Apple A9 - обманщик, негідник і чіпгейт

Філ Шиллер розповів тільки про 64-бітного процесора третього покоління, повідомивши навіть менше подробиць ніж раніше. Інші традиції нова система-на-чіпі від Apple, незважаючи на скромні (начебто) технічні дані, не порушила, виявившись однією з найбільш продуктивних у світі. У перші місяці взагалі найпродуктивнішою.

Філ розповів про процесор третього покоління двічі, почавши з системи-на-чіпі для iPad Pro. З продажами у «яблучних» планшетів справи йшли навіть гірше ніж в середньому в індустрії. У Apple-фонів все було добре, а їх нові моделі були навіть ще краще. І вперше оголосивши обидва варіанти системи-на-чіпі 2015 року, почали з варіанту для iPad.

Напевно, цим вони прогнівали стародавнє індіанське божество, яке незабаром покарало Apple, про гніву богів розповім в одній з наступних серій. Можливо, гнів був викликаний чимось іншим: крім того що A9 представили після A9X, в системі-на-чіпі відбулося чимало інших змін.

Щоб не гнівати індіанських богів, я починаю з Apple A9.

За офіційними даними, порівняно з A8 продуктивність CPU в A9 збільшилася на 70%, продуктивність GPU - на 90%, в CPU були транзистори нової архітектури, і все це було оптимізовано для реальних завдань і реального життя. Все - правда.

Ім'я центрального процесора в системі-на-чіпі вирахували ще до того як вона потрапила в руки людей без підписок про нерозголошення. Воно згадувалося в тому ж plist-файлі що і раніше, і було Twister. Смерч, ураган, торнадо, обманщик. «Власника заводів-палаців-пароплавів» про який я читав у дитинстві, звали Містер Твістер.

А як корабель назвуть, так його і попливе.

Це продовження серії про процесори від Apple. Попередні частини:

Перша частина: У тіні Apple А4,
друга частина: Народження «яблучного» процесора,
третя частина: Повертаючись до початку почав: Apple A6/A6X (Swift
); четверта частина: Cyclone приходить на зміну Swift (в Apple А
7), П'ята частина: Ще один «NeXT», або співпроцесор для фітнесу (Apple
М7), Шоста частина: Cyclone перетворюється на Typhoon (Apple
А8), Сьома частина: Apple S1: загадка, укрита таємницею,
восьма частина: Apple A8X: Графіка в зоні особливої уваги.

Розтин і... обман

Twister, звичайно ж, і ураган, і смерч, і торнадо - але розпитавши новенький iPhone 6s, безжально розкривши корпус SoC і зрізаючи шар за шаром з поверхні чіпа, в пошуках оптимального ракурсу для шпигунської фотографії з потужного електронного мікроскопа, дослідники були введені в оману геометричними розмірами області L3.

Якщо ви прочитаєте десь що розмір кешу третього рівня в Apple A9 8 Гігабайт, не вірте. Але і не судіть авторів занадто строго: це було спільною помилкою в ті дні. Насправді - 4 Гігабайти. Більш того, тепер це не мало особливого значення, цей кеш грав в системі-на-чіпі менш важливу роль, без нього цілком можна було обійтися.

Чіп досліджували як артефакт з далекої зірки, експерти Chipworks займалися цим в робочий час, за більш ніж непогану зарплату. За необхідності запрошували кращих незалежних експертів: пошук істини заняття захоплююче, але непросте.

Вердикт експертів 88-го рівня був сенсаційним: архітектурно, Twister і система-на-чіпі від Apple перевершували процесори від Intel. Також як взуття або костюм зроблені на замовлення перевершують аналоги масового виробництва. Власне, для цього в Apple і створювали власні CPU, і педантично підганяли їх під себе.

За продуктивністю Twister був смерч-ураган-торнадо. 2-ядерний процесор рвав на шматки 4- і 8-ядерних суперників. У перші кілька місяців після виходу у світ рвав усіх. Потім нахабному вискочці відповіли, зігнали з першого місця з великим відривом - але до кінця його активного життя витіснити його з першої трійки так і не змогли.

Але обдуривши експертів, Twister змусив поглянути на себе з іншого боку. У цього слова кілька значень, у тому числі і «обманщик». В Apple A9 розмір кешу третього рівня 4 Гігабайти. Відгадайте яким був розмір кешу у «вантажному» Apple A9X. Якщо знаєте - тссс!

Не розкриттям єдиним

Про те, яким процесом, за якою технологією і якою компанією вироблялися Apple A9 я розповім у розділі "Чіпгейт: Чіп і Дейл поспішають на допомогу ". Результати комплексного дослідження артефакту, підтверджені і доведені, одночасно і передбачувані, і вражаючі.

Якби Apple сама опублікувала все це, в результатах було б менше білих плям (не все піддається вивченню), але про них прочитало б на порядок менше людей, і все було б набагато нудніше. А деякі блискучі знахідки інженерів групи мікроелектроніки Apple запросто могли б виявитися плодами чиєїсь помилки.

Фотографія Apple A9:

Це одна з перших фотографій, саме за нею розмір кешу 3 рівня визначили як 8 Гігабайт. Як з'ясувалося пізніше, елементам кешу було виділено більше житлоплощі ніж усім іншим мешканцям чіпа. У 2015 по мережі ходила гіпотеза що нібито кеш спочатку планувався як 8-гігабайтний, але в процесі оптимізації його зменшили на половину.

У кольорі і більш чітко:

2 ядра, дуже схожі на ядра Cyclone або Typhoon. Кеш першого рівня (в кожному ядрі) - розміром в 128К. 64К для команд і 64К для даних. Кеш другого рівня (загальний для всіх ядер) - 3 Мегабайти. Утричі більше ніж в Apple A8.

Ширина шини даних - 64 біти, пропускна здатність - 25,6 ГБ/с. Оперативна пам'ять LPDDR4 (3 200 МГц). В A9 її 2 Гігабайти.

Інтерфейс флеш-пам'яті - нетиповий для мобільних пристроїв, PCIe і NVMe. Такий же як у дорогих персональних комп'ютерах.

Тактова частота - 1,85 ГГц. Набагато більше ніж у A8 (1,1-1,4 ГГц в різних пристроях).

Графічний процесор - PowerVR GT7600 від Imagination Technologies, сьома серія архітектури Rogue (у перекладі - негідник, шахрай, мерзотник). В Apple A8 використовувався негідник шостої серії. У PowerVR GT7600 6 ядер (в Imagination їх називали кластерами).

І кілька слів про нову архітектуру транзисторів. Якщо ви подумали, що до створення цієї нової архітектури Apple мала якесь відношення, ви не праві. При технологіях 20 нм і нижче, традиційних транзисторів з кожним нанометром вниз зменшувалася через витоки. Хтось (по-моєму Intel, але можу помилятися) знайшов рішення проблеми, транзистори нової архітектури назвали Tri-Gate (3-затворні).

Було так:

Стало так:

Картинки з доповіді Intel датуються 2013 роком, якщо не раніше. Але - будемо вважати що ця архітектура нова. Що нам, шкода чи що?

Чіпгейт: Чіп і Дейл поспішають на допомогу

Почну з кінця цієї історії. Apple, яка ігнорувала будь-які питання з приводу її систем-на-чіпах, раптом... заговорила. Відповіла. Уявіть: ви питаєте про щось яблуко, мовляв «світло моє яблучко, скажи...» - жартома. А воно, добре поставленим голосом, дуже серйозним, докладно і ґрунтовно, відповідає.

Решту, про що я зараз розповім, порівняно з цією подією дрібниці.

Apple A9 випускався двома компаніями:

- Samsung, за технологією FinFET 14 нм, маркування APL0898, площа чіпа 96 кв. м; -
TSMC, за технологією FinFET 16 нм, маркування APL1022, площа чіпа 104,5 кв. м.

Природно, як це прийнято у фруктів виробляють мобільні пристрої, про те який з цих чіпів всередині придбаного iPhone 6s або iPhone 6s Plus ніхто не повідомляв. Навіть про те що їх два, і вони трохи відрізняються один від іншого, люди дізналися зі сторонніх джерел.

На Apple, грубо наїхали, та ще й пред'явивши докази. Тести, результати яких один-в-один відтворювалися скільки завгодно разів. Тобто, стовідсоткова правда?

У декількох тестах чіп від Samsung (APL0898) спустошував заряд батареї на 2 (дві!) години швидше ніж чіп від TSMC (APL1022). Новенький 6s або 6s Plus, з незалежних від вас причин, замість обіцяних 10 годин між зарядками буде «жити» 8 або 10 годин?

За допомогою програми CPU Identifier японського iOS-розробника Хіраку, перевірили 250 тисяч 6s/6s Plus, і встановили що в 63% з них був чіп від Samsung (APL0898).

Тільки за перший тиждень продажів 6s/6s Plus розійшлися тиражем в 13 мільйонів штук, тобто результат швидше за все неточний. Apple оперативно видалила програму з App Store.

Тобто, шахраї і обманщики? Бояться правди - але ми їх виведемо на чисту воду!

Все це активно обговорювали, охрестили «Чіпгейтом», збирали підписи під петицією, ЗМІ із захопленням публікували жахи. Для багатьох це було просто свято якесь - але тут сталося диво описане на початку розділу: яблуко заговорило.

Apple що проблема є, але перебільшувати її серйозність не треба.

Чіп від Samsung витрачає заряд батареї швидше. У реальному житті на 2 або 3 відсотки. У деяких тестах більше, в деяких - менше. Незалежна перевірка підтвердила: ніякого Чіпгейта немає.

Перевірка була пристрасною, перевіряючі вірили в Чіпгейт, і їм подобалося вірити в це. Але на жаль, інцидент був вичерпаний.

Продовження слід

Пропонуємо підписатися на наш канал в «Яндекс.Дзен». Там ви зможете знайти ексклюзивні матеріали, яких немає на сайті.