Процессоры

Qualcomm Snapdragon 821 против Apple A10 Fusion

Производительность, спецификации, энергопотребление двух ведущих мобильных чипов 2016 года.

Введение

Двумя лидирующими производителями мобильных процессоров являются компании Qualcomm и Apple. Чипы Qualcomm находят применение во многих популярных смартфонах, тогда как Apple выпускает свои модели для собственных устройств iPhone и iPad. В прошлом году флагманским процессором Qualcomm была модель Snapdragon 821, тогда как конкуренцию ему составлял Apple A10 Fusion. Именно эти две системы на чипе задавали тон в плане производительности и функциональности мобильных процессоров. Какой же из них лучше?

Что в данном случае значит лучше? Производительность, энергоэффективность, графический чип? Беспроводной модем? У мобильных процессоров есть множество характеристик. По этой причине нам придётся сравнить эти процессоры по разным параметрам.

Спецификации

Qualcomm и Apple не любят рассказывать подробности о содержимом своих процессоров. Особой скрытностью отличается Apple, так что зачастую информацию приходится собирать из интернета из неофициальных источников.

Оба процессора является 4-ядерными и используют архитектуру Heterogeneous Multi-Processing (HMP). Это означает, что не все вычислительные ядра одинаковые. У них есть два производительных ядра и два энергоэкономичных. Это сочетание также известно под названием ARM big.LITTLE. Именно компания ARM стала основоположником такого подхода и внесла вклад в открытый исходный код проектов вроде ядра Linux.

Snapdragon 821 стал первой системой HMP компании Qualcomm на собственных вычислительных ядрах Kryo, хотя прежде она уже использовала HMP в процессоре Snapdragon 810 с ядрами Cortex-A57 и Cortex-A53. Также Qualcomm использует сочетание big.LITTLE и в других процессорах, вроде Snapdragon 652, где есть по четыре ядра Cortex-A72 и Cortex-A53.

Хотя A10 Fusion является процессором 4-го поколения ARM 64 бит, впервые он стал 4-ядерным и впервые использует HMP. Большой разницей между Snapdragon 821 и A10 Fusion является возможность первого задействовать одновременно все ядра, тогда как процессор Apple может только переключаться между ними.

Другим важным компонентом является GPU. Qualcomm использует собственную разработку, Apple делает то же самое, впервые для себя. Раньше Apple задействовала GPU PowerVR от компании Imagination Technologies, а теперь её собственный продукт полагается на PowerVR, но подробной информации нет. Что касается поддержки интерфейсов программировании, Adreno 530 в Snapdragon поддерживает OpenGL ES 3.2 и Vulkan 1.0, а процессор Apple OpenGL ES 3.0 и собственный Metal API.

Есть ещё два достойных упоминания отличия. Snapdragon 821 поддерживает стандарт быстрой подзарядки Qualcomm Quick Charge 3.0 с мощностью до 18 Вт, у процессора Apple подобных возможностей нет. В состав Snapdragon входит модем Qualcomm X12 LTE, в A10 Fusion встроенного модема нет, используется дополнительный чип сторонних производителей. Три из четырех экземпляра iPhone 7 применяют модемы от Qualcomm.

Производительность

Этот параметр вызывает наибольший интерес не только на мобильных устройствах, но и в процессорах для персональных компьютеров, серверов и суперкомпьютеров. Прежде чем углубиться в этот вопрос, нужно напомнить, что производительность и энергоэффективность являются противоположными показателями. Чем выше производительность, тем больше энергии расходуется. Есть разные уравнения, которые описывают соотношение этих двух параметров, в их состав входят такие переменные, как энергопотребление, напряжение, частота и емкостное сопротивление.

C:\Users\Alexey\Pictures\821.jpg

Если центральный процессор работает на более высокой частоте, он расходует больше энергии. Если он создал на меньшем технологическом процессе, он использует меньше энергии. Тем ниже напряжение, тем меньше расходуется энергии. На компьютерах энергопотребление не имеет такого важного значения, поскольку они подключены к розетке и охлаждаются большими вентиляторами, но на мобильных устройствах всё по-другому. Смартфоны работают от аккумулятора и не могут позволить себе слишком нагреваться.

Snapdragon 821 создан на технологическом процессе Samsung 14 нм, тогда как А10 произведён компанией TSMC на техпроцессе 16 нм. Это должно означать, что процессор Apple расходует больше энергии. Тактовая частота примерно одинаковая, 2,4 ГГц и 2,34 ГГц, но нужно принимать во внимание тактовую частоту энергоэффективных ядер A10. Также на производительность влияет скорость памяти, размер кэша L1 и L2, количество инструкций за такт.

Также играет роль разница в дизайне операционной системы. Android основана на Linux, тогда как iOS за основу использует BSD. Android задействует язык программирования Java, iOS применяет Objective-C и Swift.

Тестирование велось с применением смартфона Google Pixel на Snapdragon 821 и iPhone 7 на A10 Fusion. На Snapdragon 821 могут быть и более быстрые смартфоны в зависимости компонентов. В то же время, разница разрешения экранов iPhone 7 и iPhone 7 Plus влияет на производительность графического процессора. Также есть мнение, что модель iPhone 7 32 Гб, которая использовалась в данном случае, обладает более медленной флеш-памятью, чем модели 128 и 256 Гб.

Было запущено два набора тестов. AnTuTu, Geekbench и Basemark OS II есть на Android и iOS. Также были задействованы некоторые кастомные тесты. Результаты приведены ниже.

s821-vs-a10-antutu-geekbench-etc-16x9

Как видно на графике, A10 Fusion опережает Snapdragon 821. Разница в производительности варьируется в разных бенчмарках. В AnTuTu она составляет всего 6%, тогда как в одноядерном тестировании Geekbench преимущество целых 126%. В остальных тестах разница около 30%.

Давайте разобьём результаты в AnTuTu по категориям и узнаем сильные и слабые места каждого процессора.

C:\Users\Alexey\Pictures\A10.jpg

AnTuTu проводит четыре вида тестов; 3D, UX, CPU и RAM. В разделе 3D Adreno 530 проявляет себя лучше, чем графический процессор в A10 Fusion. Несмотря на это, процессор Apple побеждает в остальных категориях. В некоторых кастомных тестах процессоры идут ноздря в ноздрю, вроде многоядерного теста центрального процессора и тестирования безопасности данных графического интерфейса. Есть некоторые тесты, в которых процессор Apple является явным лидером. В особенности это относится к тестированию оперативной памяти.

Второй набор тестов состоял из эксклюзивных для каждой платформы бенчмарков. У кроссплатформенных бенчмарков могут быть различные слабые места. Первая проблема в том, что платформы используют разные языки программирования. Это означает, что приложение для одной платформы не может быть легко перенесено на другую просто при помощи перекомпиляции. Другая проблема состоит в использовании библиотек среды выполнения. Например, если приложение должно манипулировать определёнными данными, сжимать, зашифровать, копировать и т.д., есть разные функции соответствующего языка программирования и операционной системы для этого. Но для бенчмарка это означает, что приложение проверяет эффективность библиотеки среды выполнения и операционной системы, а не аппаратных компонентов.

Есть разные методы написания приложений для двух платформ одновременно. Один заключается в применении комплекта средств разработки с поддержкой разных платформ, другой в использовании языка программирования C, который является своего рода универсальным языком программирования для разных платформ. Почти все операционные системы обладают компилятором С, включая Windows, Android, iOS, Linux, macOS.

В проведённых тестах рассматривались оба подхода. В одном наборе тестов применялся язык программирования LUA с поддержкой различных комплектов средств разработки для Android и iOS, другой набор бенчмарков задействовал C.

На LUA была два теста. Первый рассматривает только производительность центрального процессора без графики. Вычисляются сто хэшей SHA1 данных объёмом 4 Кб и другие задачи центрального процессора. Результатом является время прохождения теста.

s821-vs-a10-gds1-benchmark-16x9

Как видно на графике, iPhone 7 стал явным победителем. Второй тест отличается от первого, здесь задействована двухмерная графика. Используется движок физической обработки 2D для симуляции воды, которая льётся в контейнер. Приложение создано для работы на частоте 60 кадров/с, каждые две капли воды прибавляют один кадр. Измеряется, сколько капель обрабатываются и сколько пропускаются, максимальный результат может составлять 10800. Pixel набрал 10178, iPhone 7 10202.

s821-vs-a10-gds2-benchmark-16x9

В тестирование языка С приложение на iOS на самом деле написано на Objective-C для обработки пользовательского интерфейса, но код бенчмарка на обоих операционных системах одинаковый.

Первый тест постоянно вычисляет хэш-функцию SHA1 блока данных. Второй вычисляет первый миллион простых чисел с применением деления. Третий тест вычисляет произвольную функцию, которая выполняет множество различных математических функций. В каждом случае измеряется время на прохождение теста.

s821-vs-a10-c-benchmark-16x9

Как видим, во всех случаях Snapdragon 821 выигрывает. Складывается отчасти парадоксальная ситуация. Если предыдущие бенчмарки показали более ровные результаты, здесь лидирует только процессор Qualcomm. Впрочем, итоговый вывод заключается в том, что процессор Apple быстрее. В последних тестах компилятор языка С на Android NDK может быть лучше, чем компилятор в Xcode, или же из-за природы HMP производительные ядра A10 Fusion могли быть не задействованы в этих тестах.

Энергопотребление

Как было сказано выше, можно создать высокопроизводительный процессор, если можно позволить большое энергопотребление и мощную систему охлаждения. На мобильных устройствах это невозможно, поэтому важно следить за расходом энергии. Тестировать эффективность процессоров на мобильных устройствах непросто. Есть множество вариантов, включая разбор устройства и подключение проводов к системной плате. В данном случае мы применим программное обеспечение и математику.

Для начала яркость каждого смартфона выставлена на минимум, запущен домашний экран, на котором ничего не происходит. Через час анализируется расход энергии, чтобы понять, сколько расходуется в таком режиме простоя процессора. Pixel израсходовал 5%, iPhone 4%. Это ожидаемо, поскольку экран Pixel больше и у него выше разрешение, минимальная яркость тоже чуть выше. Ёмкость батареи iPhone 7 равна 1960 мАч, Pixel 2770 мАч. Значит, Pixel израсходовал за час 138 мАч, iPhone 7 78 мАч.

После этого на час было запущено демо Epic Citadel. Аппараты израсходовали по 20%. Очевидно, что 4% и 5% ушло на отображение на экране, поэтому сам тест на iPhone израсходовал 16% от общего заряда батареи, на Pixel 15%, что составляет 319 мАч и 415 мАч соответственно. Графический процессор Pixel работает тяжелее, поскольку ему нужно обрабатывать больше пикселей на экране в каждом кадре. Разница в количестве пикселей 2-кратная.

Такой же тест был выполнен для воспроизведения видео. Поменялся видеоплеер VLC и файл продолжительностью 1 час. iPhone потратил 11% заряда, Pixel 10%, без учёта экрана 7% и 5% или 137 мАч и 138 мАч.

pixel-vs-iphone-battery-usage-16x9

Назвать очевидного победителя затруднительно. На iPhone аккумулятор меньше, что кто-то может посчитать доказательством большей энергоэффективности, но здесь меньше и разрешение экрана. Нужно заметить, что на iPhone 7 Plus аккумулятор крупнее, чем на Pixel, а разрешение экрана такое же. В трёхмерных играх аппарат Apple расходует меньше энергии, но графический процессор меньше нагружен. При отображении видео результаты почти одинаковые.

Заключение

Миллионы процессоров Qualcomm и Apple используются в данный момент в мобильных устройствах по всему миру. Если рассматривать в комплекте центральный и графический процессор, процессор обработки изображений и сигнальный, модем, у них есть свои плюсы и минусы.

Snapdragon 821 является более функциональным, поскольку он содержит в себе модем LTE, который используется на iPhone 7 отдельно, поддерживает быструю подзарядку и больше графических интерфейсов. Это отображает бизнес-модель компании Qualcomm, процессоры Snapdragon продаются производителям смартфонов, планшетов, телевизионных приставок, мультимедийных плееров и других устройств. Процессор A10 разработан только для iPhone и iPad.

Что касается производительности, лидирует процессор Apple, хотя ненамного и разница зависит от типа нагрузки. В некоторых тестах AnTuTu Snapdragon 821 не уступает, а в остальных тестах на языке программирования С превосходит своего конкурента.

По энергоэффективности большой разницы замечено не было, здесь свою роль играют другие компоненты, помимо процессора.

Источник: www.androidauthority.com

Комментировать