نگاهی عمیق به تراشه‌ی کرین ۹۵۰ هوآوی

پردازنده‌ی اصلی
استفاده از Cortex-A72 به جای Cortex-A57 موجب بهبود نسبتاً زیاد عملکرد می‌شود و می‌توان گفت که Kirin 950 از نظر عملکرد در اپلیکیشن‌هایی که تنها از یک هسته‌ی پردازنده استفاده می‌کنند، به مراتب سریع‌تر از اکسینوس ۷۴۲۰ سامسونگ و S810 کوآلکام است. البته هنوز هم هسته‌های تویستر در تراشه‌ی A9 اپل سریع‌ترین محسوب می‌شوند.
تخمین هوآوی این است که Cortex-A72 با سرعت کلاک برابر، ۱۱ درصد سریع‌تر از Cortex-A57 است و به این ترتیب با در نظر گرفتن سرعت ۲.۳ گیگاهرتزی، به این نتیجه می‌رسیم که این هسته‌ها ۲۷ درصد سریع‌تر از هسته‌های Cortex-A57 در تراشه‌ای مثل اکسینوس ۷۴۲۰ هستند، البته اگر توان مصرفی و در حقیقت مشکل داغی تراشه تفاوتی دیگر ایجاد نکند.
هوآوی در کنار ۴ هسته‌ی Cortex-A72 از هسته‌های Cortex-A53 در آرایش بیگ.لیتل استفاده کرده و البته سرعت این هسته‌ها را هم بالا در نظر گرفته است، ۱.۸ گیگاهرتز انتخاب هوآوی است حال آنکه اغلب اعدادی مثل ۱.۵ یا ۱.۴ گیگاهرتز را برای چنین هسته‌هایی می‌بینیم.
پردازنده‌ی گرافیکی
هوآوی هم تا حدی به روش مدیاتک علاقه‌مند است و برای کاهش مساحت تراشه و در نتیجه قیمت تمام شده، فقط ۴ هسته‌ی Mali-T880 در کرین ۹۵۰ استفاده کرده و در مقابل سرعت کلاک را ۹۰۰ مگاهرتز انتخاب کرده که عدد بزرگی است. با سرعت ۹۰۰ مگاهرتز، قدرت پردازشی این پردازنده‌ی گرافیکی در حدود ۱۳۰ گیگافلاپس است. با گلکسی اس۶ مقایسه کنید، ۲۱۰ گیگافلاپس در برابر ۱۳۰ گیگافلاپس. روشن است که کرین ۹۵۰ از نظر قدرت پردازش گرافیکی نمی‌تواند S810 یا اکسینوس ۷۴۲۰ را مغلوب کند.
اپل در A9 از گرافیک ۶ هسته‌ای با قدرت خام ۲۷۰ گیگافلاپس استفاده کرده که در حقیقت دو برابر قوی‌تر از کرین ۹۵۰ است.
کش منسجم با CCI-500 ؟
ارتباط داخلی منسجم کش توسط CCI-400 صورت می‌گیرد. اگر به معرفی Cortex-A72 و T880 رجوع کنید، متوجه می‌شوید که در همان تاریخ، CCI-500 هم معرفی شده بود تا مشکلات گلوگاهی ارتباط هسته‌ها و پردازنده‌ی گرافیکی را حل کند اما در زمان طراحی و توسعه‌ی کرین ۹۵۰، این طرح جدید آرم آماده‌ی بهره‌برداری نبوده و لذا باز هم از CCI-400 در تراشه‌ای قدرتمند استفاده شده است.
پردازش تصویر قدرتمند
هواوی و در حقیقت HiSilicon که طراح کرین ۹۵۰ است، به بخش پردازش تصویر و پردازشگر سیگنال دیجیتال توجه خاصی داشته و جهشی بزرگ در این بخش ایجاد کرده است. پردازشگر تصویر دوگانه ۱۴ بیتی برای اموری مثل فوکوس خودکار هیبریدی (ترکیبی)، مدیریت تنظیماتی مثل روشنایی خودکار و … کاربرد دارد.

کرین ۹۵۰ اولین تراشه‌ای است که از پردازشگر تصویر PrimISP و پردازشگر سیگنال دیجیتال IVP32 بهره می‌برد. هر دو طرح پس از تصاحب بخشی از تگزاس اینسترومنت در فرانسه (سال ۲۰۱۳) با توجه به نیازهای هوآوی شکل گرفته‌اند. به این ترتیب هوآوی نیازی به پردازشگر مجزا در گوشی‌هایی نظیر آنر ۶پلاس، P8 و Mate S و … که دوربینی با قابلیت‌های خاص و عملکرد خوب دارند، ندارد. کرین ۹۵۰ نیاز گوشی‌ها و تبلت‌های رده‌اول هوآوی در زمینه‌ی پردازش تصویر و سیگنال دیجیتال را کاملاً مرتفع می‌کند.
مالتی‌مدیا و اینکد و دیکد سخت‌افزاری ویدیو
نرخ دیکد HEVC معادل ۲۱۶۰p@30 است اما اینکد به صورت HEVC در کرین ۹۵۰ پیاده‌سازی نشده است. اینکدر سخت‌افزاری H.264 می‌توان ویدیوهایی با رزولوشن ۱۰۸۰p و سرعت ۳۰ فریم بر ثانیه را اینکد کند اما نرخ اینکد بالاتر پشتیبانی نشده است.
از نظر قدرت اینکد و دیکد، هنوز هم تراشه‌هایی مثل اکسینوس ۷۴۲۰ و S810 به مراتب بهتر از تراشه‌ی رده‌اول هوآوی هستند.
نکته‌ی جالب این است که با توجه به نرخ اینکد H.264، نمی‌توان توسط کرین ۹۵۰ و به تنهایی، نرخ فیلم‌برداری ۴K@30 را در محصولات مختلف تجربه کرد! شاید با کاهش فریم‌ریت ویدیو، بتوان ویدیوهای ۴K تهیه کرد که این مورد هم مطلوب کاربران نیست.
کنترلر حافظه و پشتیبانی از LPDDR4
کنترلر حافظه‌ی استفاده شده موضوع جالبی است. برای اولین بر در صنعت موبایل و تراشه‌های موبایل از کنترلر هیبریدی برای پشتیبانی از هر دو نوع رم LPDDR3 و LPDDR4 استفاده شده است. هفته‌ی پیش کمپانی آرم طراحی مشابهی به اسم DMC-500 ارایه کرده بود که در اولین فرصت درباره‌ی آن می‌نویسم. طرحی که هوآوی استفاده کرده، ارتباطی با DMC-500 ندارد و محصول کار مهندسین این کمپانی است. دو کانال ۳۲ بیتی با سرعتی که در اسلایدها ذکر نشده برای حافظه‌ی رم در اختیار طراحان سخت‌افزار گوشی است. اگر سرعت ۱.۶ گیگاهرتز برای رم‌های LPDDR4 پشتیبانی شده باشد، کرین ۹۵۰ می‌تواند با اکسینوس ۷۴۲۰ و S810 رقابتی پایاپای داشته باشد.
مودم LTE مجتمع
کرین ۹۵۰ شامل مودم مجتمع هم می‌شود. مودم LTE کلاس ۶ با سرعت ۳۰۰ مگابیت بر ثانیه چیزی ست که هوآوی در نظر گرفته و البته کندتر از مودم مجتمع تراشه‌های رده‌اول سامسونگ و کوآلکام و همین‌طور محصولات اینتل است.
هاب حسگرها با کمک‌پردازنده‌ی i5
کرین ۹۵۰ از نظر هاب حسگرها هم پیشرفت کرده است. در کرین ۹۲۰ و کرین ۹۲۵ از i3 استفاده می‌شد و حال i5 جایگزین آن شده است. این کمک‌پردازنده که برای کنترلر کردن انواع حسگر به صورت بهینه و سریع کاربرد دارد، از یک هسته‌ی Cortex M7 آرم قدرت می‌گیرد و با کمترین مصرف انرژی، محاسبات لازم و حتی محاسبات اعشاری را انجام می‌دهد.
لیتوگرافی، مساحت هسته‌ها و بهینه‌سازی مصرف انرژی
خوشبختانه کرین ۹۵۰ از لیتوگرافی ۱۶ نانومتری TSMC بهره می‌برد و در حقیقت اولین تراشه‌ی هواوی و دومین تراشه‌ای است که با این لیتوگرافی تولید می‌شود. اپل A9 هم قبلاً توسط همین لیتوگرافی تولید انبوه شده است.
همان‌طور که در اسلاید زیر مشاهده می‌کنید، توان مصرفی به ازای واحد سطح تراشه، ۶۰ درصد لیتوگرافی ۲۸ نانومتری HPM است.

لیتوگرافی ۲۰ نانومتری TSMC به ازاری واحد سطح، ۰.۷۵ لیتوگرافی ۲۸ نانومتری سابق انرژی مصرف می‌کند اما تراکم ترانزیستورها در حد ۱.۹ برابر است. به این ترتیب گرمای زیادی در مساحت کم جمع شده و مشکل داغی در بخش‌هایی مثل هسته‌های پردازشی سریع، ایجاد می‌شود. در لیتوگرافی ۱۶ نانومتری همان‌طور که اشاره شد، توان مصرفی واحد سطح، ۴۰ درصد کمتر است و به این ترتیب تراشه خنک‌تر از قبل کار می‌کند حال آنکه در مورد لیتوگرافی ۲۰ نانومتری، توان مصرفی واحد سطح ۴۰ درصد بیشتر است و طبعاً مشکل داغی قریب‌الوقوع است. مثال معروف آن S810 کوآلکام است.
نتیجه‌ی نهایی این است که Cortex-A72 با لیتوگرافی جدید، مساحت کمتر دارد، با سرعت کلاک برابر، ۱۱ درصد سریع‌تر از Cortex-A57 است، توان مصرفی آن ۲۰ درصد کمتر است و بازدهی آن ۳۰ درصد بهبود پیدا کرده است.

۸ میلی‌متر مربع برای ۴ هسته‌ی قدرتمند Cortex-A72، جالب است بدانید که در تگرا ایکس‌وان، S810 کوآلکام و اکسینوس ۷۴۲۰، مساحت ۴ هسته‌ی بزرگ و سریع به ترتیب ۱۳.۲ و ۱۵.۳ و ۸.۸۸ میلی‌متر مربع بوده است. البته اکسینوس ۷۴۲۰ با لیتوگرافی ۱۴ نانومتری تولید شده و طبعاً سطح کمتری به این هسته‌ها اختصاص یافته اما هنوز هم Cortex-A72 بهینه‌ترین گزینه است.
توان مصرفی سه گروه پردازنده‌ی Cortex-A72 و Cortex-A53 و کمک پردازنده‌ی i5 به صورت زیر است: