Evolución del hardware de los smartphones
Procesadores ARM
Diseño SoC (System-on-a-chip)
Procesadores Qualcomm Snapdragon y SoCs
SoC de Texas Instruments. OMAP
SoC Exynos de Samsung
SoC Tegra de NVIDIA
SoC de Apple
¿Qué SoC es mejor?
Evolución del hardware de los smartphones:
La evolución del hardware de los smartphones viene dada por la miniaturización de los componentes electrónicos que lo forman y un menor proceso de producción/fabricación con menor consumo y mayores velocidades.
Las velocidades de microprocesamiento guardan una relación directa con el número de transistores incluidos sobre el chip, y cuanto más pequeño sea el transistor(proceso de producción menor), mayor cantidad de ellos podrá ser empaquetada dentro de un mismo chip.
Procesadores ARM:
El diseño de los procesadores de los smartphones va parejo al desarrollo del concepto multinúcleo y disminución del proceso de fabricación en nm(1 nanómetro = 0,000000001 metros, 45nm de tamaño en el proceso de fabricación es más pequeño que 65nm, a menor tamaño menos calor y menor consumo eléctrico, al ser más pequeños permiten un mayor número de ellos en el chip y se gana un mejor rendimiento).
El microprocesador es la parte más importante de cualquier equipo electrónico, y desde hace unos años la tendencia es duplicar, triplicar e incluso cuadriplicar el núcleo de dicho microprocesador. Los sistemas operativos y el software que corre en ellos deberían de estar adaptados a esta tecnología para poder aprovecharla al máximo.
Arquitectura ARM:
Es una arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer = Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducidas) de 32 bits desarrollada por ARM Holdings plc (es una multinacional dedicada a los semiconductores y al desarrollo de software con sede en Cambridge, Reino Unido, su principal negocio son los procesadores, aunque también diseña, licencia y vende herramientas de programación, se llamó Advanced RISC Machine, y anteriormente Acorn RISC Machine).
En 1983 comenzó a plasmarse la idea para desarrollar la arquitectura ARM, todo empezó como un proyecto de desarrollo en la empresa Acorn Computers(fue una compañía informática británica con sede en Cambridge, Inglaterra, fundada en 1978 y liquidada en 2000). Dos personas de la empresa formaban el equipo de desarrollo:
Roger Wilson, actualmente Sophie Wilson, es una científica computacional que en 1983 diseñó el conjunto de instrucciones del ARM usando BBC BASIC (adaptación del lenguaje BASIC) teniendo en cuenta la arquitectura computacional RISC, y Steve Furber, que es un profesor de Ingeniería Informática de la Facultad de Ciencias de la Computación en la Universidad de Manchester.
Ambos lideraron el equipo para, en sus orígenes, el desarrollo de un procesador avanzado pero con una arquitectura similar a la del MOS 6502 (microprocesador de 8 bits diseñado por MOS Technology en 1975, del cual cabe destacar que fue la CPU más barata con características similares a otras alternativas del mercado pero con una sexta parte del precio que las CPU de compañías de renombre como Motorola e Intel).
La razón principal, para el desarrollo de este nuevo procesador RISC, era que Acorn tenía una larga línea de ordenadores personales basados en el MOS 6502, por lo que tenía sentido desarrollar uno de su propia cosecha con el que los desarrolladores se sintieran cómodos al trabajar con él.
En el año 1985 el equipo terminó el diseño preliminar y concluyó los primeros prototipos del nuevo procesador ARM, le llamaron ARM1, tendría que pasar otro año para que la primera versión comercial se bautizase como ARM2, esto ocurrió en el año 1986.
La arquitectura del ARM2 posee un bus de datos de 32 bits y ofrece un espacio de direcciones de 26 bits, junto con 16 registros de 32 bits.
El ARM2 es, con mucha probabilidad, el procesador de 32 bits útil más simple del mundo, ya que posee sólo 30.000 transistores. Si lo comparamos con un Intel 80386 (microprocesador de 32 bits lanzado en el año 1985) que posee 275.000 transistores, se observa que la diferencia con respecto al ARM2 es muy notable, ya que el chip de Intel tiene más de 9 veces la cantidad de transistores que el de Acorn.
Su simplicidad se debe en gran medida a que no está basado en microcódigo (sistema que suele ocupar en torno a la cuarta parte de la cantidad total de transistores usados en un procesador) y a que carecía de memoria caché, algo bastante común en aquella época.
Gracias a esto, posee un consumo en energía bastante bajo, a la vez que ofrece un mejor rendimiento que un Intel 286. Su sucesor, el ARM3, incluye una pequeña memoria caché de 4 KB, lo que mejora los accesos a memoria repetitivos.
A finales de los años 80, Apple Computer comenzó a trabajar con Acorn en nuevas versiones del núcleo ARM. En Acorn se preocupaban del hecho de que el fabricante de un procesador fuese también fabricante de ordenadores, ya que podría echar para atrás a los clientes, por lo que se decidió crear una nueva compañía llamada Advanced RISC Machines, que sería la encargada del diseño y gestión de las nuevas generaciones de procesadores ARM. Ocurría esto en el año 1990.
Este trabajo derivó en el ARM6, presentado en 1991. Apple utilizó el núcleo ARM 610 (basado en la familia ARM6 ya obsoleta), como procesador básico para su innovador PDA, el Apple Newton (serie temprana de asistentes digitales personales “PDA” desarrollada, manufacturada y comercializada por Apple Computer entre 1993 y 1998). Acorn la utilizó para fabricar su Acorn RISC PC 600.
Derecha Apple Newton, izquierda RISC PC 600 de Acorn.
El núcleo mantuvo su simplicidad a pesar de los cambios; tanto fue así que el ARM2 tiene 30.000 transistores, mientras que el ARM6 cuenta con 35.000. La idea era que el usuario final combinara el núcleo del ARM con un número opcional de periféricos integrados u otros elementos, pudiendo crear un procesador completo según sus necesidades.
La mayor utilización de la tecnología ARM se alcanzó con la familia de procesadores ARM7TDMI, con millones de unidades en teléfonos móviles y sistemas de videojuegos portátiles. Y es que, la relativa simplicidad de los procesadores ARM los hace ideales para aparatos que precisen consumir poca o muy poca energía.
El diseño del ARM se ha convertido en uno de los más usados del mundo, desde discos duros hasta juguetes. Hoy en día, cerca del 75% de los procesadores de 32 bits montados en cualquier tipo de dispositivo poseen este chip en su núcleo.
Aquí tenemos algunos de los dispositivos más famosos que utilizan alguna de las familias ARM.
La familia ARM7 y ARM7TDMI, tenía una velocidad que iba desde los 40 Mhz hasta los 59.8 Mhz, las CPUs de esta familia fueron utilizadas en aparatos como la consola Game Boy Advance, la Nintendo DS o el reproductor de MP3 Apple Ipod. La familia StrongARM se utilizó en el Apple Newton en 1998 y en diversos dispositivos empotrados, contaba con velocidades desde 203 Mhz hasta 206.
La familia ARM9TDMI, con una velocidad que rondaba los 180 Mhz, se utilizó en el procesador para PDAs de Samsung llamado S3C2410, en diversas consolas como la tapware Zodiac 2005, en calculadoras programables como la serie HP-49 y en los famosos nagegadores GPS TomTom.
La familia ARM9E, con velocidad de 200 Mhz, se utilizó en móviles como los Sony Ericsson series K y W, en móviles Siemens y Benq x65, en procesadores de Texas Instruments, en procesadroes Qualcomm y en la GPU (Unidad De procesamiento de Graficos) de la consola Wii.
La familia ARM10E y Xscale, con unas velocidades que van desde los 200 Mhz hasta los 1.25 Ghz, se usan en smartphones como Samsung Omnia, Blackberry 8700 o Blackberry Pearl 8100.
La familia ARM11 con velocidades comprendidas entre 528 Mhz hasta 665 Mhz, se incorporaron en móviles como el Nokia e90, n95, n82, n97, n81, en procesadores Qualcomm con el Htc Nike, Htc Dream, Htc Magic Htc Hero, en el Zte Link, en los Apple Iphone 2G y 3G, en el Apple Ipod Touch 1ra y 2da generación, o en el Samsung Omnia II.
La familia Cortex, con núcleos Cortex a5, a8, Qualcomm Scorpion, cortex a9, Cortex-R4(F) , cortex-m4, Cortex-M3, Cortex-M0 y Cortex-M1, y con velocidades que comprenden desde 600 Mhz hasta mas de 1500 Mhz. Son montados en los Ipod Touch de 3rd generation, en las tabletas Ipad, en el Iphone4, en la tableta Archos 5, en el Motorola Milestone, en el Samsung Wave s8500, Samsung Omnia HD, Samsung Galaxy S, Nokia N900, Htc Evo 4G, Galaxy SII, Nvidia Tegra2, Qualcomm Snapdragon 8X72, PlayStation Vita y muchos otros.
La familia Cortex A9, con quad-core(cuatro núcleos) con una velocidad de hasta 1,6GHz, se montan en los Galaxy Note II, Galaxy S3, LG Nexus 4 y otros.
El 98% de los microprocesadores utilizados en smartphones hace uso de la arquitectura de ARM.
Diversas compañías (TI, Qualcomm, Freescale, Samsung, etc.) se encargan de plasmarlos en un chip, y los modifican en algunos aspectos para sacarle el máximo rendimiento y/o mejorar su consumo de energía y dedicarlos a un propósito específico.
Las arquitecturas más antiguas de ARM se utilizan en los chips más baratos; la generación ARM9 en los smartphones de gama baja, la ARM11 en los de gama media-alta, y Cortex A8 para gama alta.
Actualmente la computación multinúcleo, es toda una realidad, los procesadores (CPU) de escritorio ya migraron hace algunos años a este diseño que busca mejor eficiencia y rendimiento de computo.
Los procesadores ARM apuntan a esta misma tendencia, lo que ahora preocupa en la investigación es el consumo energético. Los smartphones tienen un límite de consumo fijado aproximadamente a 300 mW, una pequeña bombilla estándar de linterna típica con un voltaje de 1,2V y con una intensidad de 0,3A tiene un consumo de 0,36W o lo que es lo mismo 360mW, o un led de 5 mm y alta luminosidad tiene un consumo de 0.06W o 60 mW.
La familia de ARM llamada Cortex A9 utiliza un proceso de producción de 45nm, lo que le permite mantener el consumo en cuotas aceptables .
Además del Cortex-A9, se debe contar con el nuevo modelo de ARM, el Cortex-A15 es un microprocesador dual core (dos núcleos) o quad core(cuatro núcleos) y tiene frecuencias que pueden llegar hasta los 2.5 Ghz. Lo llevan los Samsung Galaxy Nexus, los chips Nvidia Tegra2, los Qualcomm Snapdragon 8X72, la consola portátil PlayStation Vita, los Samsung Galaxy S II (Exynos 4210), y los Samsung Galaxy S III (Exynos 4212).
System-on-chip (SoC, System-on-a-chip)
System-on-a-chip o SoC (también referido como system-on-chip, en español Sistema en un chip), describe la tendencia cada vez más frecuente, de usar tecnologías de fabricación que integran todos o gran parte de los componentes de un ordenador o cualquier otro sistema informático o electrónico en un único circuito integrado o chip. Este es un término de lo más común hoy día en los smartphones, y por buenas razones ya que el espacio en ellos es reducido.
Imagen: solución SoC para dispositivos portátiles y otros sistemas reducidos.
Cuando se habla de los microprocesadores dentro de un smartphone por lo general se refiere en realidad al sistema-en-un-chip(SoC): una combinación que incluye cosas como el/los núcleos del procesador, el sistema de gráficos, memoria RAM y, posiblemente la ROM también, controladores de interfaz para USB, tecnología inalámbrica, reguladores de voltaje y mucho más.
La idea de SoC es que todos los componentes críticos de un dispositivo se encuentren en un área relativamente pequeña.
Se podría decir con toda tranquilidad que ARM es tres cosas a la vez: una empresa, una arquitectura de microprocesadores y el núcleo del procesador. ARM Holdings plc es la compañía que desde 1983 ha desarrollado el microprocesador ARM.
Otras compañías como NVIDIA, Texas Instruments y Samsung han entrado en la producción de los SoCs.
Estas, y otras, toman (a través de licencias) la arquitectura ARM y su núcleo producido, y lo ponen dentro de sus chips en combinación con la GPU, memoria y todos los componentes que deseen. Algo parecido es lo que hace Qualcomm, pero de forma algo diferente.
Dos SoCs de diferentes empresas pueden contener el mismo procesador, por ejemplo, tanto la TI(Texas Instruments) OMAP3630 y Samsung Exynos 3310 utiliza un solo núcleo de 1 GHz ARM Cortex-A8. Pero son diferentes en el uso de otros componentes dentro del SoC, la OMAP utiliza una GPU PowerVR SGX530 pero el Exynos incluye la SGX540.
La arquitectura ARM no es algo en lo que el consumidor se preocupa cuando se quiere comprar un nuevo smartphone, la mayoría de ellos hace uso de la versión de arquitectura ARMv7. Su antecesora, la arquitectura ARMv6, se utilizó en los procesadores con núcleo ARM11 viejos, que a su vez se utilizaron en SoCs anticuados en dispositivos como el HTC Dream (T-Mobile G1, el primer teléfono Android) y el iPhone 3G.
Actualmente hay dos tipos de procesadores ARM que se encuentran ampliamente en uso: el ARM Cortex-A8 y ARM Cortex-A9 MPCore; ambos utilizan la arquitectura ARMv7. Sin entrar demasiado en detalle técnico, el Cortex-A8 se encuentra generalmente en implementaciones de un solo núcleo y el Cortex-A9 en dispositivos con hasta 4 núcleos.
Cortex-A9 y Cortex-A9 MPCore son de las CPU más recientes y, además de ser (por lo general) multi-core, son un poco más rápidas por MHz de los procesadores Cortex-A8. El Samsung Galaxy S II (Dual Core Exynos 4210) y el Samsung Galaxy S III (Quad Core Exynos 4212) montan ambos Cortex-A9.
Encontrará el procesador ARM Cortex-A8 dentro de SoCs, como la serie TI OMAP3 y SP5C, y de Samsung: la serie (Hummingbird / Exynos 3xxx). El Cortex-A9 se encuentra en la serie TI OMAP4, Samsung Exynos 4xxx series, NVIDIA Tegra 2/3 y el A5 de Apple.
ARM también fabrica la gama de procesadores gráficos de Mali, pero eso pertenece al apartado de la GPU.
En el futuro veremos SoC ARM con el Cortex-A15 MPCore, que supuestamente es 40% más rápido que el procesador Cortex-A9. Debemos verlos en la serie TI OMAP5, Samsung Exynos 5xxx series y en el Tegra “Wayne” que saldrá a finales de 2012 o a principios de 2013. En un futuro algo más lejano, se podrán esperar núcleos ARM que utilizan la arquitectura ARMv8 que utilizará previsiblemente una arquitectura de 64 bits en vez de 32.
Procesadores Qualcomm Snapdragon y SoCs
Qualcomm es un poco diferente a los otros fabricantes SoC, ya que no utilizan las referencias de los diseños de ARM en la producción del procesador central.
En su lugar, toman algunas características de la arquitectura ARM Cortex-A8 y hacen mejoras que plasman en su propio procesador Scorpion y CPU Krait. Obviamente, esto requiere más investigación y desarrollo que la serie TI OMAP, pero aparentemente logran mejor funcionamiento y eficiencia energética en comparación con el estándar puro de Cortex-A8.
La serie Qualcomm Snapdragon se divide en diferentes versiones. Cada serie está numerado de S1 a S4 (en la actualidad), y cuanto mayor es el número más potente de la serie y (normalmente) la más reciente. No hay productos en el mercado que utilizan chipsets de Qualcomm S4, pero estarán en breve (finales 2012 – inicios 2013).
El sistema SoC Snapdragon S1 y S2 son de un solo núcleo único, que van hasta los 1,5 GHz, a través de sus procesadores Scorpion. S1 fue el tipo de procesador inicial que se lanzó, se introdujo en el primer lote de teléfonos Windows, utilizando el procesador de 1 GHz QSD8x50, y en algunos dispositivos Android como el HTC Desire, HTC Droid Incredible, HTC Nexus One y HTC EVO 4G.
Los Snapdragons S2 se utilizan en una gama mucho más amplia de productos. S1 difiere de S2 en que existe un procesador de gráficos más potente en su interior junto con una disminución en el proceso de fabricación, de 65 nm a 45 nm, lo que ayuda a conservar energía y no la pierda en forma de calor. El procesador de 1 Ghz, MSM8x55, se encuentra en una amplia gama de productos Android como el HTC Desire HD, HTC Desire S, HTC Thunderbolt y casi todos Sony Ericsson Xperia (incluyendo el Xperia Play).
También hay un rápido procesador de la serie S2 SoC que es el MSM8x55T que se sincroniza con relojes que van de entre 1,4 y 1,5 GHz. Esto se ve en muchos smartphones de segunda generación que llevan instalado Windows Phone, como la serie Nokia Lumia, Titan HTC y Samsung Focus S.
También se utiliza en algunos dispositivos Android como el HTC Flyer y Samsung Galaxy W.
Con la serie Snapdragons S3 se vio un gran salto que fue desde un solo núcleo a doble núcleo, así como una mejora de la GPU.
Estos dispositivos se fabrican utilizando el proceso de 45 nm y los núcleos Scorpion utilizan todavía Cortex-A8, a diferencia de otros SoC de doble núcleo que utilizan un núcleo más nuevo, el Cortex-A9. Las velocidades van de 1.2 a 1.5 Ghz, MSM8x60 S3 se encuentra en productos como el HTC Sensation, HTC EVO 3D, HTC Rezound y algunos modelos de Samsung Galaxy S II.
Aparte de las obvias diferencias en el procesador de cada serie y chips gráficos (GPU), junto con los procesos de fabricación cada vez más pequeños, cada serie mejora en las otras capacidades tales como la resolución de pantalla y la resolución media de la cámara. A continuación se presenta un breve resumen de cada serie en estos aspectos.
Snapdragon S1: Soporta hasta pantallas de 720p, 720p reproducción y grabación de vídeo 720p. Soporta hasta cámaras de 12 megapíxeles. Soporta HSPA.
S2 Snapdragon: Mejora en S2 añadiendo soporte para HSPA+. Mejor GPU.
Snapdragon S3: Soporta la resolución WSXGA (1440×900) en su pantalla, reproducción de 1080p y grabación de 1080p. Compatible con todas las capacidades estereoscópicas 3D, incluyendo cámaras duales, grabación y reproducción. Soporta hasta cámaras de 16 MP. Añade soporte Dolby 5.1 de sonido envolvente y cancelación de ruido.
La siguiente serie es la línea Snapdragon S4 , en la que pasamos de la CPU Scorpion a la CPU Krait de Qualcomm. Krait permite hasta cuatro núcleos en el SoC de hasta 2,5 GHz por núcleo, y está hecho con un proceso de fabricación a 28nm.
línea Snapdragon S4.
S4 también mejora en gran medida las capacidades de la GPU y la memoria principal, incluye soporte de LTE integrado dentro del SoC, mejora la resolución de pantalla, reproducción a 1080p y compatibilidad con HDMI, soporta hasta tres cámaras de 20 MP, soporta hasta cuatro micrófonos para la cancelación de la/el grabación/ruido, soporte de sonido Dolby surround 7.1, WiFi dual-band(WIFI n) y Bluetooth 4.0.
Hemos visto nuevos dispositivos con los conjuntos de chips Snapdragon S4 en algún momento de este año 2012, se anunció por primera vez en Lenovo la tableta IdeaTab S2 10”. El IdeaTab S2 debe tener un 1,5 GHz de doble núcleo Snapdragon S4.
Cómo ejemplo de tope de gama de Qualcomm Snapdragon S3 lo encontramos en el HTC Sensation.
evolución de Snapdragon.
SoC de Texas Instruments: los OMAP
Mientras SoC Qualcomm parece que es el más popular entre los fabricantes de móviles smartphone (especialmente HTC), la línea de Texas Instruments OMAP (Open Media Platform Aplicaciones) SoCs que también son muy utilizados. Motorola es un gran fan de la serie TI OMAP y casi exclusivamente los utiliza en sus productos Android.
Como Snapdragon de Qualcomm, los TI OMAP SoC tienen variedad de series. La OMAP 1 y serie 2 son bastante antiguas y no los encontrará en cualquier producto nuevo, sin embargo, las series 3 y 4, se puedes encontrar en los productos nuevos.
Al igual que los productos Snapdragon S4, la OMAP 5 series es lo más potente en el rango de TI y todavía tiene que llegar a los dispositivos.
Las denominaciones de la serie OMAP son bastante sencillas, con un mayor número se indica un mejor rendimiento. El primer dígito es siempre indicativo de la serie, los productos de una serie más reciente son siempre más rápidos que los productos de la serie anterior. Usando esta lógica, un OMAP4430 es mejor que un OMAP3630, que a su vez es mejor que la OMAP3430.
La serie TI OMAP 3 es un SoC de un solo núcleo, integran un núcleo ARM Cortex-A8 con velocidades de procesamiento de entre 600 MHz y 1 GHz, y monta una GPU PowerVR SGX530 que es la que se detallará en el apartado de GPU.
El OMAP34xx y OMAP35xx se fabrican utilizando un proceso de 65 nm, y la serie de OMAP36xx uno de 45 nm.
Los productos que utilizan las antiguas SoCs OMAP34xx incluyen el Droid de Motorola y Palm Pre, el 36xx más reciente se presentó en el Motorola Defy, Motorola Droid X, Palm Pre 2, Nook Color y Nokia N9 por nombrar unos pocos.
Las series TI OMAP 4 tienen doble núcleo con procesador ARM Cortex-A9, con una velocidad de reloj entre 1 y 1,8 GHz y GPU PowerVR SGX54x. Hay tres productos de la serie OMAP 4 hasta el momento:
El OMAP4430 utilizado, por ejemplo, en el LG Optimus 3D y Motorola Droid Razr / Bionic. Este SoC tiene una velocidad de reloj de 1,0 o 1,2 GHz y cuenta con el chip gráfico PowerVR SGX540 a 304 Mhz.
El OMAP4460 es una versión mejorada del 4430 que registra entre 1,2 y 1,5 Ghz de velocidad, con una GPU de hasta 384 MHz. Se utiliza en el Galaxy Nexus.
El OMAP4470 puede ir hasta a 1,8 GHz y cuenta con una GPU mucho más potente. Este SoC se ha utilizado en ARCHOS 101XS, SmartDevices T30, Kindle Fire HD 8.9″, Kobo Arc, Nook HD, BlackBerry Dev Alpha B y Samsung Galaxy Premier.
Una desventaja principal en la línea de SoCs TI OMAP es que los chips inalámbricos y otros componentes clave no están incluidos en el interior del SoC como sí están en los Snapdragon. Si bien esto le da flexibilidad a los fabricantes para agregar cualquier tecnología de comunicación que deseen, como LTE.
Los SoCs TI OMAP incluyen algunas de las características que son clave. TI incluye su propio sistema de ahorro energético SmartReflex en su línea OMAP, se dice que en la OMAP 4 se dispone de 10 horas de reproducción de 1080p y 120 horas de reproducción de audio. Al no especificar la batería que estaban usando y qué sistema operativo, esta información puede no ser verzaz, pero suena prometedor.
TI también tiene el IVA 2/3, que es un acelerador multimedia incluido en el SoC junto con los núcleos Cortex-A8 o A9, soporta hasta una resolución 1080p de codificación y decodificación de vídeo. Esta característica alivia el estrés de los núcleos Cortex, mirando documentación, se puede decir que los procesadores Samsung no la incluyen.
Otro beneficio de la OMAP 4, específico de la serie, es que incluyen dos núcleos extra ARM Cortex-M3 (que pertenece a la versión ARMv7-M sin memoria caché), se utilizan en situaciones de baja intensidad para conservar la energía y ahorrar batería.
También se incluye MPE ARM, esto permite que el SoC sea apto para ejecutar código NEON (NEON es una tecnología de 128-bit SIMD, Single Instruction Multiple Data, que a su vez es una extensión de la arquitectura ARM Cortex), algo que la serie Tegra de NVIDIA no tiene, pero en términos de rendimiento real, OMAP no destaca gracias a NEON frente a otros SoC.
La serie OMAP 5 es el futuro de la serie OMAP, y contiene muchas características que los SoC OMAP anteriores no tienen. Dos núcleos ARM Cortex-A15 en el chip funcionando a velocidades de hasta 2 GHz junto con un chip PowerVR muy mejorado, un chip dedicado de gráficos 2D, además de un procesador de audio y un acelerador de vídeo mejorado, entre otras características impresionantes. OMAP 5 SoCs debe estar empezando a introducirse en el mercado a finales de 2012. Parece ser que la tableta Archos G11 lo utilizará (aún por confirmar).
SoC Exynos de Samsung
La gama de SoCs Samsung Exynos es bastante pequeña. Por lo general sólo se encuentran chipsets Exynos de Samsung dentro de smartphones y tabletas propios de Samsung y de alta gama, con una excepción, la gama de productos china Meizu(una compañía que, por ahora, se limita a lanzar terminales en territorio asiático). Un ejemplo de esto es el Meizu MX2, un terminal preparado para los tiempos que corren: contará con una pantalla de 4.4 pulgadas, con una resolución de 1280×800 píxeles, además de un procesador Exynos 4 Quad (Exynos 4412) de cuatro núcleos a 1,6 Ghz.
Samsung a menudo cae en la tentación de utilizar la gama de Qualcomm, donde los chips Exynos no cumplen los requisitos para el rendimiento exigido en LTE.
El primero de SoC de Samsung, Exynos, fue originalmente conocido como el Samsung Hummingbird y lo montaba el original Samsung Galaxy S, es ahora conocido como el Samsung Exynos 3310.
El Exynos 3310 se fabricó con un proceso de 45 nm y contiene un procesador ARM Cortex-A8, con un solo núcleo de procesamiento de 1,0 GHz junto con un acelerador de gráficos PowerVR SGX540 que era muy potente para la época.
Exynos 3310 soporta 1080p de codificación y decodificación, que es algo que los SoCs de un solo núcleo de otros fabricantes no son ni compatibles (por lo general ya les cuesta procesar la resolución HD Ready 720p). Aunque no es una característica muy anunciada en dispositivos como el Samsung Galaxy S y el Nexus S, de acuerdo a la hoja de especificaciones que tienen realmente la soportan.
El Exynos 4210 es la segunda generación de la línea Exynos que con un procesador a doble núcleo ARM Cortex-A9, diseño que se combina con un arma muy poderosa, la GPU Malí-400 MP4. El SoC fue originalmente diseñado para funcionar a 1,0 GHz, pero fue visto por primera vez en 1,2 GHz en el Samsung Galaxy S II y luego 1,4 GHz en el Galaxy Note. También el Exynos 4210 está presente en Samsung Galaxy Tab de 7,7”.
No sólo el Exynos de doble núcleo 4210 mejora, en gran medida, la velocidad del Exynos 3310, también incluye otras características en el SoC; como capacidades de GPS integradas en el 4210, que externamente los incorporan los TI OMAP y el Exynos 3310, y una mejorada interfaz módem que hace que sea más fácil incorporar diferentes tipos de tecnología inalámbrica en el sistema.
Al igual que el Exynos 3310, la serie Exynos 4, da soporte para codificar y decodificar a Full HD 1080p con salida HDMI en el 4210, junto con las capacidades de host USB. NEON también se soporta como con el TI OMAP y Snapdragon, pero no en la NVIDIA Tegra 2.
La gama Exynos no tiene soporte para 3D ni en pantallas, ni grabación, ni decodificación. De todas formas, no parece afectar al rendimiento general en el Galaxy Note que tinene una amplia gama de codecs soportados que van bien.
Comparando con los otros SoCs, extrañamente el Exynos 4210 tiene la menor resolución de pantalla máxima: 1280×800 (WXGA), contra el Snapdragon S3 de 1440×900 (WXGA) y el TI OMAP 4 de 1920×1200 (WUXGA). Sin embargo, puede dar salida Full HD 1080p por HDMI por lo que es sorprendente que no puede soportar 1080p en su pantalla.
El futuro para el chipset Exynos es impresionante, ya que, Samsung ya está en disposición de ofrecer el Exynos 5250, que es un 2,0 GHz de doble núcleo con procesador ARM Cortex-A15, con mejores gráficos Mali, soporte 3D estereoscópico, 2560×1600 (WQXGA), soporte de pantallas y gran mejora de las capacidades de cámara.
La tableta Google Nexus 10 incorpora el último procesador de la familia el Samsung Exynos 5250 a 1.7GHz basado en la arquitectura ARM Córtex A15 de dos núcleos.
chip Exynos 5250.
Y es que este SoC está rompiendo todos los benchmarks que se le ponen por delante, a pesar de ser de solo dos núcleos. Si ya nos sorprendía el Qualcomm Snapdragon S4 Pro que incorpora el Nexus 4, este Exynos nos va a dejar con la boca aún más abierta. SunSpider: SunSpider es un conjunto de programas cuyo objetivo es medir el rendimiento de JavaScript en las tareas relacionadas con el uso actual y futuro próximo de JavaScript en el mundo real, tales como la codificación y manipulación de texto. Menos puntuación en esta prueba es resultado mejor.
V8:
Es un conjunto de pruebas JavaScript de Google , que sirve para optimizar el navegador web Google Chrome.
Octano:
un benchmark JavaScript para la web moderna.
SoC Tegra de NVIDIA
Aunque el hardware de gráficos NVIDIA (serie Tegra) diseñados para smartphone no es tan impresionante como su línea de escritorio no quiere decir que el SoC sea malo, sólo que se esperaba un poco más de potencia de sus GPU.
El SoC Tegra que actualmente se encuentra en los smartphones y en las tabletas son el Tegra 2 o el Tegra 3. Ambos son multi-core y utilizan el núcleo ARM Cortex-A9 en sus SoCs con velocidades de 1,0 a 1,4 GHz, se fabrican mediante un proceso de 40nm y el hacen uso de una GPU con una potencia ultra-baja (Ultra Low Power) ULP GeForce GPU.
Si bien existen similitudes entre los dos rangos disponibles hay algunas diferencias también. Para empezar, toda la línea Tegra 2 es dual-core, Tegra 3 es de cuatro núcleos.
El Tegra 3, serie Kal-El, hace uso de una línea más potente de GPU, contiene algunas de las características clave que el Tegra 2 no tiene como núcleo. Sin embargo, son pioneros en ser montados en dispositivos de doble y cuádruple núcleo: el Motorola Atrix 4G y ASUS Transformer Prime, respectivamente.
Para la línea Tegra 2 hay cuatro diferentes disponibles: dos diseñados para tabletas y dos diseñados para smartphones. El Tegra 250 AP20H y Tegra 250 T20, ambos con una velocidad de 1 GHz de doble núcleo del tipo ARM Cortex-A9, pero difieren en el reloj de la GPU, la GPU más rápido está en la 250 T20, está diseñado para su uso en tabletas.
Luego están las series con capacidad 3D, Tegra 250 3D AP25 y Tegra 250 3D T25, con una velocidad de 1,2 GHz y una mayor velocidad en sus GPUs.
Los SoC Tegra 2 carecen de “extensión avanzada SIMD ARM” que permite al procesador ejecutar código NEON, pero como ya se ha mencionado en otros SoCs esto no parece afectar mucho al rendimiento final del chip. NEON permite que el procesador ejecute la reproducción de MP3 y la función de voz por GSM en ciclos de reloj de CPU muy bajos y también ayuda en el cálculo de los datos de coma flotante. Una vez más, no está claro qué beneficios en el rendimiento se gana por tener esta capacidad, aunque NVIDIA no la ha dejado fuera del Tegra 3.
Según la hoja de especificaciones de NVIDIA Tegra 2 parece que el chipset tiene un rango bastante impresionante de decodificación de video en 1080p, así como la decodificación de audio, tiene un rendimiento mejor al comparar con los chips de la competencia.
Tegra 3 mejora el Tegra 2 en muchos sentidos y supera a toda la competencia la primera hornada de SoC de cuatro núcleos.
Desafortunadamente NVIDIA tuvo que utilizar cuatro núcleos Cortex-A9 en lugar de los nuevos Cortex-A15 que otros fabricantes están poniendo en sus próximos chipsets, pero por ahora esto no debería importar demasiado.
La velocidad de reloj de los núcleos Cortex-A9 recibe un ciclo de 1,2 GHz (dual-core) y 1,3 GHz en una configuración de cuatro núcleos, la GPU también tiene una gran velocidad al igual que la memoria y su tamaño.
Tegra 3: puede mover pantallas que tienen una resolución de hasta 2048×1536 (frente a 1680×1050), pero aún sólo puede manejar dos pantallas simultáneas, cuando procesadores como el OMAP TI pueden gestionar cuatro y Exynos tres.
Otra característica nueva del Tegra 3 es que, además de los cuatro núcleos Cortex-A9 completamente funcionales, hay un quinto Cortex-A9
El núcleo extra funciona a 500 MHz y está diseñado para el cómputo de aplicaciones en segundo plano, para ahorrar energía cuando el teléfono está reposo, en lugar de usar los ciclos de los cuatro núcleos. Este sistema es comparable al uso de la serie TI OMAP 4 de núcleos Cortex-M3 para ahorrar energía.
El futuro de la serie Tegra recae en “Wayne“, que se dice usará núcleos ARM Cortex-A15 en configuraciones quad-core o octa-core (4 y 8 núcleos).
La GPU GeForce también incrementará su potencia. Se estima que sea alrededor de 10 veces más rápido que Tegra 2.
Este nuevo Tegra Wayne o 4 estará fabricado a 28nm, incorporará dentro del SoC conectividad LTE y HSPA+, además de una GPU más potente que la del SoC Tegra 3, muy posiblemente con capacidades GPGPU como se comentó previamente(GPGPU o General-Purpose Computing on Graphics Processing Units es un concepto reciente dentro de informática que trata de estudiar y aprovechar las capacidades de cómputo de una GPU como si se tratase de una CPU).
SoC de Apple
Finalmente, llegamos a la última serie de SoC que se exponen aquí: Apple.
A diferencia de todos los demás, estos SoCs de Apple no tienen licencia y son utilizados exclusivamente en el interior de los productos de Apple como el iPhone, iPad, Apple TV e iPod Touch.
La información sobre lo que está dentro de estos SoCs es más difícil de encontrar que con los otros fabricantes.
Actualmente Apple desarrolla tres SoCs y ese es el Apple A4, A5 y A6, utilizado desde el iPad, el iPhone 4, y el iPhone 5. Antes de eso, Apple se nutria con SoCs de Samsung. Cuando el iPad se lanzó cambiaron el nombre de los SoCs de Apple, pero en realidad siguen siendo fabricados por Samsung.
El A4 es la variante de un solo núcleo que incluye un ARM Cortex-A8 con velocidad de reloj entre 800 MHz y 1 GHz y una GPU PowerVR SGX535. Está fabricado con un proceso de 45 nm y como la mayoría de otros SoC incluye MPE ARM NEON. No se sabe qué otras cosas pueden residir en el interior del A4, aceleradores de vídeo de hardware dedicado, circuitos para comunicaciones inalámbricas, así que es difícil saber si el A4 es más eficiente que otras ofrendas.
El SoC A5 tiene una CPU Cortex-A9 de doble núcleo y una GPU PowerVR SGX543MP2 (la cual es muy rápida). Posee la mayor parte de las cosas que el A4, MPE, misma velocidad de reloj y proceso de fabricación a 45nm, aunque la A5 en realidad contiene 512 MB de RAM a diferencia de la A4, que utiliza una fuente de RAM externa.
También hay un procesador de imagen de señal dedicado (ISP) para el post procesamiento de imágenes (la mayoría de SoCs la tienen), así como una unidad de cancelación de ruido.
Apple A6: fabricado con un proceso de 32 nm, posee un núcleo personalizado por Apple que no es ni Cortex-A15 ni A9, le llaman dual-core Swift, y corre a 1.3 Ghz y posee una GPU PowerVR SGX543 de triple núcleo.
Si se opta por comprar algún producto Apple, las alternativas de SoC son nulas, en el Galaxy SII había alternativa entre el Exynos o Snapdragon.
¿Qué SoC es mejor?
Es muy difícil decir cuál SoC. El chip gráfico hace que haya grandes diferencias en el rendimiento global (como se verá en el siguiente apartado) y el producto que casi todos los fabricante de chips SoC utiliza es el mismo, el procesador Cortex-A9 con unas velocidades de reloj relativamente similares, y por lo tanto tienen casi el mismo rendimiento de la CPU.
La mayoría de mejoras de rendimiento proceden de los otros componentes incluidos en el SoC aparte de los núcleos reales.
Por ejemplo, NVIDIA Tegra 2 carece de la avanzada SIMD(ejecución de código NEON) que probablemente haga que baje el rendimiento del chip un poco en las comunicaciones, dependiendo realmente de las situaciones.
Además, los otros componentes en el teléfono que no son parte de la SoC pueden afectar a otras cosas, como el tamaño de la batería.
Es genial ver que muchos de los fabricantes SoC están encontrando maneras interesantes para ahorrar energía en los chipsets que hacen.
Los diferentes montajes de dispositivos pueden afectar a la vida de la batería, por lo que los resultados de los puntos de referencia no puede indicar que el SoC es totalmente responsable de la vida de la batería.
Al integrar mayores funcionalidades en los SoC, se puede dejar mayor espacio para las baterías.
Hay otras cosas que estos chips pueden lograr, pero no se suelen usar, y es el soporte para albergar cámaras de más de 16 MP y resoluciones de pantalla de hasta 1920×1200 con 1080p, y salida HDMI(excepto los Exynos que tiene una resolución soportada relativamente baja).
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