Ποιές τεχνολογίες θα δούμε στις κινητές συσκευές το 2015 (Μέρος 1ο)

Το 2014 ήταν ακόμα μια «θερμή» χρονιά όσον αφορά τις πωλήσεις και τις τεχνολογικές εξελίξεις των mobile συσκευών, με τον χώρο να διευρύνεται περισσότερο στα IoT και wearables προϊόντα. Ταυτόχρονα, είναι και ένα ορόσημο καθώς εμφανίστηκαν σημαντικές αλλαγές και ανακατατάξεις στην αγορά όπως η εμφάνιση νέων δυνάμεων από την Ασία και η υποχώρηση κραταιών παικτών, με αφορμή την κάμψη της ζήτησης για τα μοντέλα υψηλού κόστους. Με τις αναπτυσσόμενες αγορές να οδηγούν την κούρσα των πωλήσεων, η ζήτηση πλέον εστιάζεται σε value for money συσκευές, πιέζοντας όλο και περισσότερο τους κατασκευαστές να ενσωματώσουν τεχνικά χαρακτηριστικά αιχμής σε προϊόντα που ανήκουν σε χαμηλότερες κατηγορίες κόστους. Οι περισσότερες τεχνολογίες που εμφανίστηκαν και φέτος ακολουθούν μια εξελικτική πορεία, χωρίς κάτι το πραγματικά επαναστατικό να ταράζει τα νερά. Είναι μια τάση που αναμένεται και το 2015, με τις high-end συσκευές να πληθαίνουν αλλά να υποχωρούν τιμολογιακά και κορυφαία χαρακτηριστικά να εμφανίζονται πιο συχνά στα mid-range smartphones και tablets.

Ίσως η μεγαλύτερη ωφέλεια που θα βιώσουν οι χρήστες να προέλθει από τις αναβαθμισμένες εκδόσεις των λειτουργικών που «τρέχουν» στις συσκευές τους. Με τις νέες εκδόσεις του iOS 8.1 και του Android 5.0 να είναι διαθέσιμες πριν από την αλλαγή του έτους και τα επερχόμενα Windows 10 να «προλαβαίνουν» στο τέλος του 2015, ξεκλειδώνονται σημαντικά χαρακτηριστικά και δυνατότητες που βελτιώνουν την εμπειρία χρήσης και εμπλουτίζουν τις λειτουργίες των συσκευών. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι με την πληθώρα των νέων API ή τις βελτιώσεις σε λειτουργίες και UI των αναβαθμισμένων λειτουργικών, οι κατασκευαστές θα μπορέσουν να αξιοποιήσουν το «φρέσκο» hardware που θα βγει μέσα στη χρονιά, όπως τα SoC, τα panels των οθονών, οι αισθητήρες και τόσα άλλα.

Δεδομένου του όγκου των επικείμενων τεχνολογικών εξελίξεων, η παρουσίαση στο 1ο μέρος εστιάζει στα SoCs που καλύπτουν το μεγαλύτερο μέρος των αλλαγών, λόγω και της πληθώρας των στοιχείων που περιέχουν.

Η διαδικασία λιθογραφικής ολοκλήρωσης βαίνει προς τα 16 και 14 nm

Την αρχή έκαναν, φέτος, η Apple (Α8, A8X) και η Samsung (Exynos 5433/7410) κατασκευάζοντας τα ολοκαίνουργια SoC τους με λιθογραφική διαδικασία 20 nm και πετυχαίνοντας ελάττωση μεγαλύτερη από 50% στην κατανάλωση ενέργειας του chip. Επιπλέον, η Apple στο κορυφαίο A8X μπόρεσε να «χωρέσει» περίπου 3 δισεκατομμύρια transistors σε μια επιφάνεια 128 mm², ενώ η Samsung να υλοποιήσει μια οκταπύρηνη CPU (Cortex A57+Cortex A53 (σε σχήμα big.LITTLE με GTS)), όπου οι 4 Cortex-A57 πυρήνες φτάνουν σε χρονισμό τα 1,9 GHz. Και στις δύο περιπτώσεις, οι μικρές διαστάσεις των SoC και η χαμηλότερη έκλυση θερμότητας επέτρεψαν μικρό πάχος για τις συσκευές που τα «φοράνε» (iPhone 6/ Plus, Galaxy Note 4 (SM-N910C)) και πρακτικές διαστάσεις, παρά τη μεγάλη οθόνη τους.

Η Qualcomm, μπορεί να βρίσκεται στον «αφρό» σε θέματα επιδόσεων, όμως κατασκευάζει το κορυφαίο Snapdragon 805 με την μέθοδο ολοκλήρωσης 28 nm HPm της TSMC, ενώ αναμένεται να μεταβεί στα 20 nm με το Snapdragon 810 που θα εμφανιστεί σε συσκευές, μέσα στο πρώτο μισό του 2015. Αξιοσημείωτη ήταν και η παρουσία της Intel, με τις σειρές Atom Z35xx (Moorefield) και Atom Z37xx (Bay Trail-T) για smartphones και tablets, αντίστοιχα, να κατασκευάζονται στα 22nm. Για τα SoC αυτά, που ακολουθούν αρχιτεκτονική x86 αντί της διαδεδομένης ARM, ήταν μια επιβεβλημένη κίνηση που μπόρεσε να διατηρήσει ανταγωνιστικές τις επιδόσεις τους και να καλύψει το μειονέκτημα της αυξημένης ενεργειακής κατανάλωσης των προηγούμενων Intel Atom SoCs που κατασκευάζονταν στα 32 nm.

Μέσα στο 2015, οι TSMC, Samsung και Intel είναι έτοιμες να μεταβούν σε πιο βελτιωμένες μεθόδους λιθογραφίας, στα 14 και 16 nm. H TSMC βρίσκεται στη διαδικασία πιστοποίησης της κατασκευαστικής διαδικασίας 16FF+ και ήδη έχει δεχθεί παραγγελίες παραγωγής για 60 σχεδιάσεις IC με αυτή την μέθοδο. Στην πράξη, τα SoC που θα προκύψουν θα μπορούν να περιέχουν πυρήνες ARM Cortex A57 χρονισμένους μέχρι και τα 2,3 GHz, ενώ κάθε πυρήνας ARM Cortex-A53 θα μπορεί να καταναλώνει μόλις 75 mW, σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Αξιοσημείωτο είναι ότι ένας από τους πρώτους πελάτες της TSMC, με την μέθοδο των 16 nm είναι η Huawei και η σχετική σχεδίαση αφορά τη νέα γενιά των Kirin SoC.

Η Samsung αναμένεται να ενεργοποιήσει την δική της κατασκευαστική μέθοδο FinFET στα 14 nm για την παραγωγή των νεώτερων Exynos SoC, αλλά και να αναλάβει μέρος της παραγωγής των επερχόμενων Apple SoC, για το 2015. Στην περίπτωση των Exynos SoC, τα μοντέλα που θα κατασκευάζονται στα 14 nm αναμένεται να παρουσιαστούν στο δεύτερο τρίμηνο του έτους. Στο ίδιο μοτίβο, τα νέα Atom SoC, με αρχιτεκτονική Cherry Trail θα κατασκευάζονται κι αυτά με τη δεύτερης γενιάς FinFET μέθοδο στα 14 nm της Intel και θα διαδεχθούν τις υφιστάμενες σειρές Moorefield και Bay Trail-T.

Όσον αφορά την Nvidia, οι δύο παραλαγές του Tegra K1 (4 x Cortex-A15 R3 ή 2 x Denver cores) είχαν σαφή προσανατολισμό για tablets και παρά τις κορυφαίες επιδόσεις τους, κατασκευάζονται με την παλαιότερη μέθοδο της TSMC, στα 28 nm HPM. Η εταιρία δεν έχει δημοσιοποιήσει πληροφορίες για την επερχόμενη έκδοση του Tegra SoC, αλλά φαίνεται ότι θα συνεχίσει να αποκλείει τα smartphones και επομένως δεν αναμένεται να κάνει πιο τολμηρά βήματα από την μετάβαση στα 20 nm. Αντίστοιχα, η MediaTek παρά την ανανέωση της γκάμας της με πολλά νέα SoC αρχιτεκτονικής ARMv8-A, παραμένει στα 28 nm προκειμένου να διατηρήσει το χαμηλό κόστος των λύσεων της. Αν, βέβαια, λάβουμε υπόψη την ταχύτητα με την οποία προσαρμόζεται στα δεδομένα της αγοράς, δεν θα ήταν καθόλου περίεργο να την δούμε να μεταβαίνει σε βελτιωμένη ολοκλήρωση από το 3ο τρίμηνο του 2015.

Στις CPU κυριαρχεί η αρχιτεκτονική (ISA) ARMv8-A (32/64-bit)

Μετά από την μεγάλη συζήτηση που άναψε η εμφάνιση του Apple A7 SoC, με την ενσωματωμένη διπύρηνη Cyclone CPU, ξεκίνησε ένας αγώνας δρόμου για τους κατασκευαστές SoC να απαντήσουν υιοθετώντας την αρχιτεκτονική ARMv8-A (32/64-bit). Η απαραίτητη υποστήριξη για εγγενή λειτουργία στα 64-bit δίνεται στο Android 5.0 μόλις τώρα και οι πρώτες υλοποιήσεις τέτοιων SoC ξεκίνησαν να διατίθενται, περιορισμένα στο 3ο τρίμηνο του έτους. Από αυτές, μόνο το Samsung Exynos 5433 που χτυπάει στην «καρδιά» του Galaxy Note 4 (SM-N910C) ανήκει στην high-end κατηγορία και σε προϊόν που διατίθεται στην αγορά, αλλά δεν τρέχει εγγενώς σε 64-bit (AArch64 mode). Η Samsung, σε μια προσπάθεια να τονώσει το κύρος της και να προβάλει την πρωτοπορία του SoC, το ξανα-λανσάρει εγκαινιάζοντας τη σειρά Exynos 7 Octa και μετονομάζοντας το σε Exynos 7410.

Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, η κατάσταση αυτή μένει να αλλάξει άρδην μέσα στο 2015, με την επικράτηση των SoC αρχιτεκτονικής ARMv8-A, που όμως θα συνυπάρχουν με τις παλιότερες λύσεις σε ARMv7 (αμιγώς 32-bit). Την μεγαλύτερη ορμή παρουσιάζουν οι Qualcomm και MediaTek καλύπτοντας όλη την γκάμα επιδόσεων και κόστους συσκευών. Με βάση τα προϊόντα που έχουν ανακοινωθεί ως τώρα από τους κατασκευαστές, μπορούμε να ταξινομήσουμε τις λύσεις ως εξής:

Στον πρώτο πίνακα που απεικονίζει τα SoCs υψηλών επιδόσεων βλέπουμε πολλές διαφορετικές διαμορφώσεις για τους πυρήνες της CPU, ακόμα κι σε αυτές που ακολουθούν την σχεδίαση ARM Cortex A57/A53. H Apple, όπως πάντα προσπαθεί να διατηρεί μικρό των αριθμό των πυρήνων και τις μέγιστες συχνότητες χρονισμού τους, δίνοντας το βάρος στην βελτιστοποίηση εκτέλεσης. Έτσι στην περίπτωση του A8X επιλέγει ολοκλήρωση 3 πυρήνων Enhanced Cyclone που φτάνουν μέχρι τα 1,5 GHz, ενώ στον A8 μόνο δύο τέτοιους πυρήνες και με μέγιστο χρονισμό στα 1,4 GHz. Στο χώρο του Android και των WP κυριαρχεί ο «πλουραλισμός» των 8 ή 6 πυρήνων με διαφορετικούς συνδυασμούς Cortex Α57/Α53, ανάλογα με τη στάθμιση επιδόσεων και κατανάλωσης ενέργειας που θέλει να επιτύχει ο κατασκευαστής.

Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω η μέθοδος ολοκλήρωσης παίζει καθοριστικό ρόλο, αφού καθορίζει τις μέγιστες επιτρεπτές συχνότητες χρονισμού, την κατανάλωση ενέργειας και την έκλυση θερμότητας. Με εξαίρεση τον MediaTek MT6795 που κατασκευάζεται στα 28 nm, σε όλα τα υπόλοιπα SoC εφαρμόζεται η μέθοδος των 20 nm. Παρόλα αυτά, η MediaTek επιτρέπει μέγιστη συχνότητα 2,2 GHz, ενώ χρησιμοποιεί μόνο τους λιγότερο ενεργοβόρους, αλλά πιο «αργούς» Cortex-Α53. Την ίδια λογική ακολουθεί και στους «μεσαίους» MT6752/MT6753, που έχουν την ίδια διαμόρφωση πυρήνων αλλά με μικρότερο μέγιστο χρονισμό (1,7 GHz).

Οι δύο τελευταίοι πίνακες επιχειρούν να ομαδοποιήσουν τα SoC μεσαίας και χαμηλής απόδοσης, περισσότερο για λόγους σύμβασης παρά για λόγους ουσιαστικής διάκρισης. Ειδικά με την σημερινή κατάσταση της αγοράς είναι δύσκολο να οριστούν ευδιάκριτα οι κατηγορίες, τόσο με βάση την τιμή όσο και τις επιδόσεις. Ειδικά για τα Intel Atom SoC υπάρχει μια ολόκληρη σειρά μοντέλων και κάποια από αυτά θα μπορούσαν να μπουν στην μεσαία κατηγορία, με βάση την απόδοση τους. Στην ουσία, η «μεσαία» κατηγορία είναι η πιο διευρυμένη, με τάση να καταπιεί ακόμα μεγαλύτερο μέρος από τα άκρα και σίγουρα η επιδόσεις της CPU δεν είναι αρκετές να προσδιορίσουν την κατηγορία του SoC.

Η μετάβαση στις LPDDR4 και οι υψηλότερες συχνότητες οδηγούν την εξέλιξη στην RAM

Είναι ενδεικτικό ότι ενώ η τεχνολογία DDR4 έχει ελάχιστη εξάπλωση στα PC, φέτος αναμένεται να διεκδικήσει την παρουσία της σε ένα μεγάλο αριθμό high-end smartphones και tablets, με όχημα τον Qualcomm Snapdragon 810 (MSM8994). Σε συνδιασμό με την υψηλή συχνότητα χρονισμού, που φτάνει τα 1600 MHz και διαύλο μνήμης 64-bit, θα δώσει μεγάλη ώθηση στην εκτέλεση των λειτουργιών και ιδίως στο gaming, στο multitasking εφαρμογών και αλλού. Προς το παρόν είναι η μόνη υλοποίηση SoC που χρησιμοποιεί την τεχνολογία μνήμης LPDDR4, αλλά δεν αποκλείεται να εμφανιστεί μέσα στο 2015 κι από την Samsung ή την Intel που έχουν και την σχετική εμπειρία και κατασκευαστική δυνατότητα.

Παρόλα αυτά, σε όλα τα high-end SoCs με LPDDR3, η ταχύτητα χρονισμού πλησιάζει ή ξεπερνά το 1 GHz, ενώ οι δίαυλοι της μνήμης είναι είτε διπλοί 32-bit ή αμιγώς 64-bit. Οι κατασκευαστές συσκευών έχουν αρχίσει να πιέζουν για ακόμα πιο γρήγορες υλοποιήσεις, δεδομένου ότι η απόδοση εγγραφής/ανάγνωσης της RAM αποτυπώνεται στην εμπειρία χρήσης, με καθυστερήσεις την απόκριση, αργό άνοιγμα των εφαρμογών ή την αδιάλειπτη λειτουργία των υποσυστημάτων της συσκευής (modem, έξοδοι AV κά.).

Οι GPU πλησιάζουν σε επιδόσεις τις παιχνιδοκονσόλες

Με τις παρουσιάσεις της νέας γενιάς GPU, από την Qualcomm (Adreno 430/418, ARM Mali-T800 Series, Imagination PowerVR Series7) και την εμφάνιση των Apple/PVR GXA6850 και Nvidia Tegra K1, γίνεται φανερό ότι η σύγκληση mobile και desktop γραφικών έχει φτάσει σε προχωρημένο στάδιο. Σε αυτό συντείνουν τρεις βασικοί παράγοντες:

• Οι αρχιτεκτονικές των mobile GPU ακολουθούν πιο γρήγορη καμπύλη εξέλιξης από τις desktop και ενσωματώνουν σχεδόν όλα τα στοιχεία που περιέχουν οι δεύτερες. Σύμφωνα με την Imagination, η κορυφαία PowerVR GT7900 (16 clusters) είναι πλέον πιο γρήγορη σε επιδόσεις από μια Nvidia GT730M, διατηρώντας ένα κλάσμα της κατανάλωσης ενέργειας της δεύτερης.
  
• Στο iOS 8.1 και Android 5.0 ενσωματώνονται τα Metal και Android Extension Pack (AEP), δύο API που παρέχουν εξελιγμένες δυνατότητες αναπαραγωγής και απεικόνισης γραφικών βελτιστοποιώντας την επεξεργασία στο υποσύστημα γραφικών του SoC. Στην ουσία, η προσπάθεια αποσκοπεί να φέρει την ποιότητα και το οπτική απόλαυση των PC games στις φορητές συσκευές.
  
• Οι νέες GPU υποστηρίζουν πλέον τα πιο διαδεδομένα APIs γραφικών των PC, όπως OpenGL ES 3.1/3.0/2.0/1.1, OpenCL 1.2/1.1, DirectX 11.1 ή Renderscript Compute. Αυτό διευκολύνει σημαντικά τους developers να μεταφέρουν γρήγορα και με χαμηλό κόστος τους τίτλους παιχνιδιών για PCs σε smaprtphones και tablets.
  

Η αναμενόμενη εμφάνιση της Adreno 430 στον Snapdragon 810, αναμένεται να ταρακουνήσει την υπεροχή των Apple/PVR GXA6850 και Nvidia Tegra K1 και ίσως να αναδείξει νέο πρωταθλητή επιδόσεων. Όπως έχουμε αναφέρει και στις πρόσφατες παρουσιάσεις των ARM και Imagination, είναι πολύ αμφίβολο αν θα προλάβουμε να δούμε υλοποιήσεις των νέων GPUs, σε συσκευές, μέχρι το τέλος του 2015. Άρα, το σκηνικό αναμένεται να αλλάξει το ερχόμενο φθινόπωρο με την εμφάνιση του νέου Apple SoC ή αν δούμε το νέο Tegra M1 ( ; ) ενσωματωμένο σε κάποιο tablet, προς το τέλος του χρόνου.

Μια άλλη σημαντική τάση που θα διαδοθεί περισσότερο μέσα στο 2015 είναι η χρήση του HEVC codec (H.265) στην λήψη 4K video από την camera της συσκευής ή την αναπαραγωγή video. Τα περισσότερα high-end SoC υποστηρίζουν εκτέλεση των λειτουργιών απευθείας στις GPU, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις με περιορισμούς στην ανάλυση ή στην ταυτόχρονη έξοδο του σήματος στην κύρια οθόνη και σε κάποια εξωτερική. Παράλληλα, αυξάνεται ο μέγιστος ρυθμός ανανέωσης της οθόνης με τη συχνότητα να φτάνει στα 120 Hz (MediaTek MT6795) για την ομαλότερη απεικόνιση του video στην οθόνη του smartphone ή του tablet.

Το πρότυπο UFS 2.0 έρχεται να επιταχύνει τις ταχύτητες εγγραφής/ανάγνωσης της μνήμης flash

Η μνήμη flash αποτελεί τον κύριο και συχνά το μοναδικό αποθηκευτικό χώρο στα smartphones και στα tablets καθώς η ταχύτητα εγγραφής και ανάγνωσης σε αυτή επηρεάζει καθοριστικά τον χρόνο έναρξης των εφαρμογών και την αδιάλειπτη εκτέλεση τους. Δεδομένης της σπουδαιότητας της στην συνολική απόδοση της συσκευής θα περίμενε κανείς την γρήγορη υιοθέτηση του τελευταίου προτύπου JETEC eMMC 5.0, που επιτρέπει ταχύτητες της τάξης των 400 MB/s. Ουσιαστικά η υλοποίηση σε eMMC 5.0 συμβαδίζει με την μετάβαση σε μέθοδο ολοκλήρωσης 20 nm ή ακόμα πιο εξελιγμένη και επόμενο ήταν να έχουν εμφανιστεί ελάχιστα SoC που περιλαμβάνουν την τελευταία έκδοση, όπως τα Apple A8(X), Snapdragon 800/801/805 και Samsung Exynos 5433.

Οι επιπλέον αναβαθμίσεις που υλοποιούνται στα εργοστάσια παραγωγής IC (foundries) των TSMC, Samsung και Intel, θα επιτρέψουν ακόμα μεγαλύτερες βελτιώσεις και την δυνατότητα ενσωμάτωσης μνήμης flash στο πρότυπο JETEC UFS 2.0, με ταχύτητες που φτάνουν να υπερδιπλασιάζονται (HS-G2: 725 MB/s και HS-G3: 1,45 GB/s) σε σχέση με την eMMC 5.0. Παρόλο που πρωτοπόρος στην τεχνολογία UFS 2.0, ήταν η Toshiba, η πρώτη υλοποίηση στον χώρο των mobile συσκευών θα έρθει στην αγορά με τον Snapdragon 810, με τη μέθοδο 20 nm της TSMC και έπεται η Samsung που δεν αποκλείεται να να εισάγει την τεχνολογία σε μοντέλα της σειράς Exynos 7 Octa. Είναι μια εξέλιξη που αναμένεται λόγω των φημών για την ύπαρξη μνήμης flash τύπου UFS 2.0 στο επερχόμενο Galaxy S6.

Ενσωμάτωση πληθώρας ασύρματων τεχνολογιών σε όλο το εύρος των συσκευών

Ο ταχύς ρυθμός ενσωμάτωσης των ασύρματων τεχνολογιών στις mobile συσκευές θα συνεχιστεί και φέτος σε όλα τα επίπεδα (PAN, WLAN, mWAN) με τις τεχνολογίες Bluetooth LE (Low Energy), 802.11ac και LTE να εμφανίζονται σε όλο και φθηνότερες συσκευές και να εμπλουτίζονται με εξελιγμένες peer-to-peer εφαρμογές ή πιο «έξυπνες» δυνατότητες διασύνδεσης.

Σε επίπεδο κορυφής, θα δούμε κάποιες high-end συσκευές να ενσωματώνουν modem LTE Cat.6/7 επιτρέποντας ταχύτητες DL/UL που θα φτάνουν τα 300/50 Mbps ή και τα 300/100 Mbps, εφόσον υποστηρίζονται από τα δίκτυα κινητής. Επίσης, ορισμένες κορυφαίες συσκευές θα ενσωματώσουν πομποδέκτη WiFi με το αναβαθμισμένο πρότυπο 802.11ac Wave 2, τα οποία με την υποστήριξη multiuser MIMO θα επιτρέπουν ακόμα μεγαλύτερες ταχύτητες και κυρίως σταθερότερη λήψη στο εσωτερικό των σπιτιών ή των γραφείων. Για τις αποστάσεις λίγων μέτρων, το Bluetooth θα εξακολουθεί να αποτελεί βασική τεχνολογία δικτύωσης και σε συνδυασμό με τεχνολογίες όπως το aptX, για την βελτίωση του audio streaming, το APT για την ασύρματη επικοινωνία με τα wearables ή το NFC, θα απελευθερώσει τους χρήστες από καλώδια και θα απλοποιήσει την διασύνδεση με άλλες συσκευές. Σε όσες συσκευές υποστηρίζουν και LE, η κατανάλωση ενέργειας από την ενεργοποίηση του Bluetooth θα πέσει δραματικά, ενώ στο BT4.1 απλοποιείται περαιτέρω η διαδικασία ζευγοποίησης (peering).

Σε επίπεδο εφαρμογών η κατάσταση παραμένει στάσιμη, παρά την ανάγκη να εξυπηρετηθούν ανάγκες όπως η ασύρματη μεταφορά ήχου και εικόνας υψηλής ευκρίνειας και πιστότητας, αντίστοιχα. Οι υφιστάμενες τεχνολογίες όπως οι AirPlay, Miracast, WiDi, DLNA μπορεί να εξυπηρετούν οριακά αναλύσεις και ρυθμούς ανανέωσης μέχρι 1080p στα 30 fps αλλά με προβλήματα, καθυστερήσεις, ασυμβατότητες και μεγάλη εξάρτηση από την υποδομή WLAN του χώρου που θα εξυπηρετήσουν. Όλα αυτά δημιουργούν ουσιαστικό κόλλημα για τη μεταφορά εικόνας 4K/UHD ή για την γρήγορη απόκριση που προϋποθέτει το gaming. Η βελτίωση έρχεται με την εξάπλωση του 802.11ac, τις εξελιγμένες τεχνικές συμπίεσης σήματος και την γρηγορότερη επεξεργασία στις GPU των SoC, αλλά είναι σίγουρο ότι θα απαιτηθεί να βελτιωθούν και οι υφιστάμενες τεχνολογίες ασύρματης μεταφοράς του σήματος. Είναι ένα έργο που βαραίνει και τις Apple, Google, Microsoft και Samsung, αφού πρέπει να τις βελτιώσουν και να τις ενσωματώσουν στα λειτουργικά τους.

Οι νέοι επεξεργαστές εικόνας υποστηρίζουν μεγαλύτερες αναλύσεις και φωτογραφικά εφέ

Κι στον τομέα των επεξεργαστών εικόνας (ISP) συνεχίζεται μια γρήγορη, εξελικτική πορεία, τόσο για να υποστηριχθούν οι σύγχρονοι αισθητήρες που θα «φορεθούν» στις κάμερες των συσκευών όσο και σημαντικές εφαρμογές στη λήψη φωτογραφιών (augmented reality, depth mapping, measurements, 3D editing κά.). Στην αιχμή φαίνεται ότι θα βρίσκεται ο ISP στο Snapdragon 810, με υποστήριξη διπλής επεξεργασίας (14-bit) για συνολική ανάλυση μέχρι 55 Megapixel, από τις δύο κάμερες του smartphone ή του tablet. Στα περισσότερα high-end SoC η δυνατότητα αυτή θα κυμαίνεται λίγο πάνω από τα 20 Megapixel και θα κλιμακώνεται προς τις κατώτερες κατηγορίες στα 16 Megapixel, 13 Megapixel κοκ.

Από την άλλη, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στους αλγόριθμους επεξεργασίας των ISP, που διορθώνουν την παραμόρφωση των φακών και τo θόρυβο, το HDR, την υπερβολική έκθεση στο φως, την κακή εστίαση και τόσα άλλα που είναι αδύνατο να ποσοτικοποιηθούν και να μετρηθούν πριν δει κάποιος το αποτέλεσμα. Οι κατασκευαστές SoC φροντίζουν, σε κάθε περίπτωση να συνοδεύουν τις υλοποιήσεις τους με μια πλούσια συλλογή αλγορίθμων που τρέχουν εγγενώς στον ISP ή μετά από αυτόν, ώστε να βελτιώσουν ακόμα περισσότερο το τελικό αποτέλεσμα. Πρόσφατα, η Intel παρουσίασε την πρώτη υλοποίηση της τεχνολογίας RealSense στο Dell Venue 8 7000, που βασίζεται σε SoC της σειράς Atom Z3500 όπου με την βοήθεια του ISP που ελέγχει ταυτόχρονα ένα δίδυμο καμερών, επιτυγχάνονται εντυπωσιακές λήψεις 3D και τεχνικές μετρήσεις αντικειμένων που ήταν εφικτές μόνο από εξειδικευμένο εξοπλισμό. Η τεχνολογία RealSense αναμένεται να εμφανιστεί και σε άλλες συσκευές με BayTrail-T ή επόμενης γενιάς Cherry Trail SoCs.

Επίλογος 1ου μέρους

Το SoC είναι το η «καρδιά» των συσκευών αφού ελέγχει τις περισσότερες λειτουργίες και ελέγχει όλο το υπόλοιπο hardware του στο smartphone, στο tablet ή σε οτιδήποτε άλλο. Είναι τόσες οι τεχνολογίες που συγκεντρώνει και τόσες οι βελτιώσεις που περιμένουμε για το 2015 που είναι αδύνατο να περιγραφούν συνοπτικά και με πληρότητα. Για τους νέους τύπους «smart» ή δικτυωμένων συσκευών εσκεμμένα δεν υπάρχει αναφορά, με σκοπό να αναλυθούν ξεχωριστά. Άλλωστε, εκεί οι εξελίξεις ακολουθούν μια παράλληλη πορεία με αρκετές όμως διαφορές. Φυσικά, οι εξελίξεις που αναμένουμε αφορούν και μια σειρά άλλων στοιχείων μιας συσκευής όπως τα panels των οθονών, οι φωτογραφικοί αισθητήρες, οι δυνατότητες ενσύρματης διασύνδεσης και τόσα άλλα που αναλύονται στο 2ο μέρος. Ελπίζουμε, μέσα από τα σχόλια σας να επισημανθούν και άλλα σημαντικά σημεία που δεν αναφέρθηκαν στο άρθρο.

Εξαιρετικό άρθρο και κατανοητό. Εγώ θα ήθελα να ρωτήσω σχετικά με τους 64bit επεξεργαστές που βλέπουμε να μπαίνουν στην αγορά στα σιγά και σε mid range συσκευές. Έχουν κάποιο ουσιαστικό πλεονέκτημα από τη στιγμή που μπαίνουν σε συσκευές που ούτε απαιτητικό multitasking κάνουν, ούτε ασφαλώς ξεπερνούν το εγγενές όριο των 3 gb ram των 32bit cpu?

μην σε ξεγελά το 64bit. είναι ουσιαστικά η εξέλιξη της αρχιτεκτονικής ARM που πλέον έγινε 64bits. ουσιαστικά αυτό που προσφέρει χοντρικά είναι ότι πρόσφερε η αρχιτεκονική cortex A9 vs cortex A7 και cortex A15 vs cortex a9. καλύτερη αρχιτεκτονική συμαίνει καλύτερη απόδοση στα ίδια Hz. αυτά με απλά κατανοητά λόγια. τα 64bits απλά υπάρχουν λόγω RAM. και στα 32Bits μπορείς να βάλεις πάνω απο 3 GB ram αρκεί να το υποστηρίζει ο επεξεργαστής (υποστήριξη PAE) και το λειτουργικό (τα Linux/Unix based το υποστηρίζουν) αλλά αυτό γίνεται με "κομπίνα". πέραν απο τα ραμ τα 64Bits δεν έχουν καμία απολύτως διαφορά στην απόδοση που μπόρει να δεί ένας απλος χρήστης

ξέχασα να αναφέρω ότι μαζί με την καινούρια αρχιτεκτονική cortex A53/57 έρχεται και η assembly v8 που ουσιαστικά φέρνει καινούριες εντολές στον επεξεργαστή και βελτιστοποιήσεις.

Πολύ ωραίο άρθρο μπράβο :up: αναμένουμε το 2ο μέρος!

Έχω όμως την εξής απορία,σχετικά με τα 64bit που θα υποστηρίζει το Android 5.0 και μετά,αφού οι επεξεργαστές είναι καλύτερης αρχιτεκτονικής και έχοντας καλύτερη απόδοση σε σχέση με τα 32bit δεν θα είναι καλύτερο να προτιμήσουμε μια συσκευή με 64bit η αυτό δεν έχει αντίκτυπο στην καθημερινότητα του χρήστη?

Σε γενικές γραμμές πολύ καλό άρθρο.

Συγκλίνει η απόσταση επιδόσεων που είναι πολύ καλό για τους κατασκευαστές λογισμικού.

Από την άλλη, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στους αλγόριθμους επεξεργασίας των ISP, που διορθώνουν την παραμόρφωση των φακών και τo θόρυβο, το HDR, την υπερβολική έκθεση στο φως, την κακή εστίαση και τόσα άλλα που είναι αδύνατο να ποσοτικοποιηθούν και να μετρηθούν πριν δει κάποιος το αποτέλεσμα. Οι κατασκευαστές SoC φροντίζουν, σε κάθε περίπτωση να συνοδεύουν τις υλοποιήσεις τους με μια πλούσια συλλογή αλγορίθμων που τρέχουν εγγενώς στον ISP ή μετά από αυτόν, ώστε να βελτιώσουν ακόμα περισσότερο το τελικό αποτέλεσμα

Με αλλα λογια και η σονυ πχ και η QC ασχολουνται στον ISP;

Μια άλλη σημαντική τάση που θα διαδοθεί περισσότερο μέσα στο 2015 είναι η χρήση του HEVC codec (H.265) στην λήψη 4K video από την camera της συσκευής ή την αναπαραγωγή video. Τα περισσότερα high-end SoC υποστηρίζουν εκτέλεση των λειτουργιών απευθείας στις GPU, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις με περιορισμούς στην ανάλυση ή στην ταυτόχρονη έξοδο του σήματος στην κύρια οθόνη και σε κάποια εξωτερική.

ως τωρα ειναι Η264. Γιατι τα μεσσαια SoC δεν υποστηριζουν εκτελεση στην GPU; Σιγουρα ξερουμε οτι πχ μεχρι 2Κ οθονες μπορουν να οδηγησουν.

Ουσιαστικά η υλοποίηση σε eMMC 5.0 συμβαδίζει με την μετάβαση σε μέθοδο ολοκλήρωσης 20 nm ή ακόμα πιο εξελιγμένη και επόμενο ήταν να έχουν εμφανιστεί ελάχιστα SoC που περιλαμβάνουν την τελευταία έκδοση, όπως τα Apple A8(X), Snapdragon 800/801/805 και Samsung Exynos 5433.

O 800 δεν υποστηριζει την εκδοση 5.0. Ειναι ενας απο τους λογους που φετος θεωρω τα κινητα ειναι πιο ομαλα στη λειτουργια σε σχεση με κεινα του 2013.

μην σε ξεγελά το 64bit. είναι ουσιαστικά η εξέλιξη της αρχιτεκτονικής ARM που πλέον έγινε 64bits. ουσιαστικά αυτό που προσφέρει χοντρικά είναι ότι πρόσφερε η αρχιτεκονική cortex A9 vs cortex A7 και cortex A15 vs cortex a9. καλύτερη αρχιτεκτονική συμαίνει καλύτερη απόδοση στα ίδια Hz. αυτά με απλά κατανοητά λόγια. τα 64bits απλά υπάρχουν λόγω RAM. και στα 32Bits μπορείς να βάλεις πάνω απο 3 GB ram αρκεί να το υποστηρίζει ο επεξεργαστής (υποστήριξη PAE) και το λειτουργικό (τα Linux/Unix based το υποστηρίζουν) αλλά αυτό γίνεται με "κομπίνα". πέραν απο τα ραμ τα 64Bits δεν έχουν καμία απολύτως διαφορά στην απόδοση που μπόρει να δεί ένας απλος χρήστης

 

ξέχασα να αναφέρω ότι μαζί με την καινούρια αρχιτεκτονική cortex A53/57 έρχεται και η assembly v8 που ουσιαστικά φέρνει καινούριες εντολές στον επεξεργαστή και βελτιστοποιήσεις.

Όπως ανέφερα και στο άρθρο όταν παρουσιάστηκε από την Apple το A7 δημιουργήθηκε ένας μεγάλος ντόρος γύρω από την ωφέλεια της μετάβασης στα 64-bit, ενώ το σημαντικό γεγονός ήταν η μετάβαση στην αρχιτεκτονική ARMv8-A (ISA: Instruction Set Architecture). Με την ARMv8-A, γίνεται δυνατή η χρήση 64-bit registers, ενώ παραμένει η συμβατότητα με τους 32-bit registers που στην πράξη σημαίνει ότι ένα λειτουργικό ή μια εφαρμογή που τρέχει εγγενώς στα 64-bit, μπορεί να εκτελεί διεργασίες από/προς την RAM ή τη μνήμη flash με περισσότερα παράλληλα bit, άρα μπορεί να κάνει λιγότερες κλήσεις στην μνήμη εξοικονομώντας σημαντική ποσότητα ενέργειας.

Πέρα όπως από αυτό, υπάρχουν πολλές περισσότερες δυνατότητες που ξεδιπλώνει η νέα ISA, όπως εμφάνιση νέων εξειδικευμένων εντολών για την παράλληλη εκτέλεση των διεργασιών μιας εφαρμογής (concurrency) ή την βελτιστοποίηση του κώδικα ώστε να εκτελείται σε λιγότερους κύκλους ρολογιού της CPU. Και στις δύο περιπτώσεις βελτιώνονται οι επιδόσεις και η διαχείριση ενέργειας. Αυτή την στιγμή υπάρχουν αρκετοί τύποι πυρήνων CPU που υποστηρίζουν το ISA ARMv8-A (ARM Cortex A53, ARM Cortex A57, Apple Cyclone, Nvidia Denver, Broadcom Vulcan, AppliedMicro Helix & X-Gene, Cavium ThunderX). Κάποιοι από αυτούς τους πυρήνες εμφανίζονται μόνο σε SoCs που προορίζονται για servers, όπως ο πυρήνας Opteron A1100 που αναπτύσει η AMD.

Πάντως πρόκειται για ένα πολύ «καυτό» θέμα με μεγάλες επενδύσεις σε όλο το εύρος της βιομηχανίας των ICs και δεν αφορά μόνο τις mobile συσκευές. Δεν θέλω να γίνω πιο αναλυτικός, αυτή την στιγμή. Αν υπάρχει ενδιαφέρον θα επανέλθω.

O 800 δεν υποστηριζει την εκδοση 5.0. Ειναι ενας απο τους λογους που φετος θεωρω τα κινητα ειναι πιο ομαλα στη λειτουργια σε σχεση με κεινα του 2013.

Σύμφωνα με τις προδιαγραφές της Qualcomm, ο Snapdragon 800 υποστηρίζει eMCC 5.0, αλλά κάποιοι κατασκευαστές προτιμούν να χρησιμοποιούν flash NAND παλαιότερου τύπου για να ρίξουν το κόστος της υλοποίησης τους.

Μπράβο lariser για το εξαιρετικό σου άρθρο. Περιμένουμε και το 2ο μέρος!

Εγώ ένα έχω να πω για το 2015. Τώρα αρχίζει το καλό ;)

[...]

ξέχασα να αναφέρω ότι μαζί με την καινούρια αρχιτεκτονική cortex A53/57 έρχεται και η assembly v8 που ουσιαστικά φέρνει καινούριες εντολές στον επεξεργαστή και βελτιστοποιήσεις.

Εμένα μου την έδωσε η νέα assembly της v8, γίνεται πιο CISC-like, ενω υποτίθεται η ARM ειναι RISC. Tέλος πάντων, nerd προβλήματα :p

Με την ARMv8-A, γίνεται δυνατή η χρήση 64-bit registers, ενώ παραμένει η συμβατότητα με τους 32-bit registers που στην πράξη σημαίνει ότι ένα λειτουργικό ή μια εφαρμογή που τρέχει εγγενώς στα 64-bit, μπορεί να εκτελεί διεργασίες από/προς την RAM ή τη μνήμη flash με περισσότερα παράλληλα bit, άρα μπορεί να κάνει λιγότερες κλήσεις στην μνήμη εξοικονομώντας σημαντική ποσότητα ενέργειας.

Αν δεν απατωμαι, τα κέρδη στην καταναλωση ενέργειας λόγω λιγότερων κλήσεων στη μνημη θα έρθουν πρωτίστως γιατί η ARMV8-A έχει 31 (αν θυμάμαι καλά) general purpose registers αντί για 16, όχι γιατί αυτοί είναι 64bit.

Αν δεν απατωμαι, τα κέρδη στην καταναλωση ενέργειας λόγω λιγότερων κλήσεων στη μνημη θα έρθουν πρωτίστως γιατί η ARMV8-A έχει 31 (αν θυμάμαι καλά) general purpose registers αντί για 16, όχι γιατί αυτοί είναι 64bit.

Καταρχήν, ο λόγος εξοικονόμησης ενέργειας που αναφέρεις ισχύει. Το αν θα επιτευχθεί μεγαλύτερη οικονομία από τα λιγότερα memory flash/write λόγω των περισσότερων general purpose registers ή της αποθήκευσης μέσω ενός 64-bit word σε έναν κύκλo write σε 64-bit register αντί για δύο κύκλους write σε 3 x 32-bit registers εξαρτάται από την διαδικασία που εκτελείται. Προφανώς υπάρχουν περισσότερες βελτιώσεις προς την κατεύθυνση της εξοικονόμησης ενέργειας που δεν έχω αναφέρει. Θεωρώ ότι θα ήμουν εκτός θέματος. Από την άλλη, χαίρομαι που επιβεβαιώνεται η ποιότητα του κοινού που διαβάζει τα άρθρα στο myphone.gr ;-)

Αν δεν απατωμαι, τα κέρδη στην καταναλωση ενέργειας λόγω λιγότερων κλήσεων στη μνημη θα έρθουν πρωτίστως γιατί η ARMV8-A έχει 31 (αν θυμάμαι καλά) general purpose registers αντί για 16, όχι γιατί αυτοί είναι 64bit.

Καταρχήν, ο λόγος εξοικονόμησης ενέργειας που αναφέρεις ισχύει. Το αν θα επιτευχθεί μεγαλύτερη οικονομία από τα λιγότερα memory flash/write λόγω των περισσότερων general purpose registers ή της αποθήκευσης μέσω ενός 64-bit word σε έναν κύκλo write σε 64-bit register αντί για δύο κύκλους write σε 3 x 32-bit registers εξαρτάται από την διαδικασία που εκτελείται. Προφανώς υπάρχουν περισσότερες βελτιώσεις προς την κατεύθυνση της εξοικονόμησης ενέργειας που δεν έχω αναφέρει. Θεωρώ ότι θα ήμουν εκτός θέματος. Από την άλλη, χαίρομαι που επιβεβαιώνεται η ποιότητα του κοινού που διαβάζει τα άρθρα στο myphone.gr ;-)

Και τα 2 που λέτε ισχύουν. Το ότι οι μεταφορές στη ram θα μπορούν να γίνονται σε (έως και) μισούς κύκλους λόγω 64bit bus, είναι το σημαντικότερο. Στην ουσία αυτό ειναι σημαντικό, καθώς είτε οι εφαρμογές μόνες τους εμκεταλλεύονται το 64bit bus, είτε όχι (απειροελάχιστες ειναι αυτές που μπορούν να το αξιοποιήσουν, όπως και στα pc, που μονο απαιτητικές εφαρμογές εικόνας-βιντεο-ηχου το αξιοποιουν), εφόσον το λειτουργικό το υποστηρίζει, υπάρχει αξιοποίηση, αφού τρέχουν πολλες διεργασίες στο λειτουργικό. Αυτό μεν είναι ένας από τους αρκετούς λόγους που η armv8 βελτιώνει πολύ σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας, άλλοι λόγοι είναι το νέο instruction set, η αύξηση της μνήμης για το instruction encoding και γενικά η βελτίωση της απόδοσης, που σημαίνει χαμηλότερη ανάγκη σε ενέργεια για την ίδια χρήση.

Οι βελτιώσεις στην ARMv8 είναι πολλες, και σημαντικές, σε σχέση με την v7, όποιος γνωρίζει από προγραμματισμό επεξεργαστών και assembly, μπορεί να ρίξει μια ματιά στα pdf που έχει η ARM κάπου στο site της, ένα που εξηγεί τις διαφορές και πώς γινεται το porting από v7 σε v8, κι ένα που λέει armv8 preview