Давно у нас в лаборатории не было изучения поведения мобильных SoC, а ведь за последние месяцы многое в индустрии изменилось, проглядываются новые тренды и архитектурные решения. Так, наконец-то однокристальные системы Qualcomm топового класса обзавелись кэшем третьего уровня, и схожая компоновка обещает прийти в средний сегмент. Флагманская платформа Samsung Exynos теперь не является чуть ли не точной копией аналогичного решения американских партнеров, но что еще более важно, с недавнего времени нам стали доступны смартфоны со Snapdragon 660.
Почему это так важно? Ведь, у нас уже был достаточно производительный чип в виде Snapdragon 650/652? Так-то оно так, но по современным меркам, он слишком горячий и энергонеэффективный. Это и неудивительно, его младший собрат Snapdragon 625 оказывался заметно производительнее в сценариях с использованием четырех и более потоков, при этом потребляя меньше энергии.
Как следствие, в среднем сегменте творилась полная неразбериха: производители полностью игнорировали старшие решения среднего сегмента, используя при этом однокристальную систему уровнем ниже. И только с приходом Snapdragon 660 эта ситуация должна принять закономерную связь и, главное, логику.
Для тестов будет использоваться смартфон Smartisan Nut 2 Pro, в составе которого как раз располагается Snapdragon 660. Увы, это далеко не самый интересный представитель для обзора из-за не самой удачной конструкции из пластика, стекла и металла и крайне медлительной прошивки, но тут у нас 6 Гбайт ОЗУ и Full HD+ экран, так что набор характеристик благоприятный.
Помимо этого смартфона данную SoC можно встретить в популярном Xiaomi Mi Note 3, ASUS Zenfone 4 и только что вышедшем в розницу Nokia 7 Plus. А если расширить свой взор на китайские площадки, то в перечень можно включить целый ряд смартфонов Oppo, Sharp и Vivo.
| Параметр/модель | Snapdragon 660 | Snapdragon 652 | Snapdragon 636 |
| Количество ядер, шт. | 4 + 4 | 4 + 4 | 4 + 4 |
| Архитектура | Kryo 260* (4 x A73** + 4 x A53**) |
4 x A72 + 4 x A53 | Kryo 260 (4 x A73* + 4 x A53*) |
| Частота работы ядер CPU | 4 х 2.2 ГГц + 4 х 1.84 ГГц | 4 х 1.8 ГГц + 4 х 1.4 ГГц | 4 х 1.8 ГГц + 4 х 1.6 ГГц |
| Схема работы ядер | big.LITTLE | big.LITTLE | big.LITTLE |
| Техпроцесс, нм | 14 | 28 | 14 |
| GPU | Adreno 512 | Adreno 510 | Adreno 509 |
| ОЗУ | LPDDR4 | LPDDR4 | LPDDR4 |
| Количество каналов ОЗУ | 2 x 16(?) бит | 2 x 32 бит | 2 x 16(?) бит |
| Частота работы ОЗУ, МГц | 1866 | 933 | 1333 |
| Теоретическая максимальная ПСП, Гбайт/с | 14.9 | 14.9 | 10.6 |
У предшественника в виде Snapdragon 652 был один существенный недостаток, который портил всю картину – невысокая энергоэффективность. Даже на момент выхода это был весьма горячий чип, который не всегда мог реализовать свой вычислительный потенциал из-за нагрева.
Надо сказать, что уровнем ниже уже был Snapdragon 625, который изготавливался по свежему 14 нм техпроцессу, и неудивительно, что большинство производителей выбирало именно его, а иногда и вовсе заменяли устаревающую модель с 652-м чипом на «обновленную» с 625-м, выдавая его энергоэффективность за преимущество и умалчивая тот факт, что производительность получалась заметно ниже в реальных сценариях использования.
Вспомним хотя бы историю с Xiaomi, которая заменила очень удачную модель Mi Max на Mi Max 2, выдав за «инновацию» энергоэффективность новинки.
Теперь же и модель среднего сегмента производится по более-менее современному техпроцессу, так что главный недостаток должен быть решен. «Стоковые» ядра ARM Cortex-A72 в Snapdragon 652 уступили модифицированным A73, которые Qualcomm всячески пытается скрыть. Кстати, пусть вас не смущает загадочное название Kryo 260, теперь оно обозначает архитектуру всей CPU части, а не ядер. Это важно понять, поскольку складывается ощущение, что производитель начинает сам путаться в своих маркетинговых названиях. Чуть позже пойдут ядра «Silver» и «Gold», но к Snapdragon 6xx серии это не относится. Почему? Это тоже секрет!
Интересно еще и то, что Snapdragon 660 часто сравнивают с семейством Snapdragon 820/821, хотя схематично он больше похож на Snapdragon 835. Постараемся сравнить эти модели и выяснить, в чем отличия между ними.
Традиционно попробуем зайти «в лоб» и оценить производительность «системы-на-чипе» по привычному тесту GeekBench 4.
При благоприятных температурных условиях чип демонстрирует высокую производительность, как в одноядерном, так и многоядерном режиме, обгоняя всех собратьев по 600-й серии.
Забавно, но если собрать статистику, выйдет, что и Snapdragon 821 не может устоять в «многопотоке», хотя справедливости ради надо сказать, что в среднем по больнице производительность на ядро выше все же у старичка. Ситуация мне очень напомнила выход «драконов» 650 и 652 – тогда под натиском новинок пал бывший царь горы Snapdragon 810.
Пока все выглядит очень хорошо, но как на счет обработки пяти и более потоков вычислений? Напомню, что у Snapdragon 820/821 с этим были очень большие проблемы:
Они, кстати, так не решены до сих пор, и если нагрузить смартфон парой-тройкой задач, то этот баг даст о себе знать незамедлительно. После выхода обзора Snapdragon 820 этот момент был более подробно изучен на примере игр:
Тогда было отлично видно, как «слабая» восьмерка ядер Cortex-A53 могла реализовать свое преимущество, в то время как у четверки производительных ядер Kryo постоянно возникали проблемы. Но причем тут Snapdragon 660?
А дело в том, что подобные проблемы можно было наблюдать и на Snapdragon 810, который до начала троттлинга таки мог адекватно обрабатывать 5-6 потоков почти на максимальной частоте, но из-за дурного планировщика этого не происходило, и вся нагрузка уходила на кластер с ядрами А53.
Выдохнем. Поведение чипа очень схоже со своим старшим собратом в виде Snapdragon 835. Да, эффективность обработки более четырех задач одновременно падает, но не столь радикально, как у 820/821.
Кстати, обратите внимание, сколь схожи результаты этих двух кусков кремния, что еще раз нам намекает на тот факт, что если Qualcomm что-то и изменила в архитектуре Cortex-A73, то явно немногое.
Если мы возьмем в рассмотрение разброс результатов, то картина едва ли огорчит нас.
Если наложить данные на результаты Snapdragon 835 (зеленые линии на графике), то окажется, что ведут себя чипы весьма схоже.
Для лучшего восприятия информации, можно посмотреть выделку данных по областям. Тут заметно, что при обработке пяти и более потоков старший чип выглядит выигрышнее, но разительной разницы тут нет.
Теперь посмотрим на стабильность работы CPU части SoC.
Очень удивили результаты в ThrottlingTest, где чип показал как высокую пиковую производительность в 148 миллиардов инструкций в секунду, так и отличные средние показатели. Да, просадки есть, но тут результаты познаются в сравнении. Я взял пару смартфонов и прогнал этот тест в абсолютно одинаковых условиях. Вот что получилось:
При оцифровке данных пришлось немного пожертвовать детализацией графика, но общий тренд отлично просматривается. Заметим, что даже очень удачный с точки зрения конструкции OnePlus 3 показал по всем параметрам худшие результаты. А про Snapdragon 810 в составе HTC One M9 и говорить как-то неловко. Жаль не представилось возможным добавить к сравнению Snapdragon 835 и 845, но надеюсь мы к этому вернемся в случае обзора последнего.
Однако, не стоит забывать, что мы имеем дело с двухкластерной однокристальной системой, и тут могут быть подводные камни. Чтобы убедиться, адекватно ли работает планировщик, нужно было понаблюдать за «жонглированием» нагрузкой между кластерами в разных сценариях использования.
Сперва надо ответить на главный вопрос: может ли Snapdragon 660 полностью нагрузить все свои восемь ядер на максимальной частоте вне бенчмарков?
Может. Причем, как оказалось, без проблем, особенно в многоэкранном режиме. Хотя это можно было понять еще на этапе тестирования в GeekBench, где новинка показала очень внушительные результаты в многоядерном режиме.
Но это еще полдела. А вот использовать нужный кластер ядер тогда, когда требуется – задача куда сложнее. Именно на этом задании проваливаются многие SoC со схемой big.LITTLE. Зачастую производителям просто лень вкладывать время и ресурсы в нормальную настройку планировщика и они пользуются проверенной схемой: активируют максимально производительный режим при обнаружении запущенного бенчмарка, а в остальное время нагрузка ложится только на «медленный» кластер, что обеспечивает неплохую автономность, но аппарат начинает ощущается откровенно тупым для своих ТТХ.
Лучший способ проверить качество работы планировщика – браузерные тесты. Зачастую, производители не воспринимают это приложение как бенчмарк, да и сам браузер обновляется так часто, что адаптировать алгоритмы под конкретную версию нецелесообразно.
Тем не менее, в этих программах пользователи проводят огромное количество времени. Что же мы видим? 10 748 баллов – отличный результат и сравним с Snapdragon 821/835.
Если разобрать поведение чипа при выполнении этой задачи, то мы увидим, что нагрузка полностью легла на первое ядро кластера А73 (показано красной стрелкой), которое работало на максимальной частоте. В то же время кластер ядер А53 не ушел в сон и не сбросил частоты. Напротив, на него легла нагрузка оболочки, ОС, служб и других приложений, работающих в фоне. То есть, все сработало так, как и должно было. Отличный результат.
За обработку графики в SoC отвечает Adreno 512. В отличии от более-менее удачного нейминга GPU Mali, из которого можно хоть что-то узнать, тут у нас более абстрактная картина. Посмотрим, что кроется за этим.
Если нормализовать данные по многим устройствам в бенчмарке GFX Benchmark и взять тестовую сцену Manhattan offscreen на базе OpenGL 3.1, мы увидим, что по скорости графической части бывший флагман Snapdragon 821 не оставляет нашему герою ни единого шанса на лидерство, так что конкурировать эти чипы могут лишь в CPU части. Зато есть и хорошие новости, по производительности GPU Adreno 512 заметно опережает как Adreno 510 (QSD652), так и Adreno 506 (QSD625) причем последний, чуть ли не в два раза.
Но когда мы говорим про GPU, то тут особенно важно упомянуть именно стабильность работы, так как с появлением все большего количества стеклянных смартфонов, ситуация с теплоотводом лучше не становится. Как обычно, возьмем данные, собранные с разных устройств в одинаковых условиях и обработаем их.
Первой сценой у нас идет T-Rex. Это очень простенькая сцена для GPU и довольно сложная для CPU, так что тут столь малый разброс по результатам обусловлен именно перегревом CPU части. Все чипы 600 семейства Snapdragon показали отличную стабильность работы, а отрыв по производительности нашего подопытного заметен очень хорошо.
Но отходя немного в сторону видно, насколько сильно влияет конструкция смартфона на показатели нагрева. Так, LG V20 со стеклянной задней крышкой отводит тепло заметно хуже OnePlus 5, что начинает сказываться уже с 9 прогона сцены. То же самое и с Samsung Galaxy S7 Edge, несмотря на хорошо проработанную конструкцию с металлической рамой и тепловой трубкой.
Совсем другое дело – сцена Manhattan, где большую роль играет графическая подсистема. Тут ни о каком соседстве 600 серии с 800 и речи идти не может. Однако если представители среднего сегмента остаются весьма стабильными, то высокопроизводительные SoC понемногу сдают позиции к концу теста.
Самое интересное, что нас интересует в этом разделе – может ли CPU часть полностью загрузить работой графический ускоритель и, конечно же, хватит ли скорости ОЗУ для нужд насущных задач? Пусть это будут и игры, в которые никто не играет (нет).
На практике же – легко. Adreno 512 полностью нагружается и не стесняется молотить на максимально доступной частоте – 647 МГц. На деле, это работает вот так:
Увы, но Smartisan Nut 2 Pro является очень неудачным смартфоном с точки зрения прошивки и конструкции – перед нами самая худшая комбинация из стекла, пластика и металла вкупе с «тяжелой» прошивкой. Однако даже так, смартфон неплохо себя показал, и если тому же OnePlus 3T он уступит, то Samsung Galaxy S7 Edge или Xiaomi Mi5 может вполне составить конкуренцию.
Тут надо отметить, что к моменту написания обзора PUBG Mobile еще не вышла, так что проверить смартфон в этом интересном с точки зрения тестирования проекте не было возможности.
Новый раздел для серии статей про мобильные SoC, но я подумал, что это может быть интересно, так как объемы данных постоянно растут и недалек тот момент, когда в смартфонах появятся 16 Гбайт ОЗУ и более. Плюс надо понимать, что тот же GPU выделяет для своих нужд пространство именно там, как и в случае APU на ПК.
К сожалению, официальных данных про конфигурацию памяти в Snapdragon 660 производитель не дает, однако, наиболее вероятно, что используются два канала по 16 бит вместе с памятью стандарта LPDDR4 на частоте 1866 МГц.
Если мы сравним скорость чтения из ОЗУ с основными конкурентами, то картина получится интересная.
Если от предшественника, Snapdragon 660 отличается не сильно, то отставание от Snapdragon 821 значительное. Тут же и проглядывается самая слабая сторона Snapdragon 625 – всего один канал для ОЗУ.
С задержками ситуация интересная. Для чипов 600 серии все закономерно, а вот 821 показал себя странно. Дело в том, что данные я брал усредненные с 5-10 экземпляров смартфонов. Тонкость заключается в том, что некоторые модификации 820/821 «драконов» показывают очень большой разброс по задержкам в памяти. Напомню, что на данный момент весь модельный ряд 820/821 можно разделить на 4 подвида: 820 lite, 820, 821AB и 821AC.
Какой-то зависимости от модели смартфона и использования модификации чипа я проследить не смог. Да и надо ли этим заниматься в 2018 году? В любом случае, все семейство Snapdragon 82x разделилось на 2 группы: со средней задержкой 157 мс и 260 мс. На графике показан средний показатель для двух групп.
С копированием данных ситуация похожа на сценарий чтения.
Для любопытства сравним Snapdragon 660 с чипами высшего сегмента. Прекрасно видно, что не зря производитель таки относит его именно к 600 семейству, а не 800.
Еще в обзоре Snapdragon 835 я заметил, что читатели уверены, что с переходом на новый техпроцесс производитель обязан не только поднять пиковую производительность чипа, но и предложить повышенную автономность устройства, как следствие. Однако это не так, и со временем, мы не видим заметных подвижек в этой области: как «жили» флагманские смартфоны примерно рабочий день еще со времен Snapdragon S3, так и живут спустя 8(!) лет. То есть, производительность растет, а вот среднее энергопотребление остается почти тем же.
В этом разделе, я хотел бы показать недавно разработанную методику определения энергоэффективности SoC. Она еще находится в стадии тестирования и подтверждения своей жизнеспособности, но из-за трудоемкости процесса набрать достаточный объем данных весьма трудно, но тем не менее, результаты на мой взгляд, весьма интересные.
Полностью описывать методику я не буду, это тема отдельной статьи, но вкратце расскажу, что и как тестировалось. Современные смартфоны умеют передавать данные с контроллера заряда пользователю, а значит, на основе их мы можем вычислить примерно потребляемый ток, расход энергии и косвенно оценить износ батареи.
Так, например, работает новая функция в iOS 11.3, которая способна оценить износ батареи и по желанию пользователи отключить понижение производительности.
Конечно, такой метод заметно менее точен, чем аппаратное измерение, но это сполна компенсируется объемом полученных данных и соответственно, усреднением.
Вычислив реальную емкость батареи, можно рассчитать, сколько энергии потребуется SoC для решения определенной задачи. При этом, разумеется, надо снизить влияние модулей GPS, WiFi, GSM и экрана, хотя для тестирования конкретного смартфона, может и стоит учитывать эти параметры.
Для определения энергоэффективности, я использовал StabilityTest, который использует внутри себя все тот же Linpack. Прелесть метода заключается в том, что пользователь сам задает время тестирования, а программа выдает количество решенных задач в итоге. Как несложно догадаться, при таком подходе не важно, насколько быстр CPU или насколько он сильно перегревается – чем больше процессор троттлит, тем ниже частота, а соответственно его энергопотребление и количество решенных задач.
Собрав данные за определенный промежуток времени, можно путем нехитрых вычислений выяснить, сколько энергии потребуется CPU для произведения определенных вычислений. Метод далеко неидеальный и требует осмысления и доработки, но все равно может быть интересен к ознакомлению.
Сначала ознакомимся со средним энергопотреблением в режиме нагрузки. Для теста была взята игра WoT:Blitz и игра в течении 15 минут с экраном на минимальной яркости, через WiFi сеть 2.4 ГГц. Сложно сказать, насколько достоверные получились данные, но умозрительно они похожи на правду: Snapdragon 810 действительно уничтожает батарею как ребенок сладкую вату, а 625-ый имеет самые скромные аппетиты из-за слабых ядер вкупе с тонким техпроцессом и дохленького GPU.
Интересны результаты Snapdragon 835? Казалось бы, как он может потреблять столько же энергии, как и Helio P23? Ответ кроется в производительности, для 835-го «крутить» танки не составляет особого труда, вот и потребление ограничивается вертикальной синхронизацией экрана. Отрадно видеть, что Snapdragon 660 потребляет заметно меньше энергии, чем Snapdragon 808, превосходя его по всем параметрам.
А вот как выглядит таблица энергоэффективности. Она показывает сколько энергии нужно SoC для решения 1 математической задачи в StabilityTest. Само тестирование проводилось в течение 30 минут.
Как я уже говорил, результаты не претендуют на истину в последней инстанции, но могут быть интересны.
В целом, пользователи получили в среднем сегменте то, что давно заслуживали: SoC с производительными ядрами вкупе с тонким техпроцессом. Да, есть еще Snapdragon 636, который очень похож на упрощенную версию Snapdragon 660; и, судя по всему, он станет более популярным гостем в массовых смартфонах, но именно его старший брат обеспечивает заметный отрыв от Snapdragon 650 и Snapdragon 652. Отрадно видеть, как улучшения затронули все аспекты новой «системы-на-чипе», начиная с более скоростного LTE-модема, заканчивая производительностью подсистемы памяти и видеоядра. Наконец-то решен вопрос энергоэффективности, что как ни крути приведет к нормальному энергопотреблению в простое.
Однако есть и проблемы, которые все еще не решены. Во-первых, ядра Cortex-A53 по-прежнему на месте и никак не хотят уходить с рынка в пользу чуть более производительных Cortex-А55. Во-вторых, отсутствие поддержки технологии DynamIQ делает невозможным гибкий менеджмент с ядрами и размером кэша. И, в-третьих, стоит упомянуть главный недостаток – маячащий на горизонте Snapdragon 670.
Дело в том, что Snapdragon 670 решает все вышеперечисленные недостатки, вплоть до наличия кэша L3, доступного для любого ядра из любого кластера, что архиважно именно для «слабых» ядер Cortex-А55. Увы, на данный момент это всего лишь слухи, но если они подтвердятся, то Snapdragon 670 может стать слегка ослабленной версией Snapdragon 845, а это уже серьезная заявка для среднего сегмента.
Плюсы Snapdragon 660:
Минусы SoC:
Может не устроить:
Выражаем благодарность:
