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:

Первая часть: В тени Apple A4;
Вторая часть: Рождение “яблочного” процессора;
Третья часть: Возвращаясь к началу начал: Apple A6/A6X (Swift);
Четвертая часть: Cyclone приходит на смену Swift (в Apple A7);
Пятая часть: Еще один “NeXT”, или сопроцессор для фитнеса (Apple M7);
Шестая часть: Cyclone превращается в Typhoon (Apple A8);
Седьмая часть: Apple S1: загадка, укрытая тайной;
Восьмая часть: Apple A8X: Графика в зоне особого внимания.

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).

Было так:

Стало так:

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.

Продолжение следует

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