Nell’ultimo articolo di dicembre della rubrica “Tecnologia e Futuro” ci salutammo con la promessa di un ritorno, che si sarebbe verificato non appena qualche innovazione degna di nota fosse giunta sul mercato. Per fortuna le aziende tecnologiche deludono raramente e, grazie anche al recente Mobile World Congress, oggi abbiamo finalmente una lista corposa di novità da approfondire.
Crediamo di affrontare un argomento di sicuro interesse per lettori, in particolare, parlando della nuova generazione di SoC di fascia alta che è alla base dei dispositivi più innovativi mostrati alla fiera catalana. Data la mole dell’argomento abbiamo deciso di dedicare una sezione ad ogni chip e, in via sperimentale, di ricorrere ad una smart list per evitare che la pagina diventi sovraffollata (ogni parere riguardo questa soluzione è gradito!).
Oggi analizzeremo dunque il potente Qualcomm Snapdragon 820, il campione di casa Samsung Exynos 8890, il recente Kirin 950 ed il nuovo deca-core Mediatek Helio X20. Resisteremo invece alla tentazione di parlare anche di Snapdragon 650 (incontrato in occasione della recensione di Redmi Note 3 Pro) e Snapdragon 652 che, pur vicini alla fascia più elevata per prestazioni e tecnologie, sono considerati di fascia media dal produttore. Nelle conclusioni, infine, confronteremo le prestazioni di questi SoC nei più comuni benchmark sintetici.
Snapdragon 820
Non potevamo che iniziare dall’ultimo nato di casa Qualcomm, al quale la società americana si affida per cancellare il ricordo di una prima generazione di SoC high-end a 64 bit non troppo riuscita. L’arma segreta di questo chip è il nuovo core Kryo che, come il vecchio Krait di Snapdragon 800, è stato sviluppato internamente per assicurare prestazioni superiori a quanto ottenibile con i core Cortex A57 e A72 offerti in licenza da ARM.
Il ritorno ai core proprietari segna l’addio di Qualcomm all’approccio big.LITTLE (utilizzato su Snapdragon 810) e la scelta di un nuovo percorso verso il calcolo eterogeneo: al posto di utilizzare quattro core ottimizzati per elevate prestazioni ed altrettanti pensati per il risparmio energetico, l’azienda ha preferito ridurre leggermente i consumi di una coppia di core “big” agendo su frequenze massime e cache integrate (approccio cSMP).
Lo Snapdragon 820 utilizzato nella variante da 64 GB di Xiaomi Mi 5, ad esempio, possiede un cluster principale composto da due core Kryo con clock massimo di 2154 MHz e cache L2 da 1 MB ed una seconda coppia di core basati sulla stessa architettura che lavorano ad una frequenza massima di 1593 MHz con soli 512 KB di L2 condivisa (il SoC è quindi quad-core).
L’assenza di una cache L3 a monte dei due cluster rende relativamente dispendioso lo scambio di dati tra i due gruppi di core, e lega ulteriormente le capacita prestazionali ad un’assegnazione efficiente dei processi. Per questo motivo Qualcomm ha introdotto il Symphony System Manager che, grazie anche ad eventuali indicazioni inserite dal programmatore (tramite l’opportuno SDK) riguardo ai core da utilizzare e le relative frequenze, dovrebbe bilanciare in maniera ottimale capacità di calcolo e consumo energetico.
Dobbiamo notare, comunque, che l’architettura Kryo sembra pensata per abbattere la dipendenza di prestazioni ed efficienza dalla presenza di un codice ben ottimizzato. L’uso di due cluster relativamente simili, ad esempio, riduce l’importanza dello scheduler, mentre diverse scelte architetturali (come quella di favorire basse latenze evitando di contare troppo sull’approccio superscalare) consentono di mantenere sempre elevato l’IPC.
All’atto pratico questo atteggiamento ha portato alla creazione di un core in grado di garantire ottime prestazioni che, tuttavia, in alcuni scenari può rivelarsi inferiore a quanto offerto dalla concorrenza. Il confronto tra Kryo e Cortex A72, ad esempio, sulla carta non vede un chiaro vincitore, con il core ARM che predilige i calcoli sugli interi e quello Qualcomm favorito sul floating point.
Quest’ultimo dettaglio ci ricorda che i SoC Snapdragon sono da sempre sbilanciati verso il calcolo multimediale (FP intensive), e che anche questa volta l’azienda americana ha puntato molto sul comparto grafico. La GPU Adreno 530 integrata in Snapdragon 820, infatti, batte facilmente la concorrenza per specifiche e potenza , tanto da sembrare sovradimensionata per l’uso in uno smartphone.
Qualcomm purtroppo è molto gelosa delle tecnologie utilizzate nelle sue soluzioni, e non possiamo di conseguenza dirvi con precisione quali siano le innovazioni che distinguono l’architettura della nuova GPU da quella dell’Adreno 430 di Snapdragon 810. Sembrerebbe, comunque, che il numero di ALU sia salito da 192 a 256, e parte dell’aumento di prestazioni è sicuramente dovuto anche alle frequenze operative più elevate. Secondo l’azienda americana, comunque, la nuova Adreno 530 è compatibile con OpenCL 2.1, Direct3D 12, OpenGL ES 3.2 e con le nuovissime API Vulkan.
L’aumento del numero di ALU è stato possibile grazie all’uso del processo produttivo FinFET LPP a 14 nm che, grazie ad una maggiore densità di transistor rispetto ai processi più obsoleti, ha consentito anche di apportare numerose migliorie ai coprocessori integrati nel SoC.
Numerose funzionalità, quindi, saranno gestite direttamente dal DSP Hexagon 680, che è pensato per garantire il massimo dell’efficienza alla gestione dei sensori (ad esempio per le funzioni contapassi o per il posizionamento assistito) e al calcolo vettoriale tipico degli scenari multimediali (grazie a Hexagon Vector eXtensions, che sfrutta un’architettura VLIW e SIMD).
L’ISP Spectra, poi, ora supporta l’autofocus ibrido (che può sfruttare le tecnologie a contrasto, a phase detection e laser per velocizzare e migliorare la messa a fuoco), fino a tre sensori a 14 bit (uno frontale e due posteriori) e include nativamente algoritmi di ricostruzione 3D per acquisizioni multi-sensore. Grande attenzione è stata inoltre dedicata alla ripresa video, che adesso può essere effettuata in 4K (ben inferiore, comunque alla risoluzione di 25 Megapixel permessa dall’ISP per le foto) con l’ausilio di LLV (low light video, algoritmo dedicato alle condizioni di scarsa illuminazione) e di touch to track.
La risoluzione Ultra HD, d’altra parte, è anche quella massima supportata dal Display Processing Unit e dal Video Processing Unit, con il secondo che è in grado di decodificare filmati H.264 e H.265 in questa risoluzione a 60 fps. Non manca infine EcoPix, una tecnologia proprietaria dedicata alla riduzione dei consumi dei display.
La lunga lista delle caratteristiche tecniche di questo SoC si conclude, infine, con l’implementazione di Quick Charge 3.0 (che permette allo smartphone di negoziare con il caricatore una tensione tra i 3.6 Volt ed i 20 Volt con step di soli 200 mW) e del modem X12, compatibile con WiFi ac MU-MIMO (bande a 2,4 GHz e 5 GHz), WiFi ad (60 GHz) e LTE cat. 12/13 (600 Mbps in download e 150 Mbps in upload).
Questo modem supporta inoltre il dual sim dual active, il carrier aggregation su tre blocchi da 20 MHz, LTE-U su frequenze non registrate e dispone della tecnologia proprietaria Trusignal (pensata per migliorare la qualità del segnale radio).
