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Guida ai processori ARM del mercato mobile

Set 18, 2011

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Guida ai processori ARM del mercato mobile

Hummingbird vs Snapdragon vs OMAP vs Tegra 2

Quando leggiamo una recensione di un nuovo smartphone accade spesso di leggere tra le specifiche la tipologia del processore utilizzato. NVidia Tegra, Snapdragon, OMAP. I termini sono familiari,  ma cosa li differenzia? Qual’è più performante? Siamo sicuri che basti sapere la frequenza operativa massima per identificarne le performance? In realtà più che di processori sarebbe più corretto parlare di SoC (System-on-chip), dato che integrano sullo stesso silicio, oltre alla CPU, anche la GPU (unità di elaborazione grafica) e la logica di I/O (Input-output). Proviamo ora a delineare le principali caratteristiche delle tipologie più comuni di SoC utilizzati nei moderni smartphone.

Samsung HUMMINGBIRD

Il primo Samsung Hummingbird è stato introdotto nel Samsung Galaxy S. E’ basato sull’architettura ARM Cortex A8 a 45nm e utilizza il set di istruzioni ARMv7. In particolare 45nm è indice del numero di nanometri di un processo costruttivo, ovvero la lunghezza minima consentita del canale di ogni singolo transistor. Meno è lungo il canale e più è possibile miniaturizzare il processore. Quali sono i vantaggi della miniaturizzazione? Costi più bassi, diminuzione del consumo elettrico, e soprattutto la possibilità di integrare un maggior numero di transistor, con conseguente aumento della potenza elaborativa. Ma l’architettura ARM costituisce solo la base di partenza dello sviluppo di un SoC. La logica dell’A8 è stata modificata in modo tale da permettere ad alcune operazioni binarie di essere eseguite con un minor numero di istruzioni. Questo quindi si traduce in un minor tempo di esecuzione. Per questo la velocità di esecuzione dell’Hummingbird è del 5-10% superiore a quella della tecnologia ARM originale. Inoltre presenta una cache L2 variabile, una cache di primo livello a 64Kb, 32Kb per le istruzioni e 32Kb per i dati, e un estensione multimediale ARM NEON a 128 bit, tecnolodia che accelerare l’elaborazione di algoritmi come l’encoding/decoding video, la grafica 2D/3D, il gaming, audio e image processing ecc..

Inoltre a suo favore gioca anche la GPU PowerVR SGX540, in grado di riprodurre ben 90 milioni di poligoni per secondo (unità di misura dell’elaborazione grafica).

Qualcomm SNAPDRAGON

Lo Snapdragon, è stato il primo processore con il clock a 1Ghz. La prima generazione di Snapdragon (a 65nm) è utilizzatan nell’HTC HD2, nel Nexus One e nell’Evo 4G. Diversamente dall’Hummingbird lo Snapdragon non utilizza un processore basato su architettura ARM. Nonostante utilizzi il set di istruzioni ARMv7  Qualcomm ha progettato un proprio core, con architettura simile all’A8.
La seconda generazione ello Snapdragon, presente all’interno del Desire Z, del Thunderbolt e del Desire HD  utilizza invece un processo costruttivo a 45nm. Come si è già detto nella descrizione del Samsung Hummingbird, maggiore è l’integrazione, migliori le performance tanto che  uno Snapdragon di seconda generazione a 800Mhz risulta più performante del predecessore a 1Ghz.
Il cambio generazionale ha anche sancito il passaggio dall’Adreno 200 all’Adreno 205, con un aumento di 12 poligoni per secondo della velocità di elaborazione della GPU.
Il vantaggio dello Snapdragon è che integra sullo stesso silicio anche il GPS e l’antenna, facilitando e rendendo più sottile il design.

Texas Instruments OMAP

Allo stesso modo della Samsung, anche il processore OMAP della Texas Instruments utilizza l’architettura ARM Cortex A8 ma senza customizzare le istruzioni come invece nel caso della Samsung.
La serie OMAP34x utilizza l’ormai obsoleto processo costruttivo a 65nm, mentre la serie 36x si affida alla moderna tecnologia a 45nm. L’acceleratore IVA 2 è la tecnologia presente su questa CPU che consente l’accelerazione hardware dei video anche in formato HD e supporta l’encoding hardware per i dati del sensore della fotocamera.
La terza serie degli OMAP utilizza la GPU PowerVR SGX530, con perfomance simili all’Iphone 3GS, più lento se confrontato con le GPU dell’Hummingbird o del nuovo Snapdragon. L’OMAP ha anche il vantaggio di utilizzare il set di istruzioni ARM NEON che migliora le performance multimediali.
L’ultima versione è l’OMAP 4, utilizzato nel Blackberry Playbook, nell’LG Optimus 3D e nel Motorola Droid/Milestone/Bionic, e integra un dual-core basato su ARM Cortex A9, la GPU PowerVR SGX540 e un acceleratore grafico IVA3.

Nvidia TEGRA 2

L’nVidia Tegra 2 è sicuramente il SoC più conosciuto e utilizzato nel panorama Android. E’ basato su un dual-core ARM Cortex A9 con frequenza di clock pari a 1GHz e utilizza il set di istruzioni ARMv7. L’architettura Cortex A9 ha un processo costruttivo a 40nm, quindi la densità di traansistor è maggiore rispetto agli altri chip basati su ARM Cortex A8. L’NVidia Tegra ha anche un ISP (Integrated Signal Processor) dedicato che supporta fotocamere da 12 Megapixel. Un altro punto di forza alla base del successo dell’NVidia Tegra 2 è nella GPU a 8 core GeForce Ultra Low Voltage (ULV), le cui performance grafiche sono superiori al PowerVR SGX540. La GPU GeForce supporta inoltre l’uscita HDMI.

Appassionato di tutto il mondo della tecnologia e dell'elettronica, soprattutto consumer. Sogna di non aver più bisogno di dormire per riuscire a dedicare il giusto tempo alle proprie passioni.