O fim do “small core” na indústria de telefonia móvel é exatamente um avanço na história dos chips

Embora exista um mito sobre esfregar chips manualmente, o primeiro computador da Apple, o Apple I, foi de fato feito à mão.

Quando o primeiro computador da Apple foi fabricado, Jobs tinha 20 anos e Wozniak 25. O chip MOS 6502 tinha apenas mais de 3.000 transistores.

MOS 6502 e suas variantes são os chips usados ​​​​nos três computadores Apple I, Apple II e Apple III. Seu baixo custo e "suficiência" fizeram do Apple II um grande sucesso, mas também fizeram o Apple III cair no fundo.

"Basta" é muitas vezes um conceito relativo que engana a si mesmo e aos outros. Por exemplo, um chip de telefone móvel de médio porte nos últimos dois anos foi suficiente para permitir que um grande jogo para celular como "Honor of Kings" funcionasse sem problemas em alta velocidade. taxa de quadros de definição de 90fps, mas estava longe de ser suficiente. Deixe “Genshin Impact” rodar a 60fps em qualidade média.

Em 1984, foi lançado o computador Macintosh de primeira geração. Jobs, que lutava com a seleção do chip, mudou decisivamente o núcleo e adotou o chip Motorola 68000. 68000 significa que este chip possui 68.000 transistores internos.

Com base no desempenho crescente do chip, a interface gráfica e a operação do mouse do computador Macintosh original puderam ser realizadas.

Na década de 1990, a Intel lançou a série de processadores Pentium que a levou ao seu auge.Aqui, surgiram tecnologias de longo alcance, como execução fora de ordem e arquitetura superescalar.

Nessa época, a Apple optou por formar uma aliança com a Motorola e a IBM para lançar computadores equipados com chips PowerPC, por isso os notebooks da Apple da época eram chamados de PowerBooks.

Além de representar potência e desempenho, a palavra Power é na verdade a abreviatura de Performance Optimization With Enhanced RISC (uma arquitetura de CPU).Naquela época, os chips de servidor da IBM tinham o nome de Power, e os chips instalados nos computadores Apple eram do mesmo tipo de arquitetura. Daí o nome chip PowerPC.

Em 2001, a IBM lançou o primeiro chip de processador dual-core Power4 do mundo, inaugurando oficialmente a era dos processadores multi-core.

Então os chips PowerPC tornaram-se gradualmente indisponíveis e a Apple relutantemente recorreu ao seu arquirrival Intel.Ao estabelecer seu próprio negócio, a Apple cortou completamente seus laços com a Intel com seus chips da série M.

A história da ascensão e queda da Apple Computer também é uma "história de falha central". Se ficar para trás, desaparecerá. Não fala de emoções, é tudo sobre tecnologia.

Dimensity 9300, pronta para encerrar a história do “núcleo pequeno”

O presente é apenas mais uma história que se repete.

Não muito tempo atrás, foi lançado o chip principal Qualcomm Snapdragon 8 Gen3. Sua arquitetura mudou em relação à geração anterior de 1 núcleo super grande (1 núcleo Cortex X3) + 4 núcleos grandes (2 núcleos Cortex A715 + 2 núcleos A710) + 3 núcleos pequenos (3 Núcleos Cortex A510) A arquitetura se torna 1 núcleo super grande (1 núcleo Cortex X4) + 5 núcleos grandes (5 núcleos Cortex A720) + 2 núcleos pequenos (2 núcleos Cortex A520).

Existem duas principais mudanças arquitetônicas entre as duas gerações de chips: uma é a redução de núcleos pequenos e o aumento de núcleos grandes, a segunda é a unificação da arquitetura de núcleos grandes e o cancelamento de núcleos pequenos e grandes.

Como concorrente direto do Snapdragon 8 Gen3, o recém-lançado MediaTek Dimensity 9300 é ainda mais radical, cancelando diretamente o núcleo pequeno (núcleo A520) e em vez disso usando 4 núcleos supergrandes (4 núcleos Cortex X4) + 4 núcleos grandes Full big- design de núcleo (4 núcleos Cortex A720).

Como mencionado antes, “suficiente” é muitas vezes um conceito relativo que engana a si mesmo e aos outros.

Muitas declarações que julgam o futuro com base no presente foram finalmente falsificadas. A mais famosa é que em 1943, o presidente da IBM, Watson, disse que "a demanda total por computadores no mundo pode ser de apenas 5".

E Bill Gates disse em 1981 que “640 KB de memória deveriam ser suficientes para qualquer pessoa”.

Demanda e desempenho são gêmeos. Fabricantes de chips upstream, fabricantes de telefones celulares downstream, desenvolvedores de jogos e software e usuários desempenham todos o mesmo papel neste ciclo duplo de demanda e desempenho.

A meticulosa arquitetura do chip está intimamente ligada ao enorme mercado de telefonia móvel, com remessas avaliadas em bilhões.

A batalha pela participação de mercado, desempenho e até mesmo índice de eficiência energética às vezes tem uma relação sutil.Por exemplo, no quarto trimestre de cada ano, quando a Apple está sozinha na derrota, é porque os iPhones equipados com novos chips da série A são enviados, levando a Qualcomm e MediaTek geracionalmente.Uma geração e, em seguida, os principais chips dessas duas empresas serão lançados e enviados até o final do ano.

Esta situação de pico escalonado mudou significativamente nos últimos dois anos.

No final de outubro e início de novembro, a Qualcomm e a MediaTek já haviam lançado e enviado chips emblemáticos para competir de frente com a Apple no quarto trimestre.

Uma coisa que pode ser especulada é que as vantagens duplas de desempenho e eficiência energética dos chips da série A foram gradualmente reduzidas, e agora há um vencedor e um perdedor, e ninguém tem medo do outro.

Além disso, o mercado vizinho de PCs provou que os fabricantes que espremerem pasta de dente serão severamente punidos.

Formou-se uma situação aparentemente contraditória. Por um lado, os ciclos de substituição dos utilizadores tornaram-se mais longos e a motivação para substituir os seus dispositivos enfraqueceu. Por outro lado, as indústrias a montante e a jusante têm medo de espremer a pasta de dentes na esperança de que o produto pode estimular os consumidores.

O exemplo mais óbvio é a série vivo X100, que estreou o Dimensity 9300. A versão padrão já possui a combinação de alto desempenho do chip Dimensity 9300 + armazenamento UFS4.0 + memória LPDDR5T, além de “grande angular + câmera principal + telefoto” "Configuração de imagem principal. No passado, tal configuração deveria estar disponível apenas no modelo Pro.

Depois de "Genshin Impact", a execução de jogos de mundo aberto em nível de console em telefones celulares passou de um sonho de luxo a uma realidade. Cada vez mais desenvolvedores de jogos estão apertando impiedosamente os limites de desempenho, eficiência energética e dissipação de calor dos telefones celulares. Ao mesmo tempo tempo, transmissões ao vivo A ascensão dos fabricantes de telefones celulares, bem como a exploração de modos de jogo e multitarefa pelos fabricantes de telefones celulares, e o aumento da memória também significam que um telefone celular pode suportar mais de uma tarefa de carga pesada ao mesmo tempo .

Além disso, quem não se preocupa com as tendências tecnológicas deveria ter notado a chegada da tendência AIGC. Também é vivo, e seu OriginOS 4 foi equipado com o assistente inteligente "Blue Heart Little V" baseado no modelo de linguagem grande, fornecendo serviços de IA em constante mudança.

O desempenho é a intersecção de todas as tendências acima.

Núcleos pequenos são o “calcanhar de Aquiles” da palavra-chave desempenho.

Mesmo núcleos pequenos podem ser um dos motivos que limitam a eficiência energética.

Olhando para trás, na história, existem muitos "calcanhares de Aquiles" nos chips. Pode ser o número de transistores, o número de núcleos, a tecnologia do processo ou razões mais profundas.

A arquitetura de núcleos grandes que acaba com os “núcleos pequenos” é mais forte e economiza mais energia.

Um desempenho mais forte e, ao mesmo tempo, uma economia maior de energia são considerados contradições irreconciliáveis ​​na sabedoria convencional, mas nas indústrias de semicondutores e de eletrônicos de consumo, são uma busca do começo ao fim.

Quando a Apple anunciou em 2005 que mudaria para a Intel, muitos fãs da Apple ficaram extremamente irritados e criticaram a decisão da Apple de se render ao inimigo.

Mas quando descobriram que o MacBook 2006 equipado com chips Intel não só tinha melhor desempenho, mas também tinha bateria de maior duração, as mãos dessas pessoas não ficaram paradas, aplaudindo ou pagando.

Mais forte e com maior economia de energia, esta é também a resposta dada pelo Dimensity 9300.

Curiosamente, parte desta resposta está escrita na história.

Em 1995, a Intel lançou o processador Pentium Pro, que estreou uma tecnologia chamada "execução fora de ordem", que também apareceu na reunião de comunicação da MediaTek.

Quando o chip processa instruções, há duas maneiras: diante das instruções de computação emergentes, ele as processa e executa uma por uma, lavando, cortando, fervendo e cozinhando passo a passo como uma receita. Esta é a "execução sequencial (in-of) -execução da ordem)”.

Mas "execução fora de ordem" não é o caso. Não presta atenção ao primeiro a chegar, primeiro a ser servido. A instrução é processada quando a mão está vazia. Mesmo que a instrução chegue depois, é como ferver água. Demora muito e a água não é usada no início. Ao cozinhar, você pode colocar a água fervente na frente dos legumes. Depois que os legumes são cortados, a água vai ferver, o que encurta todo o tempo de cozimento.

Núcleos pequenos sob a arquitetura ARM, tomando como exemplo as duas gerações recentes de Cortex A510 e Cortex A520, exceto que a frequência principal é inferior à de núcleos supergrandes e núcleos grandes, eles só podem realizar "execução sequencial", o que parece economizar energia.Na verdade, o desempenho é baixo e a eficiência de execução é baixa.

Isso é semelhante ao conceito de gestão empresarial moderna: um empresário escolhe entre contratar 10 funcionários capazes com um salário de 1 milhão ou contratar 10 funcionários medíocres com um salário de 800.000. Este último economiza dinheiro intuitivamente, mas o desempenho e a contribuição para o lucro são muitas vezes longe. Não é tão bom quanto o primeiro, o que parece economizar dinheiro, mas na verdade é uma perda.

Neste ponto, podemos entender porque a Qualcomm reduzirá o número de pequenos núcleos no Snapdragon 8 Gen3, e a MediaTek simplesmente cancelará o pequeno núcleo Cortex A520 no Dimensity 9300.

Na verdade, é a diferença entre a reforma progressista e a mudança revolucionária.

O resultado final é que o Dimensity 9300, que usa uma arquitetura full-core, ocupa o primeiro lugar no desempenho geral do Antutu e também ocupa o primeiro lugar no desempenho multi-core no GeekBench 6.

Todos os oito núcleos suportam execução fora de ordem, o que melhora muito a eficiência da execução. Como diz o ditado, "trabalhe rápido e descanse por muito tempo", alcançando assim alto desempenho e baixo consumo de energia.

Comparado com a geração anterior Dimensity 9200 que usa uma arquitetura tradicional de núcleo grande e pequeno, o Dimensity 9300 alcançou redução no consumo de energia em vários cenários, especialmente quando o ponto de acesso Wi-Fi está ligado, o consumo de energia pode até ser reduzido em 30% .

Por exemplo, recarregar um jogo e abrir um vídeo do WeChat ao mesmo tempo. Parece que dois aplicativos estão sendo executados ao mesmo tempo. Na verdade, há muitos threads de processamento em execução nos bastidores, e esses vários threads ocuparão recursos do processador .

Por exemplo, o thread principal garante o processo geral do jogo, o thread de renderização é responsável pela renderização gráfica e pela formação da imagem, e o thread de física é responsável pelo processamento da simulação física no jogo, como colisão e movimento de objetos, etc. Além disso, a rede de áudio também pode ocupar threads.

Embora as videochamadas WeChat não exerçam tanta pressão no telefone quanto recarregar jogos, ainda haverá threads principais, threads de vídeo, threads de áudio, etc.

Quando tantos threads precisam ser processados, processadores com muitos núcleos pequenos “continuarão a cortar e resolver o caos”, exercendo pressão sobre núcleos grandes e supergrandes, resultando em situações em que todos os núcleos estão ocupados, e até mesmo núcleos supergrandes estão fazendo pequenas coisas., então o consumo de energia será naturalmente alto.

Mas se for um núcleo completo, será capaz de lidar com multithreading com facilidade, alocá-lo sob demanda e deixar um ou dois núcleos livres.

Esta é outra razão pela qual a arquitetura full-core tem forte desempenho e economiza energia.

A história não recuará e a "guerra nuclear" nunca terminará

Antigamente, Wang Xietang e sua esposa voavam para as casas de pessoas comuns. Há mais de 20 anos, o processador dual-core Power4 da IBM nasceu para lidar com a demanda de carga superpesada dos servidores. Agora ele integra 8 núcleos grandes e 22,7 bilhões de transistores Dimensity 9300 Pode ser escondido em um celular com peso não superior a 200 gramas.

O conceito multi-core apareceu pela primeira vez em processadores de servidor e floresceu na grande arquitetura LITTLE, que é usada principalmente em smartphones. Mas agora os processadores do lado do PC são ainda mais radicais, com muitos processadores de 12, 24 núcleos ou até mais núcleos. aparecendo.

A batalha pelo núcleo do processador, a chamada “guerra nuclear”, nunca parou e nunca foi uma guerra local.

Embora as arquiteturas de desempenho sejam muito diferentes, o conceito de multi-core não é estático.O anterior "colar quatro núcleos" ou "um núcleo está com problemas, nove núcleos estão observando" também são desvios ou limitações de estágio na história do "nuclear guerra".

A história de Xiaohe também vai do mais para o menos, da metade do país no início, para um canto, e depois se retira do palco.

A ideia do Dimensity 9300 é semelhante à dos chips da série A da Apple. Nos últimos anos, 2+4 é a arquitetura usual nos chips da série A da Apple, ou seja, 2 núcleos de desempenho e 4 núcleos de eficiência energética. Há muito tempo, os chips da série A da Apple O desempenho de núcleo único deste chip da série está muito à frente, e o desempenho de vários núcleos também está entre os melhores.A razão é que o núcleo de desempenho é exageradamente grande, maior que o super núcleo de chips comuns, e o desempenho do núcleo de eficiência energética não é ruim, não é inferior ao núcleo grande de outros chips, então pode ser no Quando o número de núcleos é pequeno, o núcleo único é invencível e o multi-core não é fraco.

A retirada dos pequenos núcleos do palco da história é exatamente o progresso da indústria.

Xu Jingquan, vice-gerente geral sênior da MediaTek e gerente geral da divisão de comunicações sem fio, disse:

O Dimensity 9300 é o chip móvel carro-chefe mais poderoso da MediaTek até o momento, trazendo incríveis avanços em termos de poder de computação para smartphones carro-chefe por meio de nosso design inovador de arquitetura de núcleos grandes. A exclusiva CPU full-core combinada com a nova geração de APU, GPU, ISP e a tecnologia de ponta exclusiva da MediaTek pode não apenas melhorar significativamente o desempenho do terminal e a eficiência energética, mas também trazer aos consumidores uma excelente experiência de IA gerada no dispositivo.

O público sempre acreditou que a participação de mercado do processador da MediaTek é alta porque ela estabeleceu uma posição firme no segmento médio e baixo e tem desempenhado o papel de perseguidora em telefones celulares de última geração.Com a geração Dimensity 9300, a MediaTek determinação e coragem na inovação tecnológica conquistaram o retorno.

Quer seja o excelente desempenho e consumo de energia da arquitetura completa de núcleo grande ou a capacidade da APU de sétima geração de executar grandes modelos finais com mais de 33 bilhões de parâmetros, é um produto marcante para a MediaTek e um desenvolvimento digno em a indústria de telefonia móvel e até a história dos chips.Um chip que é lembrado.

Assim como muitas tecnologias do Dimensity 9300 podem encontrar pistas na história, agora o Dimensity 9300 também pode ser uma pista que representa a tendência histórica dos chips.

A arquitetura "full big core" é essa tecnologia de pista.

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