Микропроцессор Apple A9: технические характеристики, преимущества, где используется? Новые возможности и ПО.

Микропроцессор Apple A9: технические характеристики, преимущества, где используется?

Двухъядерный микропроцессор Apple A9 с уже далекого 2015-го года, в первую очередь, интересен тем, что разрабатывался на двух разных техпроцессах – 14 и 16 нанометров. А во-вторых, он использовался не только в iPhone, но и в iPad.

Производительность и архитектура Apple А9 характеристики:

• Микропроцессор А9 работает на 64-ти битной архитектуре Cyclone третьего поколения.
• Оборудован мощной шиной обмена с ОЗУ на 128 бит.
• Если речь идет об iPhone 6S и 6S плюс поколений, то у них используется передовая на то время LPDDR4 оперативная память объемом в 2 гигабайта.
• А9 оборудован довольно большим количеством кэша второго и третьего уровней (в 3 и 8 мегабайта соответственно) и значительной для мобильных процессоров частотой в 1.8 Ггц. Это позволяет ему и смартфонам, оборудованным им, оставаться актуальными в плане производительности в большинстве задач, несмотря на всего 2 физических ядра микропроцессора. А в купе с очень «грамотной» и проработанной архитектурой А9 опережал по производительности своих 4-х и даже 8-ми ядерных конкурентов.

А9 в свое время более чем достойно конкурировал с решениями на базе мобильных процессоров от «мастодонтов» AMD и Intel, при чем даже по показателям самого кристалла, а не только вкупе с фирменным качеством и дизайном Apple.

Процессор имеет свое собственное, встроенное графическое ядро, использующее 192 унифицированных графических процессоров (к примеру, старшие модели имели только 128). Это дает более чем достаточную для мобильного телефона графическую мощность, позволяющую играть в большинство мобильных игр вплоть до 2017-2018 года выхода.

Фото: Технические характеристики Apple A9

Устройства с А9 «на борту»

Apple iPad (2017)

Отличный iPad, первый, имеющий кроме обычной еще и бюджетную версию не из серии «мини». Бюджетную версию удалось получить благодаря уменьшению памяти до 32-х гигабайт постоянной памяти (128 Гб в полном комплекте).

Все, что необходимо для недорогого, удобного рабочего планшета:

• Большой, 9.7-дюймовый экран.
• Поддержка Wi-fi.
• 32 или 128 гигабайт памяти.
• Поддержка мобильных сетей.

Из минусов можно выделить разве что:

• наличие воздушной прослойки между защитным стеклом и экраном;
• отсутствие поддержки Apple Pencil, зарезервированного специально под про-серию.

iPhone 6S и 6S Plus

Основным отличием S-ки от шестого iPhone, кроме, собственно, нового процессора А9, можно выделить поддержку технологии 3D Touch, слизанную со своей же технологии для макбуков Force Touch, что позволяет экрану:

• не только распознавать жесты и касания;
• определять и реагировать на давление на экран.

Из классических изменений:

• значительное улучшение камеры;
• увеличение длительности автономной работы, притом, что емкость аккумулятора была уменьшена.

Видимо уменьшение техпроцесса пошло на пользу.

В свою очередь, iPhone 9 Plus — это по-настоящему первый монструозных размеров смартфон, который был разработан для людей, готовых немного переплатить, но использовать смартфон еще и как подобие планшета, произвел впечатление.

iPhone SE

Несмотря на то, что идейный предшественник SE — iPhone 5С не принес компании той прибыли, на которую Apple рассчитывала, было принято решение воскресить идею компактного, с диагональю экрана всего 4 дюйма и бюджетного iPhone в новой ипостаси.

При концепции дизайна схожей с 5S, но при этом используя мощный на то время А9 процессор, SE хоть и не стал хитом, но снискал больше признания своего старшего «маленького» собрата.

Это, по сути, было достигнуто за счет А9 процессора, ведь на рынке смартфонов попросту не было настолько производительных 4-х дюймовых смартфонов, и он практически занял нишу покупателей, принципиально отвергающих «смартфоны-тапки».

Apple A9 – обманщик, негодяй и чипгейт

Фил Шиллер рассказал только о 64-битном процессоре третьего поколения, сообщив даже меньше подробностей чем раньше. Другие традиции новая система-на-чипе от Apple, несмотря на скромные (вроде бы) технические данные, не нарушила, оказавшись одной из самых производительных в мире. В первые месяцы вообще самой производительной.

Фил рассказал о процессоре третьего поколения дважды, начав с системы-на-чипе для iPad Pro. С продажами у “яблочных” планшетов дела обстояли даже хуже чем в среднем в индустрии. У Apple-фонов все было хорошо, а их новые модели были даже еще лучше. И впервые объявив оба варианта системы-на-чипе 2015 года, начали с варианта для iPad.

Наверное, этим они прогневали древнее индейское божество, которое вскоре наказало Apple, о гневе богов расскажу в одной из следующих серий. Возможно, гнев был вызван чем-то другим: кроме того что A9 представили после A9X, в системе-на-чипе произошло немало других перемен.

Чтобы не гневать индейских богов, я начинаю с Apple A9.

По официальным данным, по сравнению с A8 производительность CPU в A9 увеличилась на 70%, производительность GPU – на 90%, в CPU были транзисторы новой архитектуры, и всё это было оптимизировано для реальных задач и реальной жизни. Всё – правда.

Имя центрального процессора в системе-на-чипе вычислили еще до того как она попала в руки людей без подписок о неразглашении. Оно упоминалось в том же plist-файле что и раньше, и было Twister. Смерч, ураган, торнадо, обманщик. “Владельца заводов-дворцов-пароходов” о котором я читал в детстве, звали Мистер Твистер.

А как корабль назовут, так его и поплывет.

Это продолжение серии про процессоры от Apple. Предыдущие части:

Вскрытие и… обман

Twister, конечно же, и ураган, и смерч, и торнадо – но распотрошив новенький iPhone 6s, безжалостно вскрыв корпус SoC и срезая слой за слоем с поверхности чипа, в поисках оптимального ракурса для шпионской фотографии с мощного электронного микроскопа, исследователи были введены в заблуждение геометрическими размерами области L3.

Если вы прочитаете где-нибудь что размер кэша третьего уровня в Apple A9 8 Гигабайт, не верьте. Но и не судите авторов слишком строго: это было общим заблуждением в те дни. На самом деле – 4 Гигабайта. Более того, теперь это не имело особого значения, этот кэш играл в системе-на-чипе менее важную роль, без него вполне можно было обойтись.

Чип исследовали как артефакт с далекой звезды, эксперты Chipworks занимались этим в рабочее время, за более чем неплохую зарплату. При необходимости приглашали лучших независимых экспертов: поиск истины занятие увлекательное, но непростое.

Вердикт экспертов 88-го уровня был сенсационным: архитектурно, Twister и система-на-чипе от Apple превосходили процессоры от Intel. Также как обувь или костюм сделанные на заказ превосходят аналоги массового производства. Собственно, для этого в Apple и создавали собственные CPU, и педантично подгоняли их под себя.

По производительности Twister был смерч-ураган-торнадо. 2-ядерный процессор рвал в клочья 4- и 8-ядерных соперников. В первые несколько месяцев после выхода в свет рвал всех. Потом наглому выскочке ответили, согнали с первого места с большим отрывом – но до конца его активной жизни вытеснить его из первой тройки так и не смогли.

Но обманув экспертов, Twister заставил взглянуть на себя с другой стороны. У этого слова несколько значений, в том числе и “обманщик”. В Apple A9 размер кэша третьего уровня 4 Гигабайта. Отгадайте каким был размер кэша в “грузовом” Apple A9X. Если знаете – тссс!

Не вскрытием единым

О том, каким процессом, по какой технологии и какой компанией производились Apple A9 я расскажу в разделе “Чипгейт: Чип и Дэйл спешат на помощь”. Результаты комплексного исследования артефакта, подтвержденные и доказанные, одновременно и предсказуемы, и впечатляющи.

Если бы Apple сама опубликовала все это, в результатах было бы меньше белых пятен (не все поддается изучению), но о них прочитало бы на порядок меньше людей, и все было бы намного скучнее. А некоторые блестящие находки инженеров группы микроэлектроники Apple запросто могли бы оказаться плодами чьей-то ошибки.

Фотография Apple A9:

Это одна из первых фотографий, именно по ней размер кэша 3 уровня определили как 8 Гигабайт. Как выяснилось позже, элементам кэша было выделено больше жилплощади чем всем остальным обитателям чипа. В 2015 по сети ходила гипотеза что будто бы кэш изначально планировался как 8-гигабайтный, но в процессе оптимизации его уменьшили на половину.

В цвете и более четко:

2 ядра, очень похожие на ядра Cyclone или Typhoon. Кэш первого уровня (в каждом ядре) – размером в 128К. 64К для команд и 64К для данных. Кэш второго уровня (общий для всех ядер) – 3 Мегабайта. В три раза больше чем в Apple A8.

Ширина шины данных – 64 бита, пропускная способность – 25,6 ГБ/с. Оперативная память LPDDR4 (3 200 МГц). В A9 её 2 Гигабайта.

Интерфейс флэш-памяти – нетипичный для мобильных устройств, PCIe и NVMe. Такой же как в дорогих персональных компьютерах.

Тактовая частота – 1,85 ГГц. Намного больше чем у A8 (1,1-1,4 ГГц в разных устройствах).

Графический процессор – PowerVR GT7600 от Imagination Technologies, седьмая серия архитектуры Rogue (в переводе – негодяй, жулик, мерзавец). В Apple A8 использовался негодяй шестой серии. В PowerVR GT7600 6 ядер (в Imagination их называли кластерами).

И несколько слов про новую архитектуру транзисторов. Если вы подумали что к созданию этой новой архитектуры Apple имела какое-то отношение, вы не правы. При технологиях 20 нм и ниже, традиционных транзисторов с каждым нанометром вниз уменьшалась из-за утечек. Кто-то (по-моему Intel, но могу ошибаться) нашел решение проблемы, транзисторы новой архитектуры назвали Tri-Gate (3-затворные).

Картинки из доклада Intel, датируются 2013 годом, если не раньше. Но – будем считать что эта архитектура новая. Что нам, жалко что ли?

Чипгейт: Чип и Дэйл спешат на помощь

Начну с конца этой истории. Apple, игнорировавшая любые вопросы по поводу её систем-на-чипах, вдруг… заговорила. Ответила. Представьте: вы спрашиваете о чем-то яблоко, мол “свет мой яблочко, скажи…” – в шутку. А оно, хорошо поставленным голосом, очень серьезным, подробно и обстоятельно, отвечает.

Остальное, о чем я сейчас расскажу, по сравнению с этим событием мелочи.

Apple A9 выпускался двумя компаниями:

— Samsung, по технологии FinFET 14 нм, маркировка APL0898, площадь чипа 96 кв.мм;
— TSMC, по технологии FinFET 16 нм, маркировка APL1022, площадь чипа 104,5 кв.мм.

Естественно, как это принято у фруктов производящих мобильные устройства, о том какой из этих чипов внутри приобретаемого iPhone 6s или iPhone 6s Plus никто не сообщал. Даже о том что их два, и они немного отличаются один от другого, люди узнали из посторонних источников.

На Apple, грубо наехали, да еще и предъявив доказательства. Тесты, результаты которых один-в-один воспроизводились сколько угодно раз. То есть, стопроцентная правда?

В нескольких тестах чип от Samsung (APL0898) опустошал заряд батареи на 2 (два!) часа быстрее чем чип от TSMC (APL1022). Новенький 6s или 6s Plus, по независящим от вас причинам, вместо обещанных 10 часов между зарядками будет “жить” 8 или 10 часов?

С помощью программы CPU Identifier японского iOS-разработчика Хираку, проверили 250 тысяч 6s/6s Plus, и установили что в 63% из них был чип от Samsung (APL0898).

Только за первую неделю продаж 6s/6s Plus разошлись тиражом в 13 миллионов штук, то есть результат скорее всего неточен. Apple оперативно удалила программу из App Store.

То есть, жулики и обманщики? Боятся правды – но мы их выведем на чистую воду!

Все это активно обсуждали, окрестили “Чипгейтом”, собирали подписи под петицией, СМИ с восторгом публиковали ужастики. Для многих это был просто праздник какой-то – но тут случилось чудо описанное в начале раздела: яблоко заговорило.

Apple что проблема есть, но преувеличивать её серьезность не надо.

Чип от Samsung расходует заряд батареи быстрее. В реальной жизни на 2 или 3 процента. В некоторых тестах больше, в некоторых – меньше. Независимая проверка подтвердила: никакого Чипгейта нет.

Проверка была пристрастной, проверяющие верили в Чипгейт, и им нравилось верить в это. Но увы, инцидент был исчерпан.

Предлагаем подписаться на наш канал в «Яндекс.Дзен». Там вы сможете найти эксклюзивные материалы, которых нет на сайте.

Apple A9

Apple A9 – это производительный двухъядерный процессор архитектуры ARMv8/Cyclone 3, изначально разработанный компанией Apple для смартфонов iPhone 6S и 6S Plus. Два вычислительных ядра процессора работают с частотой вплоть до 1850 МГц. Сниженные тактовые частоты, а также более экономичный графический адаптер, вот главные (или даже единственные) отличия Apple A9 от A9X (который используется в планшете iPad Pro).

Архитектура и производительность A9

Apple A9 использует третье поколение 64-битной архитектуры Cyclone и имеет широкую 128-битную шину связи с оперативной памятью. Тип используемой памяти – LPDDR4, в телефонах iPhone 6s и 6s Plus используется по 2048 Мбайт такой памяти.

Процессор имеет 3 Мб кэша второго уровня и 8 Мб кэша третьего уровня (Apple A8: 1 Мб и 4 Мб, соответственно). Относительно A9X (2260 МГц), процессоры A9 работают с более низкой частотой (не более 1850 МГц) – но она всё же заметно опережает те скромные 1400 МГц, что были доступны процессорам A8 из iPhone 6 и iPhone 6 Plus. Новые процессоры отличаются также более продуманной архитектурой. В совокупности это позволяет им опережать в большинстве тестов, а также в реальных приложениях четырёхъядерные и даже восьмиядерные разработки конкурентов.

Большую роль в увеличении энергоэффективности, то есть, сочетания быстродействия и расхода энергии, сыграл переход на 14/16 нанометровый технологический процесс с современными транзисторами FinFET против обычных двумерных транзисторов в Apple A8 с размером затвора 20 нм. Почему 14/16 нанометров? Потому, что процессоры A9 и A9X производятся не одной компанией, а сразу двумя: Samsung (14 нм) и TSMC (16 нм). Так было сделано по соображениям скорости производства, поскольку одна фабрика не смогла бы обеспечить достаточное количество чипов за относительно короткий срок, чтобы успевать за спросом. Помимо разного техпроцесса (и чуточку разных размеров чипа), A9 (и A9X) версии Samsung и версии TSMC практически не отличаются, то есть, они имеют схожий уровень производительности и энергопотребления.

Как и процессоры A7 и A8 некоторое время ранее, A9 выступает очень достойно как в сравнении с другими ARM-разработками, так и в сравнении со многими современными процессорами x86 от AMD и от Intel (в частности, сериями Atom и Core M). Запаса быстродействия будет однозначно достаточно для любых приложений и игр 2015-2016 годов выпуска, а также более ранних.

Кроме того, как и другие современные системы-на-чипе (SoC), A9 имеет встроенный графический ускоритель. Imagination PowerVR GT7600 задействует 192 унифицированных графических процессора (PowerVR GX6450 из прошлого поколения iPhone имел 128 процессоров), и обеспечивает крайне серьёзную, по меркам мобильных телефонов, трёхмерную производительность. На конец 2015 года данный GPU можно считать одним из самых мощных, он напрямую конкурирует с представленной не так давно графикой Nvidia Tegra K1.

Энергопотребление и охлаждение

Из 5-6 Вт, которые потребляют телефоны iPhone 6s и 6s Plus при вычислительной нагрузке, не менее трети требует на себя яркий экран. Из этого можно сделать вывод, что показатель TDP, отвечающий за тепловыделение и расход энергии, для платформы Apple A9 составляет примерно 3-4 Вт. Это более приятные цифры, чем у конкурирующих разработок.