Мобильные процессоры. Компания Samsung

:

Среди прочих производителей и разработчиков мобильных процессоров (о которых мы писали в статьях «Я знаю: мобильные процессоры ARM», «Я знаю: мобильные процессоры. Компания Intel» и «Я знаю: мобильные процессоры. Компания Qualcomm») особое положение занимает Samsung. Так происходит прежде всего потому, что южнокорейский гигант занимается производством одновременно чипсетов на архитектуре ARM и мобильных устройств, в которых они используются. В этой статье мы хотим ответить на вопросы, какие чипсеты можно найти в линейке Exynos, где она берёт начало и в чём выгода Samsung в производстве собственных чипов. Чтобы иметь представление о положении дел на рынке чипсетов на текущий момент и разбираться в используемых терминах, рекомендуем ознакомиться с первым материалом из серии – «Я знаю: мобильные процессоры. Вводная часть».

Ранние процессоры Samsung

Несмотря на то, что линейка чипсетов Samsung под названием Exynos приобрела широкую известность только в последние годы, свой первый процессор компания выпустила ещё в далёком 2000 году. Это был ARMv4 процессор S3C44B0, выполненный по 0,25-микрометровому техпроцессу. Он обладал всего одним ядром ARM7 c тактовой частотой 66 МГц и не имел GPU – только выделенный контроллер для управления ЖК-дисплеем.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Своё применение чипсет нашёл в недорогом медиаплеере под названием Juice Box, также обладавшим 2 или 8 МБ оперативной и таким же объемом внутренней памяти.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Следующий процессор Samsung под названием S3C2410, выполненный по 0,18-микрометровому техпроцессу, уже поддерживал набор команд ARMv5 и применялся в более “серьёзных” устройствах, к примеру, КПК под управлением Windows Mobile, таких как HP iPAQ H1930, показанном на изображении выше. Этот чипсет работал с тактовой частотой 200/266 МГц и имел единственное ядро ARM9.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Нельзя также не отметить процессор Samsung S5L8900 (1 ядро ARM11 с тактовой частотой 412 МГц и поддержкой команд ARMv6), который использовался в целом ряде первых мобильных устройств Apple, начиная с 2007 года - Apple iPhone, Apple iPhone 3G, Apple iPod Touch 1G и Apple iPod Touch 2G.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Одним из первых устройств Samsung, который компания оснастила собственным процессором, стал Android-смартфон с QWERTY-клавиатурой Samsung GT-i5510 Galaxy 551. Этот гаджет получил чипсет Samsung S3C6410 с одним ядром ARM11 на частоте 667 МГц.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Этот раздел нашей статьи завершается процессором Samsung S5PC100, обладающим сразу несколькими особенности по сравнению с предыдущими представителями линейки. Во-первых, в Samsung S5PC100 используется ядро из новой линейки ARM - Cortex-A8 с тактовой частотой 667/833 МГц. Во-вторых, чипсет впервые для Samsung получил полноценный графический 3D-ускоритель - PowerVR SGX535. Ну и в-третьих, в этом чипсете также впервые используется новый тип оперативной памяти - LPDDR2 (DDR2 с низким энергопотреблением). Также произошёл скачок в версии архитектуры - чипсет S5PC100 получил поддержку актуального на данный момент времени набора команд ARMv7, но техпроцесс остался без изменений - 65 нанометров. Интересно, что процессор с таким количеством новшеств использовался не в устройствах Samsung, а в двух гаджетах Apple - iPhone 3GS и iPod Touch 3G. Вдобавок скажем, что Samsung занимается производством процессоров для Apple и по сей день, но в последнее время яблочная компания отказалась от использования чипов Exynos с ядрами Cortex и перешла на собственные ядра Swift.

 

Линейка Exynos: процессоры 3-4 поколения

В 2010 году южнокорейская компания выпускает новый процессор - Samsung S5PC110 с кодовым именем Hummingbird. Именно этот чипсет стал первым из новой линейки Exynos и позже был переименован в Samsung Exynos 3110. Процессор с одним ядром ARM Cortex-A8, работающим на тактовой частоте 1 ГГц, был выполнен по новому 45-нанометровому техпроцессу и оснащался графическим ускорителем PowerVRSGX540.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Своё применение процессор нашёл в самых разных устройствах компании, но, прежде всего, конечно же, в смартфоне Samsung Galaxy S, первом из “флагманской” линейки южнокорейского производителя.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

В следующем флагмане Samsung - Galaxy S II, который приобрёл значительную популярность по всему миру, появился процессор Exynos 4210. Чипсет первым среди решений Samsung получил два ядра ARM Cortex-A9, которые работали на тактовой частоте 1,2 ГГц, а графический ускоритель с PowerVR был заменён на Mali-400 MP4. Этот же процессор был использован в таких устройствах как Samsung Galaxy Note и Meizu MX, а позже был выпущен улучшенный чипсет Exynos 4212, отличавшийся от оригинального 32-нанометровым техпроцессом и частотой 1,5 ГГц. Он применялся, к примеру, в планшете Samsung Galaxy Tab 3 8.0.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Новый 2012 год, новый флагман под названием Galaxy S III и очередной рывок вперёд для процессоров Exynos: чипсет, который получил этот смартфон, был создан на основе четырёх ядер ARM Cortex-A9, которые могли работать на максимальной тактовой частоте 1,8 ГГц. С другой стороны, это едва ли не единственное новшество в Exynos 4412: по 32-нм техпроцессу уже раньше был выполнен Exynos 4212, а GPU ARM Mali-400 MP4 появился и вовсе в Exynos 4210.

 

Линейка Exynos: процессоры 5 поколения

В конце 2012 года было представлено пятое поколение процессоров Samsung. Первым чипсетом новой серии стал Exynos 5250 с использованием двух ядер ARM Cortex-A15 MPCore на тактовой частоте 1,7 ГГц и графического ускорителя ARM Mali-T604. Общим для всех процессоров нового поколения из линейки Exynos стал переход на 28-нанометровый техпроцесс.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Однако, нам куда интереснее не этот процессор (который, к слову, использовался в планшете Samsung Nexus 10), а следующий чипсет Exynos пятого поколения - Exynos 5410, более известный всему миру как первый Exynos 5 Octa. Этот тот самый “восьмиядерный” чип, который используется в смартфоне Samsung Galaxy S IV с номером модели GT-i9500. Важно отметить, что именно Samsung стал первым производителем чипсетов на архитектуре ARM big.LITTLE - подробно о ней мы писали в статье “Я знаю: мобильные процессоры. Компания ARM”, а сейчас лишь повторимся, что Exynos 5410 работает по оригинальной схеме big.LITTLE, то есть, с использованием миграции между ядрами. Это значит, что все 8 ядер в этом процессоре не могут работать одновременно: либо 4 производительных ядра Cortex-A15 на частоте 1,6 ГГц, либо 4 энергосберегающих ядра Cortex-A7 на частоте 1,2 ГГц. В целом, решение использовать в одном чипсете сразу 8 ядер является скорее попыткой решения проблемы малого времени автономной работы современных смартфонов, нежели способом увеличить производительность гаджета.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Развитием чипсета Exynos 5410 стал последний на сегодня процессор Samsung - Exynos 5420. Он не поменял маркетинговое название Exynos 5 Octa, но использует совершенное другую схему работы - big.LITTLE MP или гетерогенный мультипроцессинг. В зависимости от нагрузки этот режим позволяет включать в работу произвольные ядра, в том числе, делает возможной одновременную работу всех ядер. Также в Exynos 5410 были немного повышены частоты ядер - до 1,9 ГГц для Cortex-A15 и до 1,3 ГГц для Cortex-A7, а также используется более мощный графический ускоритель - ARM Mali-T628 MP6.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Как и в Exynos 5410, в Exynos 5420 применён новый тип оперативной памяти - LPDDR3. Сам же процессор используется в таких устройствах как смартпэд Samsung Galaxy Note 3 с номером модели SM-N900 и планшет Samsung Galaxy Note 10.1 (2014).

Наглядно развитие процессоров Samsung в целом и линейки Exynos в частности, а также основные характеристики чипсетов можно увидеть в таблице:

Модель

Набор команд

Ядро (CPU)

Тактовая частота

Графический ускоритель (GPU)

Тип оперативной памяти

Год выхода в продажу

S3C44B0

ARMv4

1 ядро ARM7TDMI

66 МГц

Контроллер LCD

2000

S3C2410

ARMv5

1 ядро ARM9 (ARM920T)

200/266 МГц

Контроллер LCD

2003

S3C2440

ARMv5

1 ядро ARM9 (ARM920T)

300/400 МГц

Контроллер LCD

2004

S3C2443

ARMv5

1 ядро ARM9 (ARM920T)

400/533 МГц

Контроллер LCD

iSRAM

2007

S3C2450

ARMv5

1 ядро ARM9 (ARM926EJ)

400/533 МГц

Ускоритель 2D-графики

SRAM

2008

S3C2416

ARMv5

1 ядро ARM9 (ARM926EJ)

400 МГц

Ускоритель 2D-графики

SRAM

2009

S5L8900

ARMv6

1 ядро ARM11

412 МГц

PowerVR MBX Lite

eDRAM

2007

S3C6410

ARMv6

1 ядро ARM11

533/667/800 МГц

Ускоритель 2D/3D-графики

DDR

2009

S5PC100

ARMv7

1 ядро ARM Cortex-A8

667/833 МГц

PowerVR SGX535

LPDDR2, DDR2

2009

Exynos 3110

ARMv7

1 ядро ARM Cortex-A8

1 ГГц

PowerVR SGX540

LPDDR2, DDR2

2010

Exynos 4210

ARMv7

2 ядра ARM Cortex-A9

1,2 ГГц

ARM Mali-400 MP4

LPDDR2, DDR2, DDR3

2011

Exynos 4212

ARMv7

2 ядра ARM Cortex-A9

1,5 ГГц

ARM Mali-400 MP4

LPDDR2, DDR2, DDR3

2011

Exynos 4412

ARMv7

4 ядра ARM Cortex-A9

1,4-1,8 ГГц

ARM Mali-400 MP4

LPDDR2, DDR2, DDR3

2012

Exynos 5250

ARMv7

2 ядра ARM Cortex-A15 MPCore

1,7 ГГц

ARM Mali-T604

LPDDR2, DDR2, DDR3

2012

Exynos 5 Octa (5410)

ARMv7

4 ядра  ARM Cortex-A15 и 4 ядра ARM Cortex-A7

1,6 ГГц и 1,2 ГГц

PowerVR SGX 544MP3

LPDDR3

2013

Exynos 5 Octa (5420)

ARMv7

4 ядра ARM Cortex-A15 и 4 ядра ARM Cortex-A7

1,9 ГГц и 1,3 ГГц

ARM Mali-T628 MP6

LPDDR3

2013

 

Samsung Exynos на рынке процессоров

Несмотря на то, что выше в качестве примеров устройств, в которых используются процессоры линейки Exynos, в основном упоминались только смартфоны и планшеты компании Samsung, эти чипсеты можно найти и в устройствах сторонних производителей. Если раньше процессоры Samsung использовались в КПК и коммуникаторах таких компаний, как HP, Asus, E-Ten (ныне поглощена Acer) и Apple, то сейчас эти чипсеты можно найти и в гаджетах Meizu, Highscreen и некоторых других менее известных компаний. В качестве примера топового смартфона с процессором Exynos от стороннего производителя можно привести Meizu MX3, получивший Exynos 5 Octa (5410).

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Что же выигрывает Samsung, самостоятельно выпуская процессоры и устанавливая их в собственные смартфоны? Ведь другие крупные производители (в качестве максимум ещё одного исключения можно назвать разве что Huawei), как известно, предпочитают использовать решения компаний вроде , Qualcomm, Intel или Nvidia, выпуск и разработка чипсетов для которых является основным видом деятельности. Но Samsung можно без тени сомнения назвать самым большим по объёмам продаж производителем устройств под управлением операционной системы Android, поэтому компания старается минимизировать влияние на неё со стороны других вендоров. Вряд ли кто-нибудь возьмётся сказать точно, но, скорее всего, это и есть основная причина того, что Samsung старается оснащать свои флагманские устройства (причём речь идёт не только о смартфонах и планшетах, но ещё и о хромбуках - ноутбуках на базе Chrome OS от Google) процессорами Exynos собственного производства.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

До выхода в продажу смартфона Samsung Galaxy S IV такая схема не вызывала у компании никаких затруднений, но после решения использовать архитектуру ARM big.LITTLE производитель столкнулся с проблемой невозможности обеспечить достаточные объёмы производства чипсетов нового поколения. К тому же, в 2013 году оба процессора Exynos 5 Octa (5410 и 5420) обладали серьёзным для топовых смартфонов недостатком - не имели поддержки высокоскоростных LTE-сетей. Это вынудило Samsung выпустить смартфон Galaxy S IV сразу в двух версиях - с процессором Samsung Exynos 5410 и Qualcomm Snapdragon 600 (на самом деле, различных версий гаджета было больше, но на международном рынке, в основном, были представлены эти модели, а остальные не отличались процессорами). Позже аналогичная ситуация повторилась и со смартпэдом Galaxy Note 3, который можно купить как с чипсетом Exynos 5420, так и с Qualcomm Snapdragon 800.

Мобильные процессоры. Компания Samsung

Всё это породило немало споров о том, какая из двух версий того или иного устройства лучше. Изначально, сразу после выпуска Samsung Galaxy S IV, подавляющее большинство пользователей отдавали предпочтение версии смартфона с чипсетом от Qualcomm из-за того, что модель на Exynos 5 Octa испытывала множество проблем с производительностью и корректной работой даже предустановленных приложений. Однако спустя определённое время, благодаря доработке Samsung программного обеспечения гаджета, разница между чипсетами потихоньку нивелировалась, а после выпуска Galaxy Note 3 все смогли убедиться, что модель SN-N900 ничуть не хуже SN-N9005 ни по функциональности (если не брать в расчёт отсутствие LTE), ни по производительности. Несмотря на это, различия между версиями смартпэда всё же есть, и мы не обошли этот вопрос стороной, подготовив материал “Видеотест Galaxy Note 3: Snapdragon 800 против Exynos 5 Octa”.

 

Заключение

Samsung на данный момент не имеет большой доли рынка мобильных процессоров, и, похоже, не ставит перед собой задачу захватить рынок, но, тем не менее, создаёт вполне конкурентоспособные чипсеты, которые иногда оказываются уникальными в своём роде (напомним, именно Samsung первой представила процессор на архитектуре ARM big.LITTLE). И кроме “политического” преимущества в виде уже упомянутого уменьшения зависимости от сторонних производителей процессоров, чипсеты Exynos имеют ещё одну немаловажную роль - зачастую они выступают в виде маркетинговой фишки, которую Samsung рекламирует при анонсе нового смартфона, или даже до анонса - Exynos 5 Octa 5410 был представлен в январе 2013 года на выставке CES.

На данный момент мы не знаем, собирается ли Samsung наращивать объёмы производства своих процессоров и вести переговоры с производителями смартфонов об установке своих чипсетов в продукцию других компаний, но гигант однозначно продолжит курс на развитие идеи big.LITTLE в линейке Exynos и уже в начале 2014 года должен представить собственные 64-битные процессоры с набором инструкций ARMv8. Вполне возможно, именно они сыграют немаловажную роль в развитии Android и программ для этой ОС в новом направлении.

 

Автор текста: Владимир Терехов