ARM - сърцето на смартфоните

За поредна година най-желаният подарък остава качественият smartphone. Само през 2014г са купени над 1 млр. смартфона. Концепцията за комбиниране на телефон и компютър е още от 1909г и принадлежи на Тесла, а първото устройство маркетирано като "smartphone" беше Ericsson R380 от 2000г. Smart ерата започна с невероятно бързи темпове на развитие и днес това цифрово устройство осигурява на потребителя множество възможности - клетъчен телефон, мултимедиен плейър, GPS навигация, интернет достъп, камера, мобилно банкиране, игри, апове и разбира се тъчскрийн интерфейс. 

Имайки предвид наближаващите коледни и новогодишни празници, нека погледнем към моделите устройства, предлагани от водещите компании към месец Октомври 2015 в България - Samsung Galaxy S6 Edge, Lenovo Vibe Shot Z90, Motorola Nexus 6, LG G4, Apple iPhone 6s и Microsoft Lumia 640 XL:

Кой модел да изберем? Обективността и компетенциите на продавачите като консултанти е съмнителна, а инвестицията в устройство, което минава 1 000, а дори и 2 000 лв. трябва да е осъзнато аргументирано решение. Общоизвестен главен критерий за преценка качествата на компютърни устройства е скоростта на процесора, но как да се ориентираме в тези описания на процесорите: Octa-Core, Qualcomm Krait, Snapdragon 808, A9, Snapdragon 400

Какво означава всичко това? Какви са различията? Какво ни е нужно? 

За да отговорим на всички тези въпроси е нужно да се обърнем към историята. В далечната 1983 г. британската компания Acorn Computers търси нов процесор, който да е достатъчно мощен, за да поддържа операционна система с графичен интерфейс. Инженерите на Acorn се спират на разработката на група студенти от университета Бъркли в Калифорния - проект RISC /Restricted (reduced) Instruction Set Computer/. Характерно за този процесор е малкият брой транзистори, съкратеният набор от поддържани команди, а оттук ниската консумация на енергия. През 1985 г се появява ARM1 /Acorn RISC Machine/, а още на следващата година ARM2 /8-12 MHz/ и ARM3 /25 MHz/. 

През 1992 г Acorn и Apple разработват ARM6 /12-33 MHz/ и го реализират в един от първите джобни персонални компютри Apple Newton PDA. Устройството не успява да се наложи на пазара поради типичната за Apple висока цена /над $1 000/ и размери, които не са "джобни". За пореден път историята с промишления шпионаж и кражбата на ноу-хау се повтарят! Служителката на Apple - Donna Dubinsky - напуска компанията и основава своята Palm Computing и през 1996г поднася на пазара значително по-евтино и с по-малки размери устройство -  Palm Pilot. Именно Palm налага този нов тип устройство - PDA, Personal Digital Assistant - предшественик на съвременните smart устройства.

В ARM7 и ARM8 скоростта е 40-72 MHz, в ARM9 е между 180-200 MHz, а в ARM11: 532-772 MHz/. От 2005г серията ARM се продължава от серията Cortex A, чието развитие до днес е следното:

Cortex A 

Ядра с архитектура ARMv7-A /поддръжка на 32-битови ядра/

А8 /2005/:    от 600 MHz до 1 GHz, 1 ядро
          L1:16-32 KB Instruction + 16-32 KB Data cache; L2: 256-512 KB /opt./
А9 /2007/:   подобрява производителността на А8 с 50%;
          от 0.8-2 GHz, 1-4 ядра
          L1:16-64 KB Instruction + 16-64 KB Data cache; L2: 1 MB /opt./
А5 /2009/:  поддържа около 70% от производителността на А9 при два пъти по-нисък енергоразход
         530 MHz - 1 GHz, 1-4 ядра
          L1:4-64 KB Instruction + 4-64 KB Data cache
А15 /2010/: подобрява производителността на А9 с 50 до 100%;
          от 1 до 2,5 GHz, 1-4 ядра
          L1:32 KB Instruction + 32 KB Data cache; L2: 256KB - 8MB;

А7 /2011/: подобрява производителността на А9 с 50 до 100%;
          от 1,2 до 1,6 GHz, 1-4 ядра
          L1:16-64 KB Instruction + 16-64 KB Data cache; L2: 1 MB /opt./

А12 /2013/: 

          ?? GHz, 1-4 ядра
          L1:32-64 KB Instruction + 32 KB Data cache; L2: 256KB - 8MB;

А17 /2014/: подобрява производителността на А9 с около 60%;
          ?? GHz, 1-4 ядра,
          L1:32-64 KB Instruction + 32 KB Data cache; L2: 256KB - 8MB;

Ядра с архитектура ARMv8-A  /поддръжка на 64-битови ядра/

А53 /2012/ - подобрява производителността на А7 с около 50%;
          1-2,5 GHz, 1-4 ядра
          L1:8-64 KB Instruction + 8-64 KB Data cache; L2: 128KB/1MB/2MB;
         А53 може да се ползва заедно с А57 или А72 в конфигурация ARM big.LITTLE.

А57 /2012/ - подобрява производителността на А15 със 100 до 200%;
          1-2,5 GHz, 1-4 ядра
          L1:48 KB I + 32 KB Data cache, 3-way; L2: 512KB/1MB/2MB, 16-way;

А72 /2015/ - производителността му е над 3 пъти по-голяма от А15
          до 2,5 GHz, 1-4 ядра
          L1:48 KB I + 32 KB Data cache; L2: 512KB/1MB/2MB/4MB.

На основата на някой от гореизброените Cortex A процесори се разработва едночипова система /System-On-Chip, SoC/ -  интегрална схема, включваща в себе си всички основни компоненти на един компютър /процесор, оперативна памет, графичен процесор, контролери за външни интерфейси, радиочестотни функции и т.н /.  

Стигнахме и до факта, че всеки смартфон всъщност е ARM SoC система. Производителите на SoC маркетират ARM разработките си чрез определено кодово име:

Apple - А;
Nvidia Corp. - Tegra;

Qualcomm Inc. - Snapdragon;

Samsung Electronics - Exynos;

MediaTek  - MTК и Helio

Други SoC производители са Rockchip Electronics Co, Allwinner Technology Co и др.

Време е да "разкодираме" какви ARM процесори стоят зад предложените флагмани на компаниите.

GALAXY S6 Edge /=> Cortex-A53 + Cortex-A57

Vibe Shot Z90 / => Cortex-A53 + Cortex-A53

Nexus 6 /Qualcomm Snapdragon 805 Krait/ =>  Cortex-A15

G4 /Qualcomm Snapdragon 808/ => Cortex-A53 + Cortex-A57

iPhone 6s /Apple A9/ => ARMv8-A

Lumia 640 XL /Qualcomm Snapdragon 400 Krait/ => Cortex-A7

Откриваме, че моделите Nexus 6 и Lumia 640XL използват вече остарялата архитектура ARMv7-A, докато при останалите телефони е използвана новата 64-битова архитектура. Рискувайки да предизвикам неодобрението на "ябълковите" потребители, iPhone 6s е следващият отпаднал в надпреварата модел, заради само двете ядра на процесора. Останаха три конкурента, които притежават съвременна архитектура, но коя да предпочетем - съчетание на два А53 или конфигурация big.LITTLE на А53 с А57. Характеристиките на моделите /при 32 GB/ в съчетание с цената ще ни помогнат да вземем най-доброто решение:
Galaxy S6 Edge     A53 /4x1,5 GHz/ + A57 /4x2.1 GHz/ - 1 600 лв.
Vibe Shot Z90        A53 /4x1,0 GHz/ + A53 /4x1.7 GHz/ -   780 лв.     
G4                           A53 /4x1,4 GHz/ + A57 /2x1.8 GHz/ - 1 050 лв.
E, ако търсим "бюджетно" решение, то е очевидно - Lenovo Vibe Shot Z90, но ако търсим ефекта на т.нар. елитарна покупка, тогава изборът ни ще е Samsung Galaxy S6 Edge. Все пак, за специалистите, търсещи най-доброто съотношение между качество и цена ще е ясно, че LG G4 e несъмненият победител.
Не забравяйте, че през 2016г. предстои и премиерата на модели с процесор А72. След тяхната поява и увеличаването на RAM на 4 и повече гигабайта ни предстои най-сетне да получим smart устройство, което замества напълно преносим компютър от нисък към среден клас в ежедневната ни дейност. Чакането си заслужава...