Mediatek Helio X20 — в чем плюсы 10-ядерных SoC?

Компания Mediatek стала разработчиком первого десятиядерного процессора для мобильных устройств и опубликовала его официальные характеристики. Чип Helio X20 действительно получился интересным, хотя называть его революционным было бы преувеличением.

Частотный барьер вынуждает производителей увеличивать число физических или хотя бы логических ядер для достижения высокой производительности. Эта практика пришла из серверных технологий сначала в сегмент настольных компьютеров, а затем и мобильных гаджетов. На большинстве из них одновременно выполняется множество программ, поэтому распараллелить вычислительную нагрузку – вполне логичный шаг. Вот только сделать это можно по-разному.

3 кластера чипсета Helio X20
Три кластера в Helio X20

Проблема в том, что увеличение числа ядер приведёт к соразмерному повышению тепловыделения, а батарея будет разряжаться в разы быстрее. В смартфоне трудно разместить даже крохотные радиаторы. Ёмкостью же аккумулятора часто жертвуют ради тонкого дизайна. Помимо внедрения более тонкого технологического процесса (Helio X20 выполнен по нормам 20 нм), повышать энергоэффективность помогают архитектурные ухищрения.

Четыре года назад компания ARM представила свой вариант такого решения. Им стала гетерогенная архитектура мобильных процессоров под названием big.LITTLE. Её суть проста: если надо сделать больше ядер, то не обязательно использовать одинаковые. Достаточно взять только половину высокопроизводительных, а вторую использовать попроще и оставить её как вспомогательную. Всё равно на смартфонах обычно запущено множество фоновых процессов, которые не требуют большой скорости обработки.

С маркетинговой точки зрения это и вовсе идеальное решение. Объединив два дорогих и прожорливых ядра Cortex-A57 с парой простых Cortex-A53, удалось выпустить экономичный четырёхъядерный чип. Общую частоту ему указали по максимальному значению для A57, а уточнить ограничения младших ядер «забыли». Идея прижилась, и по такой формуле за последние годы вышли четырёх-, шести- и даже восьмиядерные процессоры. Теперь настала очередь десятиядерных, и это в большей степени решение маркетологов, чем инженеров.

Схема процессора Helio X20
Схема Helio X20

Дальнейшее развитие концепции получило название big.Medium.LITTLE. Как видно из названия, в архитектуре появился блок с промежуточной производительностью для более эффективного распределения нагрузки. Сами представители Mediatek в своих выступлениях проводят аналогию с числом передач у автомобиля.

Основная нагрузка при запуске ресурсоёмких программ в чипе Helio X20 приходится на два ядра Cortex-A72. Они были представлены в феврале как топовые и работают на частоте до 2,5 ГГц. Именно их наличие позволяет указывать данное значение в общих характеристиках нового процессора, сбивая с толку обывателей. Ещё восемь ядер в Helio X20 – это давно известные Cortex-A53, разделённые на два блока. Первый из них работает на частоте до 2,0 ГГц, а второй – до 1,4 ГГц.

Во многих играх и «тяжёлых» приложениях архитектура Helio X20 теоретически не даёт преимущества по сравнению со Snapdragon 620, у которого всего восемь ядер, но зато четыре из них (а не два) – Cortex-A72. Даже при меньшей частоте они обеспечивают более высокую суммарную производительность. Блоки с Cortex-A53 в обоих SoC используются в основном для обработки фоновых приложений.

Архитектура ядра Cortex-A53
Архитектура ядра Cortex-A53

Исключение из общей картины составляет выполнение программ с преобладанием итерационных процессов. Их в принципе нельзя распараллелить, поэтому Helio X20 выиграет за счёт более высокой частоты. В реальной многозадачной среде новый процессор тоже должен показать себя с лучшей стороны. Десятиядерная архитектура была создана как раз с целью обеспечить быстрый отклик и стабильную работу множества приложений одновременно.

Впрочем, десять ядер общего назначения не обеспечивают должной экономии энергии сами по себе. Для обработки данных от многочисленных сенсоров смартфона или планшета используется хаб, подключаемый к сигнальному процессору ARM Cortex-M4. Он отличается сверхнизким энергопотреблением и эффективно выполняет такие задачи, как смена ориентации экрана, его блокировка по сигналу от датчика приближения, активация управления голосовыми командами и улучшение качества звука во время разговора.

По плану оснащённые Helio X20 смартфоны и планшеты появятся в продаже к концу года. Они будут отличаться не только более высокой производительностью, но и функциональными особенностями. Среди них особенно выделяется модуль Wi-Fi 802.11ac (со скоростью передачи до 280 Мбит/с) и поддержка сразу трёх систем спутниковой навигации: GPS, ГЛОНАСС и Beidou.

Архитектура ядра Cortex-A72
Архитектура ядра Cortex-A72

Mediatek Helio X20 поддерживает обработку изображения со встроенной камеры с разрешением сенсора до 32 Мп. В устройствах премиум-класса она может быть двойной – тогда вторая используется для одновременной фотосъёмки во время видеозаписи или выполняет роль датчика глубины сцены. Это позволяет выполнять более точной и быструю фокусировку, и даже изменять зону резкости уже после съёмки – примерно так же, как в камерах Litro с технологией Focus later.

При фото- и видеосъёмке средствами чипа возможно использование фильтры постобработки, среди которых улучшенная поддержка добавлена в алгоритмы снижения яркостного и цветового шума, а также повышения резкости изображения. Чип умеет работать с цветом глубиной 10 бит и записывать видео с разрешением до 4K. Среди кодеков на аппаратном уровне у Helio X20 оптимизированы H.264, H.265 и VP9. Работа с ними потребует на 30% меньше энергозатрат, чем у предыдущей модели Helio X10.

Новая однокристальная система поддерживает устройства с дисплеями вплоть до разрешения WQXGA (2560×1600). Максимальная частота обновления для них составит 60 FPS, а для экранов FullHD (1920×1080) – 120 FPS.

Презентация Helio X20
Презентация Helio X20

Модем в Helio X20 может претендовать на рекорд по количеству поддерживаемых стандартов. Это LTE FDD/TDD R11 Cat-6 с 20+20 CA (300/50 Мбит/с), DC-HSPA+, TD-SCDMA, EDGE, CDMA2000 и 1x/EVDO Rev.A (SRLTE).

Тайваньская компания Mediatek не имеет собственных производственных мощностей, но это не мешает ей лидировать в сегменте бюджетных однокристальных систем и продавать миллионы чипов для гаджетов средней ценовой категории. С появлением в её арсенале экономичного десятиядерного процессора компания может существенно укрепить позиции и даже отвоевать часть рынка из начального уровня премиального сегмента.