Восемь ядер — излишество или необходимость?

Ещё 3–4 года назад восьмиядерный процессор смартфона воспринимался бы как излишество или вообще шутка, но сегодня такое количество ядер вполне оправданно — это обеспечивает гибкость контроля за работой смартфона.

И дело не ограничивается одной лишь производительностью, ведь заодно чипсету смартфона нужно искать баланс между мощностью, тепловыделением устройства и энергопотреблением. Двумя-четырьмя ядрами явно не обойтись, когда мобильному устройству приходится подстраиваться под сотни и тысячи «оттенков» нагрузки. А чем точнее процессор подбирает ресурсы для конкретных задач, тем лучше соблюдается тот самый баланс.

В Meizu MX4 установлен чипсет MediaTek MT6595 с архитектурой big.LITTLE. Такое решение позволяет процессору включать определённое число «маленьких» ядер для несложных задач (музыка, веб-сёрфинг) и «больших» для требовательных процессов (3D-игры, проигрывание видео 4К). Польза данного принципа наглядно показана на диаграмме ниже: экономные ядра исключают излишний расход батареи в простых приложениях.

Meizu

Однако big.LITTLE сам по себе не является панацеей — важно, в каком из трёх возможных вариантов он будет реализован.

Как гетерогенная система увеличивает производительность

Есть самая простая вариация big.LITTLE под названием «кластерная миграция». Это значит, что маломощные ядра не могут работать одновременно с производительными, их пересечение исключено. Данный метод использовался в первом в мире «восьмиядерном» Exynos 5 Octa 5410 в Samsung Galaxy S IV.

Кластерная миграция

На диаграмме, представленной выше, можно заметить изъян столь жёсткого разграничения: процессор теряет серьёзный потенциал оптимизации производительности «на стыке» ядер разной архитектуры.

В MediaTek MT6595 отказались от такой вариации и выбрали так называемую гетерогенную систему. Теперь ядра любой архитектуры могут работать в какой угодно комбинации. Собственно, первым в мире гетерогенным процессором стал MediaTek MT8135, выпущенный в июле 2013 года.

Настоящая гетерогенная система

MediaTek подошла к вопросу комплексно, назвав свою технологию CorePilot, задача которой — убить как минимум двух зайцев. С одной стороны, сделать максимально мощный процессор, а с другой — не превратить смартфон в разряжающуюся за 20 минут и горячую, как утюг, игрушку. Помогают этому фирменные наработки в рамках CorePilot.

CorePilot

Технология держится на «трёх китах»:

  1. Система управления энергопотреблением и тепловыделением на основе регулировки напряжения процессора и частоты ядер.
  2. Алгоритм Adaptive Thermal Management (ATM). Чуть позже мы остановимся на нём подробнее.
  3. RT Scheduler и HMP Scheduler — собственные планировщики задач MediaTek для правильного распределения нагрузки по ядрам разных архитектур в различных связках. Скажем, если бы тайваньцы воспользовались стандартным Linux-планировщиком, толку от восьми ядер действительно было бы мало. Хотя бы потому, что CorePilot позволяет не только индивидуально подбирать ресурсы для задач, но и изменять частоту каждого ядра в зависимости от ситуации.

Подробному рассмотрению пользы каждого аспекта CorePilot можно посвятить отдельную книгу, поэтому сразу перейдём к сути и разберём конкретный пример.

АТМ для высокой производительности без перегрева

В процессорах как для мобильных устройств, так и для компьютеров применяется механизм под названием «троттлинг» (не путать с «троллингом»!). Когда процессор усиленно работает, его температура поднимается, что в конечном счёте может привести к перегреву. Чтобы этого не произошло, по достижении определённого пика температуры активируется троттлинг — мощность процессора принудительно ограничивается, что снижает производительность, но позволяет остудить его.

Проблема в том, что обычно порог срабатывания задан жёстко, скажем, 70 или 80 градусов по Цельсию. В CorePilot упомянутый метод ATM, напротив, действует гибко и устанавливает «температурный коридор» для динамичного управления ситуацией без резкого троттлинга.
В итоге производительность процессора повышается на 10% по сравнению с обычной системой управления температурой.

Кажется, что 10% — это не так уж много, но именно из таких мелочей и выстраиваются преимущества MediaTek MT6595. В сумме расход энергии в зависимости от режима снижается на 20%, а производительность повышается на 20%.

Не последнее место в повышении производительности играют и планировщики MediaTek.

Планировщики MediaTek

Производители Meizu MX4 проверили работу разных менеджеров: своего фирменного и стандартного, на одном и том же процессоре, правда не восьми-, а четырёхъядерном — MediaTek MT 8135. Разница в производительности весьма впечатляет — смотрите, как различаются показатели в бенчмарках.

Производительность

Перевес в производительности очевиден, но при этом и энергопотребление снизилось.
 Энергопотребление

Новая архитектура Cortex-A17 и рекорды производительности

Помимо кластера из четырёх ядер ARM Cortex-A7 (до 1,7 ГГц), в восьмиядерном процессоре MediaTek MT6595 впервые в мире использованы ядра архитектуры ARM Cortex-A17. Сама ARM утверждает, что Cortex-A17 на 60% мощнее предшественника в лице Cortex-A9 и на 20% — Cortex-A15. Выглядит вполне реалистично, хотя бы по указанной в самом начале причине — в мегапопулярном бенчмарке AnTuTu смартфон Meizu MX4 набирает почти 50 000 баллов.

Новая архитектура

Meizu MX4 в настоящем и будущем

Конечно, производительность Meizu MX4 может быть и выше — под 52 000 баллов, однако во время теста подсчитывается именно средний показатель. Представьте, что с максимальными настройками графики играли в Asphalt 8 не меньше получаса. В таких условиях закономерно сработает тот самый троттлинг, что и снизит достижения в AnTuTu. Поэтому средний показатель производительности и получается ниже. Впрочем, с другими участниками рейтинга действует такая же система подсчёта, и все показатели получаются ниже, чем максимально возможные.

В начале февраля ARM представила новое поколение с топовым 64-битным процессором Cortex-A72, который в 3,5 раза мощнее Cortex-A15 и может использоваться по принципу big.LITTLE в связке с экономным Cortex-A53. Год определённо будет интересным — запасаемся попкорном и готовимся наблюдать за битвой чипмейкеров.