Apple Ax

Компания Apple разработала серию систем на кристалле (SoC, СнК) Ax для собственных мобильных устройств iPod, iPad, iPhone и телевизионной приставки Apple TV. В этих системах используются микропроцессорные ядра с архитектурой ARM.

Apple A4

Основная статья: Apple A4

Apple A4 является микросборкой типа package on package (PoP), разработанной Apple и производящейся компанией Samsung.^[1] В основе чипа лежит микропроцессорное ядро общего назначения ARM Cortex-A8 и графический сопроцессор PowerVR.^[2] A4 был представлен публике в 2010 году как основной процессор планшетного компьютера Apple iPad;^[3] позже также был использован в смартфоне iPhone 4,^[4] четвертом поколении музыкальных плееров iPod Touch и во втором поколении Apple TV. Во втором поколении планшетов iPad, выпущенных в следующем году, чип был заменен на Apple A5.

Apple A4 использует ядро с архитектурой ARM.^[5] Первая версия работала на частоте 1 ГГц (в iPad) и содержала ядро ARM Cortex-A8 вместе с GPU PowerVR SGX 535^[3][6][7][8], изготовлялась на 45-нм техпроцессе Samsung.^[9] При установке в iPhone 4 и iPod Touch (четвертого поколения) тактовая частота была снижена до 800 МГц; тактовая частота чипа, использованного в Apple TV не уточнялась.

Считается, что производительность ядра Cortex-A8, примененного в A4, была увеличена компанией Intrinsity (которая в апреле 2010 года была приобретена Apple за 120 миллионов долларов США)^[10][11] в сотрудничестве с Samsung.^[12] Полученное ядро, названное «Samsung Hummingbird», может работать на значительно более высоких тактовых частотах, чем другие реализации Cortex-A8, оставаясь при этом полностью совместимым.^[13] Среди других улучшений стоит отметить увеличенный кэш L2. Такое же ядро Cortex-A8 использовалось в СнК Samsung S5PC110A01.^[14][15] Видеоускоритель SGX535 в A4 потенциально может обрабатывать 35 миллионов полигонов в секунду и 500 миллионов пикселей в секунду.^[16]

Кристалл процессора A4 не содержит оперативной памяти, но может использоваться в микросборках PoP. В iPad и iPod Touch 4го поколения^[17] и в Apple TV^[18] 2го поколения на процессор установлено два кристалла памяти DDR SDRAM с малым энергопотреблением объемом в 128 мегабайт каждый (256 мегабайт всего). В iPhone 4 использовалось два кристалла по 256 МБ (всего 512 МБ).^[19][20][21] Оперативная память подключалась к процессору по 64-разрядной шине ARM AMBA 3 AXI. Новая шина имеет в два раза большую ширину, чем шины, использовавшиеся ранее в основанных на ARM 11 и ARM 9 устройствах Apple. Это потребовалось из-за более высоких требований графики в iPad.^[22]

Apple A5

Основная статья: Apple A5

Apple A5 представляет собой микросборку package on package (PoP), разработанную Apple и производимую Samsung^[23]. Процессор был представлен как часть планшетного компьютера iPad 2 в марте 2011 года,^[24] а затем смартфона iPhone 4S. (Последовательность обновлений совпала с таковой для A4: сначала в iPad, затем в iPhone 4 и потом в iPod touch.^[25])

Процессор A5 содержит два ядра ARM Cortex-A9^[26] с поддержкой SIMD-расширений NEON, и двухядерный графический ускоритель PowerVR SGX543MP2, с производительностью 70-80 миллионов полигонов в секунду и темпом заливки пикселей в 2 миллиарда в секунду. Apple указала тактовую частоту A5 в 1 ГГц на странице технических спецификаций iPad 2,^[27] хотя возможная динамическая подстройка частоты для экономии заряда батареи.^[26][28] Процессор, использованный в iPhone 4S работает на частоте 800 МГц.

Apple объявила, что процессор A5 в 2 раза более производителен чем A4, и что встроенный графический ускоритель имеет до 9 раз более высокую производительность. Микросборка A5 содержит 512 мегабайт оперативной памяти LP DDR2.^[29] Стоимость процессоров A5 на момент начала производства оценивается на 75 % выше стоимости A4.^[30]

Изначально производился по техпроцессу 45 нм (модель S5L8940). Объявленные 7 марта 2012 года Apple TV третьего поколения и обновленная версия iPad 2 (обозначаемая iPad2,4) содержат более новую 32 нм модель процессора A5. Одно из ядер чипа отключено в Apple TV.^[31][32] На корпусе процессора имеется метка APL2498, в программном обеспечении чип имеет обозначение S5L8942. Вариант на 32 нм позволяет на 15 % дольше использовать веб-браузер, на 30 % дольше играть в 3D игры и примерно на 20 % дольше просматривать видео от одного заряда батареи, по сравнению с 45-нм моделью.^[33]

Apple A5X

Основная статья: Apple A5X

Apple A5X был анонсирован 7 марта 2012 вместе с 3-м поколением планшетных компьютеров iPad 3. Данная система на кристалле имеет четырехядерный графический ускоритель PowerVR SGX543MP4 вместо ранее использовавшегося двухядерного. Также используется четырёхканальный контроллер оперативной памяти, который предоставляет пропускную способность до 12.8 ГБ/с, примерно в три раза более высокую чем в A5. Из-за новых ядер графики и каналов памяти кристалл имеет очень большую площадь, 163 mm², что, к примеру, в два раза больше чем у Nvidia Tegra 3.^[34] Большую часть площади занимает графический сопроцессор. Тактовые частоты двух ядер ARM Cortex-A9 остались на уровне в 1 ГГц, как и в A5.^[35] В отличие от предыдущих процессоров, оперативная память в системах на базе A5X устанавливается в виде отдельных микросхем, а не как часть микросборки PoP.^[36]

Apple A6

Основная статья: Apple A6

Процессор Apple A6 был анонсирован 12 сентября 2012 года одновременно с iPhone 5. Он имеет на 22 процента меньшую площадь, в два раза более быстрый графический ускоритель и потребляет меньше энергии чем Apple A5 изготовленный по технологии 45 нм.^[37] Процессор использует модифицированный набор команд ARMv7s^[38], и это означает, что процессорное ядро является не лицензируемым ядром ARM, а собственной разработкой, сходной с ARM Cortex. Аналогичные ядра проектирует Qualcomm (СнК Snapdragon, ядро Krait). Поддержка расширений VFPv4 позволяет предположить что процессорное ядро относится к классу Cortex-A15. Графический ускоритель — трехядерный PowerVR SGX543MP3 на частоте 266 МГц.

Apple A6X

Основная статья: Apple A6X

Процессор Apple A6X был представлен вместе с iPad 4 поколения в октябре 2012 года. Он использует два ядра Swift, как и A6, но, в отличие от него работает на более высоких тактовых частотах - до 1,4 ГГц и имеет 4-х ядерный графический ускоритель модели PowerVR SGX554MP4.^[39]

Список СнК Apple Ax

Название	Модель	Изображение	Техпроцесс	Площадь кристалла	Набор инструкций	CPU	Кеш процессора	GPU	Технология памяти	Представлен	Используется в устройствах
A4	APL0398		45 нм	53.3 мм²	ARMv7	0.8-1.0 ГГц, одно ядро ARM Cortex-A8	L1: 32 кБ инструкций + 32 кБ данных, L2: 512 кБ	PowerVR SGX535 @ 200—250 МГц (1.6-3.2 sp GFLOPS)[40]	32-битная двухканальная 200 МГц LPDDR (3.2 ГБ/с)	Март 2010	iPad iPhone 4 iPod Touch (4ое поколение) Apple TV (2ое поколение)
A5	APL0498		45 нм	122.2 мм²		0.8-1.0 ГГц, два ядра ARM Cortex-A9	L1: 32 кБ инструкций + 32 кБ данных, L2: 1 МБ[41]	PowerVR SGX543MP2 (два ядра) @ 200—250 МГц (12.8-16 sp GFLOPS)[40]	32-битная двухканальная 400 МГц LPDDR2 (6.4 ГБ/с)	Март 2011	iPad 2 iPhone 4S
	APL2498		32 нм HKMG	69.6 мм²		0.8-1.0 ГГц два ядра ARM Cortex-A9 (одно ядро отключено в Apple TV)		PowerVR SGX543MP2 (два ядра) @ 200—250 МГц (12.8-16 sp GFLOPS)[40]	32-битная двухканальная 400 МГц LPDDR2 (6.4 ГБ/с)	Март 2012	Apple TV (3ее поколение) iPad 2 (iPad2,4) iPod Touch (5ое поколение) iPad Mini
A5X	APL5498		45 нм	165 мм²[34]		1.0 ГГц, два ядра ARM Cortex-A9		PowerVR SGX543MP4 (4 ядра) @ 250 МГц (32 sp GFLOPS)[40]	32-битная четырехканальная 400 МГц LPDDR2[42] (12.8 ГБ/с)	Март 2012	iPad (3ее поколение)
A6	APL0598		32 нм HKMG[43]	96.7 мм²[43]	ARMv7s	1.3 ГГц[44], два ядра Apple Swift[45]		PowerVR SGX543MP3 (три ядра) @ 266 МГц (25.5 sp GFLOPS)[46]	32-битная двухканальная 533 МГц LPDDR2[47] (более 8.5 ГБ/с)	Сентябрь 2012	iPhone 5
A6X	APL5598		32 нм HKMG[48]	123 мм²[48]	ARMv7s	1,4 ГГц[39] два ядра Apple Swift[49]		PowerVR SGX554MP4 (4 ядра), @ > 280 МГц (76.8 sp GFLOPS)[39]	32-битная 4 канальная память LPDDR2[48]	Октябрь 2012	iPad 4

Сходные платформы

• Atom (Intel)
• Exynos (Samsung)
• NovaThor (ST-Ericsson)
• OMAP (Texas Instruments)
• Tegra (Nvidia)
• Snapdragon (Qualcomm)
• K3 (HiSilicon)

См. также

• Allwinner
• ARM Cortex-A9 MPCore
• PowerVR SGX GPU (использовались в iPhone 3GS и iPod touch 3го поколения)
• PWRficient, процессор, разработанный в P.A. Semi, компании, которую Apple приобрела для разработки собственных ARM-ядер
• Rockchip

Примечания

1. ↑ Clark, Don Apple iPad Taps Familiar Component Suppliers - WSJ.com. Online.wsj.com (5 апреля 2010). Проверено 15 апреля 2010.
2. ↑ iPad - It's thin, light, powerful, and revolutionary. Apple. Архивировано из первоисточника 6 июля 2010. Проверено 7 июля 2010.
3. ↑ ^{1 2} Apple (2010-01-27). Apple Launches iPad. Пресс-релиз. Архивировано из первоисточника 30 января 2010. Проверено 2010-01-28.
4. ↑ iPhone 4 design. Apple (6 июля 2010).
5. ↑ Vance, Ashlee. For Chip Makers, the Next Battle Is in Smartphones (21 февраля 2010). Архивировано из первоисточника 25 февраля 2010. Проверено 25 февраля 2010.
6. ↑ Wiens, Kyle conclusion from both hard and software analysis it uses an ARM Cortex-A8 core. Ifixit.com (5 апреля 2010). Архивировано из первоисточника 18 апреля 2010. Проверено 15 апреля 2010.
7. ↑ iPad — Technical specifications and accessories for iPad. Apple. Архивировано из первоисточника 30 января 2010. Проверено 28 января 2010.
8. ↑ Melanson, Donald iPad confirmed to use PowerVR SGX graphics. Engadget (23 февраля 2010).
9. ↑ Chipworks Confirms Apple A4 iPad chip is fabbed by Samsung in their 45-nm process. Chipworks.
10. ↑ Linley Gwennap How Apple Designed Own CPU For A6. The Linley Group (15-09-2012).
11. ↑ Stokes, Jon Apple purchase of Intrinsity confirmed. Ars Technica (28 апреля 2010). Архивировано из первоисточника 28 апреля 2010. Проверено 28 апреля 2010.
12. ↑ Merritt, Rick Samsung, Intrinsity pump ARM to GHz rate. EETimes.com. Проверено 23 апреля 2010.
13. ↑ Keizer, Gregg Apple iPad smokes past the iPhone 3GS in speed. PC World (6 апреля 2010). Архивировано из первоисточника 20 апреля 2010. Проверено 11 апреля 2010.
14. ↑ Apple's A4 dissected, discussed...and tantalizing. EETimes.com (16 June 2010). Проверено 7 июля 2010.
15. ↑ Microsoft PowerPoint - Apple A4 vs SEC S5PC110A01 (PDF). Архивировано из первоисточника 4 июля 2010. Проверено 7 июля 2010.
16. ↑ Apple iPad 2 GPU Performance Explored: PowerVR SGX543MP2 Benchmarked - AnandTech :: Your Source for Hardware Analysis and News. AnandTech. Архивировано из первоисточника 18 марта 2011. Проверено 15 марта 2011.
17. ↑ Teardown of Apple's 4th-gen iPod touch finds 256MB of RAM. Appleinsider.com (8 сентября 2010). Архивировано из первоисточника 11 сентября 2010. Проверено 10 сентября 2010.
18. ↑ Apple TV 2nd Generation Teardown. iFixit (30 сентября 2010). Архивировано из первоисточника 2 января 2011. Проверено 4 января 2011.
19. ↑ Apple reveals iPhone 4 has 512MB RAM, doubling iPad - report. Appleinsider.com (17 июня 2010). Архивировано из первоисточника 4 июля 2010. Проверено 7 июля 2010.
20. ↑ A Peek Inside Apple’s A4 Processor. iFixit (5 апреля 2010).
21. ↑ Greenberg, Marc Apple iPad: no LPDDR2?. Denali (9 апреля 2010).
22. ↑ Merritt, Rick iPad equipped to deliver richer graphics. EE Times Asia (9 апреля 2010). Проверено 14 апреля 2010.
23. ↑ Updated: Samsung fabs Apple A5 processor. EETimes.com (March 12, 2011). Проверено 15 марта 2011.
24. ↑ Apple Announces iPad 2 with New Design, Faster A5 Processor.
25. ↑ iPhone 5 expected to have same A5 chip as iPad 2. Macworld.co.uk. Проверено 25 января 2012.
26. ↑ ^{1 2} Apple iPad 2 Preview - AnandTech :: Your Source for Hardware Analysis and News. AnandTech. Проверено 15 марта 2011.
27. ↑ iPad - View the technical specifications for iPad. Apple. Архивировано из первоисточника 16 марта 2011. Проверено 15 марта 2011.
28. ↑ Inside Apple's iPad 2 A5: fast LPDDR2 RAM, costs 66% more than Tegra 2. AppleInsider. Проверено 15 марта 2011.
29. ↑ Apple iPad 2 feature page. Apple.com. Архивировано из первоисточника 16 марта 2011. Проверено 15 марта 2011.
30. ↑ Pascal-Emmanuel Gobry It Costs $326.60 To Make An iPad 2 — Why That Matters. Business Insider, Inc. (14 March 2011). Проверено 14 марта 2011.
31. ↑ Single-core A5 CPU in new 1080p Apple TV doubles RAM to 512MB
32. ↑ Update – 32-nm Apple A5 in the Apple TV 3 – and an iPad 2!. http://www.chipworks.com. Chipworks (11 апреля 2012). Проверено 12 апреля 2012.
33. ↑ AnandTech — The iPad 2,4 Review: 32nm Brings Better Battery Life
34. ↑ ^{1 2} AnandTech — Apple A5X Die Size Measured: 162.94mm², Samsung 45nm LP Confirmed
35. ↑ AnandTech — The Frequency of Apple A5X in the New iPad Confirmed: Still Running at 1GHz
36. ↑ iFixit teardown of the 3rd generation iPad.. iFixit.
37. ↑ Apple: A6 chip in iPhone 5 has 2x CPU power, 2x graphics performance, yet consumes less energy
38. ↑ Lal Shimpi, Anand The iPhone 5's A6 SoC: Not A15 or A9, a Custom Apple Core Instead. AnandTech (September 15, 2012). Проверено 15 сентября 2012.
39. ↑ ^{1 2 3} iPad 4 GPU Performance Analyzed: PowerVR SGX 554MP4 Under the Hood // Anandtech, Anand Lal Shimpi, 02-11-2012 "A6X ... integrates two of Apple's new Swift cores running at up to 1.4GHz... The A6X moves to a newer GPU core: the PowerVR SGX 554."
40. ↑ ^{1 2 3 4} Lal Shimpi, Anand The iPhone 5 Performance Preview. AnandTech (Sep, 2012). Проверено 24 октября 2012.
41. ↑ iPhone 5 Benchmarks Appear in Geekbench Showing a Dual Core, 1 GHz A6 CPU
42. ↑ AnandTech — The Apple iPad Review (2012)
43. ↑ ^{1 2} Apple A6 Teardown
44. ↑ AnandTech — The iPhone 5 Performance Preview
45. ↑ Lal Shimpi, Anand The iPhone 5's A6 SoC: Not A15 or A9, a Custom Apple Core Instead. AnandTech (September 15, 2012). Проверено 15 сентября 2012.
46. ↑ Apple A6 Die Revealed: 3-core GPU, < 100mm²
47. ↑ iPhone 5 Memory Size and Speed Revealed: 1 GB LPDDR2-1066. AnandTech (September 15, 2012). Проверено 16 сентября 2012.
48. ↑ ^{1 2 3} Inside the Apple iPad 4 – A6X a very new beast! // Chipworks, 01-11-2012
49. ↑ Deducing details about Apple’s A6X processor