Эволюция чипов Apple на пути к A6. Следующий шаг — архитектура ARMv8

Последние данные говорят о том, что в процессоре A6 компания Apple применила разработанное ею собственное процессорное ядро (само собой, совместимое с набором инструкций архитектуры ARMv7s). Дополнительные данные неофициальных тестов Geekbench показывают, что это 2-ядерный чип с частотой 1 ГГц, который при этом демонстрирует примерно вдвое большую производительность, чем 2 ядра Cortex-A9 в чипе A5 с частотой 800 МГц, используемом в iPhone 4S.

Какой же путь проделала купертинская компания по сотрудничеству с ARM, чтобы в итоге создать процессор A6? Аналитик Линли Гвеннап (Linley Gwennap), возглавляющий компанию The Linley Group, подтвердил, что процессор A6 основан на собственном дизайне ядра CPU, созданном в недрах Apple, а заодно поделился основными вехами, по которым «яблочники» шли к созданию этого чипа.

Какие-то из этапов хорошо известны, другие освещались мало, и представляют некоторый интерес. Вот выдержка из аналитического отчёта:

StrongARM: интерес Apple к созданию собственного процессора начался приобретением в апреле 2008 года компании PA Semi за $278 млн. Часть команды ранее работала над энергоэффективными процессорами StrongArm под руководством исполнительного директора Дэна Добберпуля (Dan Dobberpuhl) в Digital Equipment (DEC) в 1990-х. Команда работала и над высокопроизводительными процессорами PowerPC под руководством Джима Келлера (Jim Keller) и Пита Баннона (Pete Bannon).

Лицензированием архитектуры ARM: Apple примерно через месяц после покупки PA Semi подписала негласное соглашение с ARM о лицензировании архитектур последней, дабы разрабатывать собственные ARM-совместимые процессоры, став одной из ряда компаний, получивших такое право.

Законы физики и производительность: Позже одна группа специалистов PA Semi начала работать над чипом Apple A4, использующем дизайн ядра ARM, а другая начала разрабатывать микроархитектуру для нового процессора. Аналитик отмечает, что изначально Стив Джобс (Steve Jobs) поставил очень высокую планку производительности такого чипа, но затем осознал, что те же законы физики, которые сдерживают развитие других процессоров, не позволят создать столь мощный процессор без ущерба энергоэффективности.

Увольнения: В марте 2010 года Дэн Добберпуль покинул компанию, а за ним ушли операционный директор PA Semi Лео Джозеф (Leo Joseph) и вице-президент по системным архитектурам Марк Хайтер (Mark Hayter) — из-за этого поползли слухи, что команда инженеров CPU распадается. Но в PA Semi господин Добберпуль занимался преимущественно бизнес-стороной дела, а господин Хайтер работал на уровне системы на чипе, а не CPU, так что эти потери для Apple были не столь значительны, как могло бы показаться.

Келлер, Баннон и Вильямс: Джим Келлер и Пит Баннон продолжали возглавлять разработку чипа Apple, когда в феврале 2010 года компания наняла также Герарда Вильямса (Gerard Williams), научного сотрудника ARM, который вёл техническую разработку ядер Cortex-A8 и Cortex-A15. Господин Вильямс стал главным инженером CPU в Apple, а Джим Келлер ушёл в AMD.

A6: К началу 2010 года команда завершила работу над CPU-микроархитектурой для чипа A6, и приступила к фазе физического дизайна. Чтобы улучшить свои возможности в данной сфере, Apple приобрела в апреле 2010 года компанию Intrinsity, занимающуюся проектированием чипов. Компания получила специалистов, работавших над дизайном высокоскоростных чипов и только что завершивших дело оптимизации процессора Samsung Hummingbird, который использовался в A4. Примерно год спустя A6 достиг стадии tape out, а первые образцы Apple получила прошлым летом. Массовое производство началось примерно в июне 2012 года.

Итак, каков будет следующий шаг Apple? Аналитик Линли Гвеннап полагает, что Apple необходимо разрабатывать, по аналогии с Intel, новую архитектуру процессоров не реже каждых двух лет. Он отметил, что в следующем своём процессоре Apple уже вполне вероятно реализует поддержку 64-битного набора инструкций ARMv8. По его словам, этот шаг состоится не ранее 2014 года, в 2013 же году Apple будет опираться на представленную в A6 архитектуру — возможно, выпустит 4-ядерный чип, оснастит его графикой нового поколения.

Кстати, появились и другие тесты iPhone 5, подтверждающие результаты Geekbench: ресурс Anandtech смог протестировать новый смартфон Apple в тестовом пакете JavaScript SunSpider 0.9.1. Результат оказался прекрасный — 914,7 мс.

SunSpider отличается тем, что хорошо демонстрирует проблемы с интерфейсом памяти в Cortex-A9. Intel изначально указала на этот недостаток Cortex-A9 — её процессор Medfield легко обходит другие чипы на основе ARM в пакете SunSpider. Но Apple, похоже, при разработке A6 уделила внимание и этому аспекту чипа. В результате — самое быстрое прохождение теста SunSpider на смартфоне, даже быстрее Intel Atom Z2460. Это немногое раскрывает об архитектуре A6 — за исключением того, что она имеет улучшенную подсистему кеша/памяти по сравнению с ARM Cortex A9.

Материалы по теме:

• Графика чипа Apple A6 - это PowerVR SGX 543MP3 с повышенной частотой?;
• В чипе Apple A6 используются не Cortex-A15/A9, а собственный дизайн ядра;
• За первые 24 часа предзаказано более двух миллионов iPhone 5;
• Фото дня: нью-йоркские гуляния у магазина Apple за 4 дня до продаж iPhone 5.

Источники:

• news.cnet.com, anandtech.com