестве получаемых снимков и видео. Стоит упомянуть и процессор ИИ, и кодек Aqstic, которые не очень сильно выделялись компанией.

Snapdragon 845 - это первая система-на-чипе, построенная на новой кластерной технологии ARM DynamiQ. Разные ядра процессора теперь не хостятся в отдельных кластерных подсистемах, а интегрированы в один большой DinamiQ-кластер. Это изменение означает, что кластерный кэш, который раньше был L2-кэшем, стал L3-кэшем, а отдельные ядра получили по индивидуальному L2-кэшу. В случае со Snapdragon 845 мы имеем ядра Kryo 385 Gold, основанные на Cortex A75, заточенные под производительность и имеющие L2-кэш 256 Кб, и ядра Kryo 385 Silver, основанные на Cortex A55, заточенные под энергоэффективность и имеющие L2-кэш 128 Кб.

L3-кэш DSU (DynamiQ Shared Unit, динамический разделенный модуль) равен 2 Мб. На старте Snapdragon 845 рекламировался как поддерживающий три разных уровня напряжения и частот. К сожалению, на практике не удалось выяснить, относится ли третий уровень напряжения/частот к DSU или же он часть ядер процессора. Важной частью в экосистеме Android стал системный кэш - 3-мегабайтный кэш, который относится к контроллеру памяти и стоит выше экосистемы процессора.

Прогноз в росте скорости от Qualcomm оказался более консервативным, чем прогноз от самой ARM, и составил 25-30%. Но нужно иметь в виду, что было сделано много улучшений в микроархитектуре при переходе с A73 на A75, а также на 14% выросла максимальная частота (с 2,47 до 2,8 ГГц) у производительных ядер. Ниже приведены результаты теста Geekbench 4.

Geekbench 4 - Целые числа Один поток
	Snapdragon 845	Snapdragon 835	Улучшение, %
AES	1160 MB/s	942.5 MB/s	23.1%
LZMA	4.15 MB/s	2.98 MB/s	39.3%
JPEG	20.8 Mpixels/s	16.6 Mpixels/s	25.2%
Canny	32.1 Mpixels/s	24.9 Mpixels/s	28.8%
Lua	2.18 MB/s	1.75 MB/s	24.0%
Dijkstra	1.90 MTE/s	1.62 MTE/s	16.9%
SQLite	70.3 Krows/s	53.4 Krows/s	31.8%
HTML5 Parse	12.9 MB/s	8.97 MB/s	44.1%
HTML5 DOM	3.00 Melems/s	2.27 Melems/s	31.9%
Histogram Equalization	67.3 Mpixels/s	52.5 Mpixels/s	28.2%
PDF Rendering	66.4 Mpixels/s	48.5 Mpixels/s	37.0%
LLVM	321.2 functions/s	257.3 functions/s	24.8%
Camera	7.96 images/s	5.64 images/s	40.9%

Результаты целочисленных тестов показывают стабильное улучшение во всех подкатегориях. Прогнозы от Qualcomm сбылись в большинстве тестов. Такие тесты, как LZMA, парсинг HTML5, рендеринг PDF и тест камеры, показали рост около 40%. Среднее улучшение показателей составило около 31%. Если привести результаты тестов к частоте, то итоги окажутся более скудными: рост в этом случае составляет около 15%, что ниже наших ожиданий.

Geekbench 4 - Числа с плавающей запятой Один поток
	Snapdragon 845	Snapdragon 835	Улучшение, %
SGEMM	16.6 GFLOPS	11.4 GFLOPS	45.1%
SFFT	4.23 GFLOPS	2.86 GFLOPS	47.9%
N-Body Physics	1400 Kpairs/s	872.2 Kpairs/s	60.5%
Rigid Body Physics	8524.2 FPS	6130.5 FPS	39.0%
Ray Tracing	354.0 Kpixels/s	232.7 Kpixels/s	52.1%
HDR	11.9 Mpixels/s	8.31 Mpixels/s	43.2%
Gaussian Blur	34.5 Mpixels/s	23.9 Mpixels/s	44.3%
Speech Recognition	17.9 Words/s	13.6 Words/s	31.6%
Face Detection	752.4 Ksubs/s	532.8 Ksubs/s	41.2%

Тесты с плавающей запятой показали куда более серьезный рост, чем целочисленные тесты. Одно из самых больших изменений микроархитектуры A75 затронуло поток исполнения чисел с плавающей запятой, что, скорей всего, и стало причиной таких результатов. В среднем улучшение составило 45%. При приведении к частоте ускорение составляет 26%.

ARM утверждала, что ускорение в GeekBench4 составит до 34%, что, с поправкой на частоту, должно было бы превратиться в 52%, но этого не случилось. Мы исследовали материал компании и выяснили нестыковку: результаты тестов ARM были сделаны на симуляции ядра A75 с L2-кэшем объемом 512 Кб и L3-кэшем объемом 2 Мб. L3-кэш совпадает с тем, что стоит у Qualcomm, а вот L2-кэш у Snapdragon 845 меньше, что, естественно, должно было привести к падению производительности. Еще один момент касается подсистемы памяти процессора, который не учитывала ARM, но которая тоже сильно влияет на производительность.

В 2018 году Qualcomm столкнулась с сильной конкуренцией на поле мобильных процессоров. Улучшить Snapdragon 835, который хорошо был принят в прошлом году, было непростой задачей. Apple бросила перчатку со своим чипсетом A11, а Samsung представила Exynos 9810.

Все же, Qualcomm остается лидером на рынке. Snapdragon 845 повторит успех Qualcomm 835, поскольку не является его слегка причесанной копией, а по многим фронтам превосходит его. Но в целом Snapdragon 845 вызывает смешанные чувства. Мы ожидали больших перемен, но получили незначительные. Самый весовой прирост произошел при работе с загрузкой web-страниц, а особенно заметный - при работе видеоускорителя с 3D-графикой. ARM в данный момент работает над принципиально новой микроархитектурой, которая должна принести куда более значимые улучшения, но это случится не раньше 2019 года. Для многих Android-смартфонов 2018 год останется, скорей всего, годом сдержанных инноваций.