Введение
Хотя кто-то из читателей скажет, что в этом году флагманские модели смартфонов и так получили довольно много новых функций и улучшений, все же каждый год появляются какие-то новые возможности. На ежегодном техническом саммите Tech Summit 2017 компания Qualcomm собрала более 300 журналистов из 27 стран мира и представила свой новый мобильный процессор (однокристальную систему) следующего поколения — Snapdragon 845, который отличается от предыдущих топовых моделей Snapdragon чуть больше, чем это обычно бывает.
Более того, в Qualcomm утверждают, что новая SoC была полностью переделана и получила абсолютно новые блоки измененной архитектуры, доселе невиданные возможности и т. п. В этом материале мы постараемся разобраться, так ли это, но уже сейчас можно с уверенностью утверждать, что Snapdragon 845 окажет большое влияние на возможности самых продвинутых Android-смартфонов следующего года.
Компания Qualcomm около 30 лет занимается высокотехнологичными разработками, а конкретно однокристальным системам Snapdragon — уже 10 лет. На данный момент в продаже и разработке находится более 120 смартфонов, основанных на одной только топовой модели Snapdragon 835. Практически все производители флагманских смартфонов используют решения Qualcomm в своих устройствах, китайская компания Xiaomi в одиночку продала более 238 миллионов устройств на основе мобильных процессоров семейства Snapdragon, и это количество обязательно вырастет — китайцы уже объявили об использовании Snapdragon 845 в своем следующем флагмане.
Распространение смартфонов в мире постоянно растет, прогноз Strategy Analytics и других компаний на следующие годы говорит о том, что в 2017—2021 годах количество смартфонов в руках у пользователей увеличится до 8,6 миллиарда. Проникновение смартфонов вырастет с нынешних 44% до 51% в 2019-м и до 58% в 2021 году. Это огромный рынок, со смартфонами в руках проходит практически вся наша жизнь, а треть ВВП Китая связана с цифровыми технологиями, которые будут развиваться и дальше.
Неудивительно, что громадный объем рынка в 80 миллиардов долларов, прогнозируемых в 2020 году, из которых 51 млрд занимают мобильные устройства, а оставшиеся 29 млрд — автомобили, интернет вещей и т. п., является лакомым куском для любой компании, включая Qualcomm. Тем более что они являются одним из лидеров рынка сейчас и явно не собираются упускать имеющуюся долю, а хотят нарастить ее. Следующий большой шаг, который способен им серьезно помочь в этом — распространение мобильных сетей пятого поколения, в разработке технологий которых компания является одним из лидеров. Компания первой анонсировала 5G-модем Qualcomm Snapdragon X50, а готовые устройства на его основе ожидаются уже в 2019 году.
А пока время 5G еще не пришло, Qualcomm выпускает другие, не менее привлекательные решения. Если предыдущий топовый процессор компании — Snapdragon 835 — больше всего отличался от предыдущей модели по производительности, то процессор с цифровым наименованием 845 приносит кардинальные изменения в возможностях и улучшения функциональности, в том числе касающиеся столь модной сейчас темы искусственного интеллекта.
Общеизвестно, что именно очередной топовый чип Qualcomm будет применяться в следующих флагманах практически всех компаний, в том числе Samsung, Xiaomi, LG и многих других. Итак, какие именно новые функции представлены в Snapdragon 845, и каким образом они могут повлиять на будущее топовых смартфонов следующего поколения?
Восьмиядерное сердце Snapdragon 845
Основа любого мобильного процессора — универсальные вычислительные ядра. Чаще всего они основаны на архитектуре ARM, но иногда оптимизированы производителями под собственные нужды. В Snapdragon 845 применяются CPU-ядра собственного дизайна, а не референсного компании ARM, хоть и основанные на их разработках. Новая модель Snapdragon производится с применением улучшенного технологического процесса компании Samsung — 10 нм LPP FinFET, в отличие от 10 нм LPE FinFET для предыдущих моделей мобильных процессоров Qualcomm.
Второе поколение техпроцесса 10 нм LPP позволило повысить тактовые частоты и улучшить энергоэффективность: по данным компании Samsung, его применение дает прибавку в 10% в производительности при том же энергопотреблении или снижает потребление энергии на 15% при той же производительности. На данный момент он обеспечивает лучшее сочетание себестоимости, массовости производства и характеристик производительности. В Qualcomm утверждают, что довольны этим техпроцессом компании Samsung и выбрали его из нескольких вариантов, которые также рассматривали.
Мобильный процессор Snapdragon 845 в целом имеет ту же восьмиядерную архитектуру, что и модель 835, сочетая четыре «высокопроизводительных» ядра, предназначенных для выполнения самых требовательных задач и потребляющих немало энергии, а также четыре «энергоэффективных» ядра, служащих для запуска рутинных вычислительных потоков и потребляющих меньше энергии. Высокопроизводительные ядра в составе Snapdragon 845 работают на частотах до 2,8 ГГц, а энергоэффективные — до 1,8 ГГц, что несколько выше частот процессорных ядер Snapdragon 835.
Хотя вычислительные ядра Kryo 385 и являются собственной разработкой компании Qualcomm, их дизайн основан на технологиях ARM из ядер Cortex-A75 и Cortex-A55 для производительных и эффективных ядер соответственно. Обновленная микроархитектура включает собственную кэш-память второго уровня для каждого ядра (по 256 КБ на производительное ядро и по 128 КБ на эффективное), новую гетерогенную архитектуру ARM DynamIQ (иная организация кластеров CPU-ядер и переключение задач на лету с одного типа ядер на другой), а также три отдельных домена напряжений и тактовых частот.
Что любопытно, в Snapdragon 845 применяются две разные линии питания для ядер CPU, а не отдельные линии для каждого ядра, как это было во времена Krait — тогда заявлялось, что это обеспечивает решениям Qualcomm некоторое преимущество перед конкурентами по энергоэффективности. Похоже, что в этот раз инженеры компании решили иначе — ну, или просто влияние дизайна ARM на общие технические решения оказалось значительным.
Помимо указанных выше изменений, вычислительные ядра имеют доступ к общей кэш-памяти третьего уровня объемом в 2 МБ, сервис «качества обслуживания» (quality of service) для регулировки доступа к пропускной способности памяти в зависимости от важности задач, а также таблицы страниц page table для большей безопасности.
Хотя это относится не только к CPU и не является его частью, совершенно новым для Snapdragon 845 стало включение в состав мобильного процессора системной кэш-памяти объемом в 3 МБ, служащей для обеспечения обмена данными между различными исполнительными ядрами — аналогично L3-кэшу в однокристальных системах Apple, что впервые встречается в решениях Qualcomm.
Общая кэш-память поможет снизить частоту запросов данных из внешней памяти и снизит энергопотребление контроллеров памяти и ОЗУ. Специалисты Qualcomm оценивают экономию энергии от этого кэша в 40%-75%, что весьма прилично. Да и повышению производительности всей системы эта общая кэш-память явно поможет.
К слову об оперативной памяти: новым мобильным процессором поддерживается четыре 16-битных канала, тип устанавливаемой памяти — LPDDR4x, работает она на частоте 1866 МГц с итоговой пропускной способностью почти в 30 ГБ/с. Так что по этим параметрам обошлось без изменений по сравнению со Snapdragon 835 — это чуть ли единственная характеристика, оставшаяся неизменной.
Так как при производстве Snapdragon 845 используется хоть и улучшенный, но все же технологический процесс 10 нм, а чип включает восемь процессорных ядер аналогично Snapdragon 835, то кажется, что слишком большого прироста в скорости ждать не стоит. Но улучшение все же будет — специалисты Qualcomm оценивают его в 30%, что совсем немало по сравнению с и так достаточно мощным Snapdragon 835.
Часть 30%-ного увеличения производительности и аналогичного улучшения энергоэффективности в Snapdragon 845 достигается при помощи большого объема системной кэш-памяти для ядер Kryo в дополнение к выделенной памяти, обслуживающей все основные блоки процессора, так что и блоки типа DSP и модема также могут осуществлять быстрый доступ к данным, минуя основную память. В росте производительности виновата и добавленная кэш-память, и возросшая частота работы CPU-ядер, и в целом бо́льшая эффективность ядер Cortex-A75/A55 по сравнению с A73/A53.
Кстати, если говорить о современном мобильном процессоре, то универсальные вычислительные ядра — еще далеко не все, что отвечает за быструю работу. Для того чтобы увеличить эффективность и производительность, все больше задач отправляется на исполнение в выделенные блоки, специализированные и максимально энергоэффективные: блоки кодирования/декодирования видеоданных, сигнальные процессоры ISP и DSP и другие. Подобные гетерогенные вычисления фактически обязательны в наше время, если цель заключается в увеличении производительности и времени автономной работы. Но об этом мы поговорим в другом разделе статьи.
Усиленное графическое ядро Adreno 630
Ни одно современное устройство не обходится без мощного графического процессора, особенно если речь идет о флагманских смартфонах, для которых и предназначен мобильный чип Snapdragon 845 в первую очередь, а уж тем более если говорить о легких Windows-ноутбуках на основе процессоров архитектуры ARM, которые уже начали появляться в продаже. Ведь GPU сегодня занимается далеко не только рендерингом картинки в игровых 3D-приложениях, но и отрисовкой большей части 2D-графики, а также большим количеством расчетов, не связанных с графикой.
Да и мобильная игровая графика требует от графических процессоров все большей мощности, стремительно развиваясь. Согласно глобальному отчету Newzoo о состоянии игровой индустрии, в 2017 году рынок игр на мобильных устройствах занимает долю 42% из общих 108,9 млрд долларов. Консольные игры занимают менее трети рынка, ПК-игры — чуть меньше, а исключительно смартфонные развлечения — 32%, то есть даже больше тех и других. Если добавить 10% от планшетов, то будет совсем хорошо.
Причем рост рынка мобильных игр явно опережает рост рынка консольных, не говоря о явном спаде на игровом ПК-рынке. Если продажи игровых консольных приложений за год выросли на 3,6%, а ПК-игры упали на 2,6%, то доходы от смартфонных игр выросли на 22%, а игр на планшетах — на 11,4%. И рост наблюдается на всех отслеживаемых рынках мира, начиная от североамериканского и заканчивая быстро растущими рынками Китая и Латинской Америки.
Более того, все больше игр переносится с ПК и консолей на мобильные устройства — 11 из 15 распространенных современных проектов или уже переведены, или портируются на смартфоны и планшеты в течение года. Не менее интересно и то, что доход с каждого пользователя в мобильных версиях выше, чем в ПК-версии. Видимо, это связано с тем, что на ПК изначально были не слишком развиты системы микроплатежей, а на мобильных устройствах это само собой разумеется.
В общем, выхлоп со смартфонных игроков даже больше, чем со стационарных, поэтому и интерес к мощным мобильным устройствам достаточно высок, ведь они позволяют получить и бо́льшую производительность и более качественную картинку одновременно. Высококачественные игры с реалистичной графикой, для которой нужны мощные графические ядра, обеспечивают больший интерес со стороны игроков. А значит, и денег с них можно запрашивать больше.
На смартфонах и планшетах уже сейчас доступно множество эффектов, которые появились в ПК-играх и консольных проектах не так уж давно. Это относится к физически корректному рендерингу (Physically Based Rendering — PBR), рендерингу в широком динамическом диапазоне (HDR — вот где могут развернуться мобильные устройства, ведь у них HDR-дисплеи появились даже раньше, чем у ПК), а также продвинутая постобработка, динамические мягкие тени и другие эффекты, вроде тумана, динамической смены погоды и даже имитации глобального освещения (Global Illumination).
Для рендеринга подобных эффектов необходимы как можно более мощные GPU, такие как новое ядро Adreno 630, входящее в состав мобильного процессора Snapdragon 845. Новая архитектура обработки визуальной информации компании Qualcomm была специально спроектирована для максимально качественного 3D-рендеринга, быстрого видеозахвата с высоким разрешением и применения в задачах виртуальной и дополненной реальности.
Кроме расширения функциональности, о котором мы поговорим далее, Qualcomm обещает значительный прирост производительности и энергоэффективности — порядка 30% добавки в скорости рендеринга и его эффективности (правда, не очень понятно, вместе или по отдельности). Более того, заявлена до 2,5 раз бо́льшая скорость вывода информации на дисплеи по сравнению со Snapdragon 835, хотя это относится лишь к приложениям виртуальной реальности.
Кстати, среди новой функциональности графического ядра Adreno 630 как раз и выделяется поддержка технологии Adreno Foveation, которая позволяет ускорить отрисовку кадров в приложениях виртуальной реальности. Технология сочетает сразу несколько алгоритмов: tile rendering, multiview rendering и fine grain preemption, первая из которых отслеживает взгляд пользователя, чтобы отрисовывать с максимальным качеством только то, что находится по центру его взгляда, а качество рендеринга на периферии искусственно снижается без каких-либо потерь в плане видимой информации.
Кадр приложения виртуальной реальности разбивается технологией Adreno Foveation на несколько тайлов. В зависимости от направления взгляда разрешение центральных тайлов можно повысить, а качество рендеринга на периферийных тайлах — несколько снизить. Таким образом достигается достаточное качество VR-картинки при меньших затратах на ее отрисовку.
Также можно использовать рендеринг сразу в несколько внеэкранных буферов (в случае приложений виртуальной реальности — в два: по одному на каждый глаз) и возможность прерывания выполнения задачи на более тонком пиксельном уровне, что позволяет быстро переключиться на выполнение других задач. Это весьма важно для VR-приложений и тоже ускоряет процесс. В общем, у Adreno в плане поддержки VR теперь все почти как у старших братьев в виде больших десктопных GPU, вроде GeForce и Radeon.
Это же касается и поддержки различных графических API и их возможностей. Графический процессор Adreno 630 поддерживает как давно известные OpenGL ES 3.2 и OpenCL 2.0, так и последнюю версию Vulkan и Microsoft DirectX 12. Но позвольте, ведь те же версии API поддерживает Adreno 540 из Snapdragon 835, воскликнет внимательный читатель. И это действительно так, но, в отличие от старого ядра, в новом вроде как ожидается поддержка уровня возможностей DirectX 12 feature level 12_0, а не 11_1.
Есть изменения и в поддержке приложений виртуальной (VR) и расширенной реальности (eXtended Reality — XR), которая стремительно развивается в последние годы. Уже запущено более 20 устройств расширенной реальности, еще большее их количество находится в разработке. Постоянный рост качества поддержки приложений расширенной реальности является ключом к ее распространению.
Мобильный чип Snapdragon 820 умел отслеживать положение в пространстве лишь по трем степеням свободы, Snapdragon 835 добил до шести, а Snapdragon 845 способен производить одновременную локализацию и построение карты (Simultaneous Localization and Mapping — SLAM) на основе отслеживания положения в пространстве в шести степенях свободы (6 DOF), что отлично подходит для мобильных решений виртуальной и дополненной реальности и требует большого количества вычислений.
Предыдущий чип Snapdragon 835 также отслеживал действия в шести степенях свободы, но теперь пользователь может свободно передвигаться по комнате и отслеживаться в виртуальном окружении с определением столкновений со стенами и другими реальными объектами. Snapdragon 845 — это первый мобильный процессор с подобными возможностями.
Эта технология стирает грань между реальным и виртуальным мирами, помогая установить взаимодействие между игроком и существующими физическими объектами. Для отслеживания рук в этих приложениях Qualcomm сотрудничает с компанией Leap Motion, и их программное обеспечение действительно отлично работает на решениях компании — мы опробовали специальные демо-версии и остались впечатлены качеством отслеживания. А вот качеству изображения есть куда расти.
Что касается возможностей по выводу информации на дисплеи по разъемам DisplayPort и USB Type-C, то тут все более-менее ожидаемо. Во-первых, появилась поддержка вывода изображения с так называемым качеством Ultra HD Premium, то есть в 4K-разрешении, с 60 кадрами в секунду и 10-битным кодированием цветовой информации (HDR) одновременно.
Для приложений виртуальной реальности требуется немного другое, поэтому поддерживается работа с двумя экранами разрешения до 2400×2400 пикселей при частоте кадров 120 FPS, хотя не такой уж и старый Snapdragon 820 способен поддерживать лишь разрешения вроде 1K×1K при 60 FPS — сделан еще один приличный шаг вперед.
Смартфоны становятся всё умнее
Практически все высокотехнологичные компании сейчас много говорят об искусственном интеллекте, глубоком (или машинном) обучении и нейросетях. Если рассуждать о мобильных однокристальных системах, предназначенных для смартфонов, то сначала Huawei выпустила смартфон на собственном мобильном процессоре с выделенным Neural Processing Unit, затем Google заявила о применении искусственного интеллекта в ядре Pixel Visual Core в составе их флагмана, далее настало время Apple, которая также внедрила возможности ускорения глубокого обучения в свои последние решения.
Применение ИИ постепенно начинает играть все более важную роль в нашей жизни (и это только начало!), он способен изменить практически все вокруг: финансовую сферу, логистику, здравоохранение (в диагностике заболеваний уже есть значительные прорывы), индустрию развлечений, транспорт (все ведь слышали про автономные грузовики и роботакси без органов управления — прототипы уже существуют и не требуют присутствия человека), умные дома и города с улучшенной безопасностью и др.
А чего стоит так называемый интернет вещей, применение умных технологий в котором откроет просто безграничные возможности. Ведь в будущем абсолютно все устройства, в которых есть вычислительные процессоры, станут умными и присоединенными к интернету, а все их возможности будут объединены в едином персональном облаке.
Но при чем тут смартфоны 2018 года? Из более простых задач для ИИ сегодняшнего дня можно выделить персональных помощников вроде Google Assistant, которые уже сейчас стараются понимать естественный язык пользователя и помогать ему в нахождении ответов на различные вопросы. Существующие технологии работают далеко не идеально, их нужно еще развивать и развивать. Мобильные устройства вообще пока что не умеют использовать даже существующие возможности.
К примеру, если попросить нынешнего голосового помощника типа Google Assistant «позвонить маме», то он сам вряд ли определит, какой конкретно номер мамы из трех, записанных в телефонной книге смартфона, нужно набрать в данный момент. А ведь там недвусмысленно написано, что один из них «временный», а другой используется только при нахождении мамы в соседней стране. Разве настоящий ИИ не должен легко понимать, какой из номеров использовать в таком случае, особенно учитывая, что своим местоположением мама со мной делится в Google Maps? Вот именно для того, чтобы сделать уже существующие технологии умными, и требуется кропотливая работа по улучшению программного и аппаратного обеспечения.
Тема искусственного интеллекта в мобильных устройствах сейчас горяча не просто так. С развитием машинного обучения часть задачи — определения (inference) постепенно переходит из облачных сервисов в конечные устройства, так как это обеспечивает лучшую интерактивность и безопасность. Впрочем, чем быстрее соединение с интернетом, тем бо́льшую часть вычислений можно отдать обратно в облака, но для Qualcomm в этом нет проблемы, ведь они лидируют в освоении 5G-сетей. И именно смартфоны являются самыми распространенными устройствами, к 2021 году их количество достигнет почти 9 миллиардов. Рынок систем искусственного интеллекта к 2025 году оценивается экспертами в 160 млрд долларов, и неудивительно, что никто не хочет и не может упускать такой солидный кусок.
Понятно, что Qualcomm не могла оставаться в стороне, и мобильные решения семейства Snapdragon также постепенно учатся ускорять задачи машинного обучения. В новом мобильном процессоре компании применяется уже третье поколение мобильной ИИ-платформы Neural Processing Engine (первое появилось в Snapdragon 820), которое предназначено для ускорения задач глубокого обучения и других алгоритмов искусственного интеллекта.
Но откуда взялось третье и когда успели появиться и пройти незамеченными все остальные? Все просто, на самом деле все эти громкие названия типа Neural Processing Unit, Vision Processor, Deep Learning Processor, Imaging Processor и прочие — всего лишь наименования для быстрых векторных вычислений, которые и так делаются на выделенных блоках в Snapdragon уже довольно давно.
Наверняка многие из читателей знают, что в топовых чипах компании есть DSP-ядро Hexagon, вот оно как раз и занимается ускорением подобных задач. В 2015 году в Snapdragon 820 появился Hexagon 680 первого поколения, в прошлом году в Snapdragon 835 включили Hexagon 682 (второе поколение), ну и в 845-й модели Snapdragon появилось третье поколение — Hexagon 685.
Snapdragon 845 способен облегчить жизнь пользователей, добавляя элементы ИИ в такие задачи, как умные персональные помощники, улучшение качества фото- и видео и т. д. Разработчики программного обеспечения могут выбрать наиболее подходящие вычислительные ядра для своих приложений: универсальные вычислительные CPU-ядра Kryo 385, достаточно быстро производящие расчеты в целочисленном 8-битном формате и формате с плавающей запятой FP32, ядра графического процессора Adreno 630, умеющие быстро выполнять грамотно распараллеленные алгоритмы в форматах с плавающей запятой с 16- и 32-битной точностью FP16 и FP32, а также выделенное DSP-ядро Hexagon 685, которое специализируется на высокопроизводительных векторных вычислениях HVX и целочисленном формате INT8.
Подобный гетерогенный подход как раз и позволяет получить высочайшую производительность в задачах глубокого обучения (deep learning), основой которых являются векторная математика: тензоры, векторы — наверняка вы хоть краем глаза видели их упоминания. Векторный DSP третьего поколения Hexagon 685 позволяет максимизировать производительность и обеспечить высокую энергоэффективность в задачах машинного обучения, в которых Snapdragon 845 получается втрое быстрее по сравнению со Snapdragon 835.
Новый мобильный процессор способен использовать более сложные ИИ-алгоритмы в задачах вычислительной фотографии и продвинутой обработки изображений, вроде переноса стиля (style transfer), который придает картинке совершенно другой вид, а также отрисовывает модный эффект боке с хорошим качеством на основе информации, получаемой лишь с одной камеры, а не с пары сенсоров, как это делается сейчас чаще всего. На мероприятии Qualcomm было показано такое ПО, и работало оно довольно сносно, хотя этим сейчас уже мало кого удивишь.
Во многом именно сигнальный процессор Hexagon третьего поколения и позволяет новой модели SoC быть настолько быстрее в задачах искусственного интеллекта по сравнению со Snapdragon 835, так что топовые смартфоны 2018 года должны быть значительно более эффективными в этих задачах и позволят выполнять более сложные вычисления при использовании меньшего количества энергии, что положительно скажется на времени автономной работы.
Расширенные возможности Hexagon третьего поколения позволяют улучшить энергоэффективность Snapdragon 845 при вычислениях разных типов. Векторные вычисления используют HVX, для обработки аудиоданных используется скалярный DSP, а для обработки информации с сенсоров встроен специализированный сенсорный хаб Hexagon All-Ways Aware Hub. Но самое главное при разработке в подобных случаях специализированных вычислений — удобные SDK, утилиты и фреймворки.
Компания Qualcomm предлагает такие возможности, и их Neural Processing Engine поддерживается всеми распространенными фреймворками машинного обучения: Google TensorFlow (это первая мобильная платформа с такой поддержкой), FaceBook Caffe2 и другими. Поддержка специализированных фреймворков обеспечивает эффективные вычисления на различных типах ядер — CPU, GPU или DSP.
Из новинок можно отметить оптимизацию вычислений с плавающей и фиксированной запятой, поддержку TensorFlow Lite, MxNet и Open Neural Network Exchange (ONNX), которые еще находятся в разработке. Также Snapdragon 845 поддерживает и Android Neural Networks API, который появился в версии операционной системы Android 8.1.
Кроме фреймворков лидеров индустрии, Qualcomm сотрудничает по теме искусственного интеллекта и с другими компаниями, такими как Motorola (определение геолокации по фотографии) и Oppo (вычислительная фотография и разблокировка смартфона по лицу). А еще одним большим партнером стала компания Baidu, выпустившая в ноябре свою операционную систему с элементами ИИ со странным для русского слуха названием DuerOS. Эта ОС предназначена для различных умных устройств (колонок, роботов и т. п.) и отличается мощными возможностями по распознаванию голоса, при котором используется машинное обучение.
Такая функциональность очень важна, ведь ОС будущего должны не только уметь понимать существующие слова, но и самостоятельно учиться новым, расширяя язык взаимодействия. И вот как раз для того, чтобы устройства постоянно слушали пользователя, и используется решение компании Qualcomm, встроенное в Snapdragon 845 — постоянно активное прослушивание на основе аудиокодека Aqstic, отличающееся низким уровнем энергопотребления, с шумопонижением и подавлением эха.
Улучшенные возможности по съемке и отображению
Казалось бы: какое отношение имеет мобильный процессор к качеству снимков и видеороликов? Ведь данные снимают сторонние сенсоры, которые в основном и ответственны за получаемую картинку. Но это не так, уже очень давно сенсоры делают лишь часть работы при фото- и видеосъемке, а очень большая часть вклада в итоговое качество зависит от возможностей сигнальных процессоров по обработке изображений (Image Signal Processor — ISP).
Само по себе разрешение снимков уже давно отошло на второй план, так как оно и так уже достаточно высоко для топовых смартфонов, и для улучшения общего качеств стоит сосредоточиться скорее на правильной цветопередаче, снижении шумов в условиях плохой освещенности, улучшении детализации и повышении динамического диапазона.
Компания Qualcomm обещает более глубокое погружение (immersion) пользователям будущих смартфонов на основе Snapdragon 845. В понимании компании, этот термин означает возможность захвата, обработки и вывода изображений при очень высоком разрешении и качестве картинки.
Снабженный графическим ядром Adreno 630 и сигнальным процессором обработки изображений Spectra 280 ISP, новый мобильный процессор Snapdragon 845 способен записывать и воспроизводить видеоролики с качеством Ultra HD premium. Этот условный формат уже поддерживается такими грандами, как Netflix и Amazon, и означает 4K-разрешение, частоту кадров 60 FPS и 10-битное кодирование информации о цвете — HDR10. И Snapdragon 845 стал первым мобильным процессором, который способен на видеозапись и кодирование видеороликов в этом формате.
При помощи процессора Snapdragon 845 смартфоны 2018 года будут способны собирать больше информации о цвете и яркости сцены, перейдя от 8-битного формата хранения к 10-битному, что расширит цветовое пространство от привычного стандарта рекомендации Rec. 709 до более глубокого Rec. 2020, а также значительно увеличит максимально возможную яркость для настоящего HDR-изображения. Проще говоря, новый мобильный процессор Qualcomm способен обрабатывать больше оттенков цвета с большей яркостью, вплоть до 10000 нт (кд/м²), и при поддержке со стороны сенсоров и дисплеев это приведет к теоретическому улучшению качества изображения.
Если Snapdragon 800 в свое время стал первым мобильным процессором компании, предложившим возможность видеозахвата и проигрывания роликов в 4K-разрешении и формате H.264, то Snapdragon 805 уже умел проигрывать ролики в формате H.265. Snapdragon 810 научился вести запись и проигрывание в этом формате, а 820-я модель мобильного процессора делала доступной частоту кадров в 60 FPS. Snapdragon 835 научился проигрывать видео в формате Ultra HD Premium, а новый процессор компании Qualcomm сделал возможным и видеозапись при таких характеристиках. Новая однокристальная система аппаратно поддерживает кодирование и декодирование видеоформатов H.264 (AVC), H.265 (HEVC) и VP9.
Компания Qualcomm уверена в том, что возможности Snapdragon 845 обеспечат топовым смартфонам 2018 года такое качество фото- и видеосъемки, которое соответствует более чем 100 баллам по известной оценке DxOMark. В принципе, это вполне достижимо, так как смартфон Google Pixel 2 на основе Snapdragon 835 уже набирает в бенчмарке DxOMark 98 баллов.
Для этого сигнальный процессор Spectra ISP второго поколения (первое появилось в Snapdragon 820) включает два 14-битных ISP, умеет обрабатывать информацию с двух сенсоров по 16 мегапикселей или с одного сенсора разрешением в 32 мегапикселя, обеспечивает скорость обработки в 60 FPS для 16-мегапиксельного изображения и поддерживает такие возможности, как гибридная автофокусировка и фотосъемка без дополнительных задержек.
Все это призвано улучшить возможности по фото- и видеосъемке в условиях плохого освещения, благодаря возросшей вычислительной производительности, а также новым возможностям, вроде алгоритма шумопонижения, использующего информацию из нескольких кадров (шум ведь стохастический, и поэтому, усредняя несколько снимков, можно улучшить детализацию, убрав шумы). Декларируется обработка до 60 кадров разрешения 16 Мп — работа над таким массивом информации требует больших вычислительных ресурсов, и мощь нового поколения ISP как раз и способна определить, какая информация является шумом, а какую следует оставить, увеличив детализацию. Также Snapdragon 845 умеет делать качественную стабилизацию записываемых видеороликов.
В целом все возможности вычислительной фотографии и записи видео объединены в технологию ImMotion, которая как раз и предназначена для сложной постобработки фото- и видеоданных с нескольких камер одновременно. В возможности технологии входит распознавание радужной оболочки глаза, получение и обработка информации с инфракрасных датчиков, захват 360-градусного изображения, определение глубины сцены в высоком разрешении, имитация эффекта боке, отслеживание движения объектов, а также видеозапись с высокой частотой кадров. Для любителей замедленных съемок в slow-motion будет хорошей новостью, что новая однокристальная система Qualcomm умеет записывать видеоролики с высокой частотой кадров в разрешении 1280×720, HDR-формате и с частотой кадров 480 FPS.
Одной из самых интересных возможностей Spectra 280 ISP стала поддержка технологии измерения глубины (расстояния до объектов) — depth-sensing. Такие технологии известны по специализированным продуктам (проект Google Tango, контроллер Microsoft Kinect и другие), они позволяют получать трехмерные карты пространства, которые используются в играх и приложениях расширенной реальности. Информация о глубине может использоваться для измерения размеров объектов и для отслеживания их положения в пространстве, что полезно в том числе для отслеживания действий пользователя в приложениях виртуальной реальности без необходимости применения специальных сенсоров движения.
Сигнальный процессор Spectra ISP второго поколения поддерживает два метода измерения глубины: пассивный и активный. Первый метод позволяет использовать две камеры, расположенные рядом, а для более сложных применений в системах расширенной реальности Spectra 280 ISP способен обрабатывать информацию от активных сенсоров глубины, использующих инфракрасное освещение и ИК-датчик для того, чтобы строить карты глубин высокого разрешения.
Qualcomm обещает получение данных о глубине для более чем 10000 точек с разрешением в 0,1 мм при частоте получения данных в 40 кадров в секунду и более. Значения глубины могут использоваться для отслеживания рук в приложениях виртуальной реальности, для отслеживания движений шлемов виртуальной реальности, работающих без проводов и дополнительных датчиков, и даже для распознавания лиц и других объектов, что можно использовать и для идентификации человека, как это уже делается во флагманском смартфоне Apple.
Из других возможностей новой версии Spectra ISP можно выделить аппаратно-ускоренное шумопонижение с использованием данных из нескольких кадров (multi-frame noise reduction), когда ISP получает с сенсора несколько кадров и на их основе выдает единственный кадр, удаляя отличающиеся данные, присутствующие лишь на некоторых изображениях. Подобные методики уже применяются в Google Pixel и некоторых других современных смартфонах, а аппаратная поддержка улучшит качество и повысит производительность.
Также процессором Spectra ISP второго поколения поддерживается аппаратное ускорение электронной стабилизации изображения и временна́я фильтрация с компенсацией движения (motion compensated temporal filtering — MCTF), которая служит для улучшения итогового качества записываемых видеороликов (см. пример выше в увеличенном размере).
Качественный звук на смартфонах
Тема качественного звука на мобильных устройствах довольно важна для части потребителей, из-за этого некоторые аудиофилы меняют свои смартфоны. И хотя зачастую разница между устройствами определяется не как «плохой и хороший звук», а, скорее, как «хороший и очень хороший», даже мельчайшие нюансы влияют на выбор фанатов качественного звука, которые слышат все шероховатости в кристально чистых верхах, мягких средних частотах и глубоких низких. И если человеку достаточно просто иметь хороший слух, чтобы определить качество звука, то от смартфона требуется куда больше.
На рынке существует некоторое количество портативных Hi-Fi-аудиоплееров, продающихся по ценам от нескольких сотен до тысяч долларов, и они находят своего покупателя, так как предлагают ценителям действительно качественный звук. Но многим пользователям, которым не хватает качества звука обычных смартфонов, было бы достаточно звука, исходящего из смартфона, в котором этому вопросу уделили должное внимание. Самым ярым аудиофилам смартфон, может быть, и не подойдет, а вот умеренным — вполне.
И смартфоны на основе мобильных процессоров Qualcomm Snapdragon с интегрированным аудиокодеком Qualcomm Aqstic — одни из таких устройств. Они обеспечивают достаточно качественный для многих пользователей звук без необходимости лишних трат и дополнительного оборудования. В качестве примера можно упомянуть такие модели с поддержкой Qualcomm Aqstic, как HTC 10 и Xiaomi Mi5, использующие еще процессор Snapdragon 820.
Разработанный компанией аудиокодек Aqstic WCD 9340/9341 поддерживает все самые последние и качественные стандарты для воспроизведения звука. Он имеет интегрированный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, он же DAC), который поддерживает нативное воспроизведение звука Direct-Stream Digital (DSD64/DSD128) и PCM (до 384 кГц/32-бит) Hi-Fi-качества. DSD — это стандарт записи на аудиодисках SACD (Super Audio Compact Disc), и Qualcomm Aqstic полностью его поддерживает. Эти стандарты самого высокого качества, использующиеся в студиях звукозаписи для производства аудиотреков, удовлетворят любой, даже самый взыскательный слух.
ЦАП в составе кодека Qualcomm Aqstic имеет сверхнизкий уровень нелинейных искажений (Total Harmonic Distortion plus Noise — THD+N), который заявлен на уровне −109 дБ при динамическом диапазоне 130 дБ, что означает отсутствие дополнительного шума при воспроизведении звука. При записи звука динамический диапазон составляет 109 дБ, а показатель THD+N — −103 дБ, поддерживается формат 192 кГц/24 бита. Также в состав технологии Aqstic входит усилитель и набор продвинутых программных технологий для обработки — все это вместе работает для обеспечения качественного Hi-Fi-звука, продвинутого шумоподавления и других технологий, важных для мобильных устройств.
К слову о программной обработке звука: в составе Snapdragon 845 есть специальный выделенный блок Hexagon Audio DSP, он занимается исключительно обработкой звука, обеспечивая, в частности, постоянное прослушивание эфира для голосовой активации смартфона с низким потреблением энергии Aqstic Voice UI — производителем заявляется потребление всего в 0,65 мА. Кроме этого, обеспечивается программная обработка эффектов вроде реверберации без дополнительных задержек, а также система активного шумоподавления.
Системы голосовой активации все чаще используются в смартфонах и других устройствах — для их пробуждения и запуска персональных помощников, вроде Google Assistant и Amazon Alexa. Технологии Aqstic Voice UI обеспечивают постоянно включенное прослушивание с низким потреблением энергии, что весьма важно для продолжительной автономной работы современных устройств. Кроме смартфонов, такая система может применяться в умных домах — в частности, в так называемых умных колонках.
Компания Qualcomm даже представила референсный дизайн подобного устройства, использующий массив из шести микрофонов, с технологиями отсеивания эха и устойчивой работой распознавания голоса в шумных помещениях, отслеживанием говорящего человека, постоянной прослушкой эфира с распознаванием ключевого пробуждающего слова («OK Google») с низким энергопотреблением. Это решение позволит сторонним производителям в кратчайшие сроки создать собственные аналогичные устройства, использующие программные и аппаратные технологии Qualcomm.
Для приложений виртуальной и дополненной реальности можно использовать трехмерный звук в формате MPEG-H, который поддерживается Qualcomm Aqstic, да и для записи окружающего звука в формате 5.1 используются входные данные с трех микрофонов (surround sound record — SSR). Записанный окружающий звук можно проиграть напрямую на домашнем кинотеатре с акустической системой формата 5.1 или на мобильном устройстве, основанном на чипе Snapdragon, что обеспечит наилучшее качество звука.
Но и про обычный стереозвук никто не забыл. Казалось бы, что тут можно придумать, если всё уже давно отработано? Для проводной передачи звука все действительно в порядке, а вот для качественной передачи звука по беспроводным технологиям типа Bluetooth нужно оборудование с поддержкой Qualcomm aptX HD — высококачественного стандарта беспроводного звука. Стандарт aptX HD уже поддерживается большим количеством смартфонов и других устройств, таких как беспроводные наушники и аудиоплееры.
Классический алгоритм кодирования звука aptX был создан в 80-х годах прошлого века, а aptX HD — это модернизированный и улучшенный aptX с возможностью передачи звука более высокого качества. Разработку нового стандарта стимулировала популярность Hi-Res-звука, новый беспроводной стандарт поддерживает форматы до 48 кГц/24 бит, с коэффициентом сжатия 4:1 и скоростью передачи данных в 576 Кбит/с. Обеспечивается широкий динамический диапазон с низким уровнем нелинейных искажений и отличным отношением сигнал/шум (SNR) в 129 дБ, превышающим характеристики ЦАПов.
Также компания Qualcomm предлагает несколько кодеков, предназначенных для внедрения сторонними производителями в их устройства. К примеру, это кодек Aqstic под наименованием WHS9420, специально созданный для передачи очень качественного звука на наушники и динамики по USB-соединению с разъемом USB Type-C. Чип отличается низким энергопотреблением, встроенным ЦАП уровня Hi-Fi с динамическим диапазоном более 120 дБ и уровнем нелинейных искажений ниже −100 дБ. Им поддерживается передача звука в формате до 384 кГц/32 бит, а также активная система шумоподавления.
Еще более интересным устройством Qualcomm стал внешний ЦАП Aqstic Hi-Fi AQT1000. Это первое такое устройство компании, выпуском которого они не будут заниматься самостоятельно, а предлагают свой фирменный внешний ЦАП сторонним производителям аудиоаксессуаров. Востребованность Aqstic AQT1000 проистекает из роста возможностей смартфонов и превращения их в главное устройство в том числе и для хранения музыки. Внешний ЦАП поможет сгладить сложившийся переходный период, когда производители смартфонов уже отказались от аудиоразъема 3,5 мм, а выбор наушников с разъемом USB Type-C еще крайне скуден.
Qualcomm посредством этого внешнего ЦАП помогает в продвижении способа подключения наушников к разъему USB Type-C. Aqstic AQT1000 — внешний цифро-аналоговый преобразователь, рассчитанный на использование со смартфоном без традиционного аудиоразъема, но с портом USB Type-C. Это устройство обеспечивает преобразование звука в 32-битном формате с частотой дискретизации до 384 кГц при динамическом диапазоне 123 дБ и коэффициенте нелинейных искажений −105 дБ.
Компоненты внешнего ЦАП Qualcomm размещены в компактном корпусе, на котором есть разъем USB Type-C для подключения мобильного устройства и привычный аудиовыход 3,5 мм для подключения наушников. Также на корпусе Aqstic AQT1000 нашлось место для пары кнопок регулировки громкости звука, что довольно удобно.
Подводя итоги по разделу звука, отметим, что семейство аудиокодеков Aqstic, вместе с прилагаемыми к ним программными технологиями компании Qualcomm, отлично подходит для того, чтобы обеспечить максимально возможное качество звука на различных устройствах: смартфонах, наушниках, аудиосистемах, аудиоплеерах и т. п.
Высокоскоростная передача данных: на пути к 5G
Если говорить откровенно, вычислительной скорости CPU давно уже более чем достаточно. +30% к скорости процессора в Snapdragon 845 — это отлично, но вряд ли такой прирост будет заметен в повседневном применении в типичных задачах. Зато не найдется, наверное, ни одного человека, полностью удовлетворенного скоростью мобильной связи. По данным опросов пользователей смартфонов количеством в 6 тысяч человек, 86% из них желают большей скорости получения информации, а половина планирует приобрести смартфон с поддержкой 5G при их появлении в продаже.
Требования к скорости передачи данных постоянно растут. Ожидается, что в 2021 году ежемесячный мобильный трафик составит более 50 млрд гигабайт и более чем в 100 раз превысит показатели 2011 года. Уже сейчас среднемесячный трафик смартфона составляет 6,8 ГБ, хотя еще в 2016 году он был 1,6 ГБ в месяц. А к 2023 году ожидается рост до 48 ГБ в месяц! Хотя это неудивительно, ведь более 75% глобального трафика по мобильным сетям передачи данных будут занимать видеоданные. Похоже, что к тому времени видеоблогерами станут уже вообще все.
Компания Qualcomm анонсировала семейство модемов с поддержкой 5G-сетей — Snapdragon X50, которые также поддерживают и последние стандарты Gigabit LTE, а готовые устройства с их применением ожидаются на рынке уже в 2019 году. Qualcomm предлагает референсный дизайн смартфона с поддержкой 5G-сетей, который можно назвать компактным — он имеет размеры 157×76×10 мм.
Поддержка сетей пятого поколения 5G будет обязательна для будущего, она не только обеспечит быстрые каналы для передачи и приема данных, но и снизит задержки, важные для интерактивного доступа. Именно в плане модемной части, а также в поддержке Wi-Fi и Bluetooth будет ощутимый прогресс в ближайшие годы. В случае рассматриваемого Snapdragon 845 речь еще не идет о поддержке 5G-сетей — их придется подождать пару-тройку лет как минимум (да и то проблема в основном не в конечных устройствах, а в инфраструктуре, которую придется менять полностью).
В состав мобильной платформы Snapdragon 845 входит гигабитный LTE-модем второго поколения Snapdragon X20 LTE, который поддерживает LTE Cat 18 для приема данных на скорости 1,2 Гбит/с, LTE Cat 13 для передачи данных со скоростью до 150 Мбит/с и беспроводные Wi-Fi-сети стандарта 802.11ad, отличающиеся высочайшей производительностью.
Одним из важнейших изменений в поддержке гигабитного LTE стала агрегация пяти несущих частот вместо ранее использовавшихся четырех, а также использование нелицензируемых частот. Модем Snapdragon X20 расширяет поддержку технологий и частот, лицензируемых и нелицензируемых — все это для увеличения доступности стандарта Gigabit LTE, пока операторы мобильной связи готовятся к еще большему шагу — 5G.
Улучшения во втором поколении модема с поддержкой Gigabit LTE обеспечивают скорость передачи данных на 20% выше в пике и в реальных задачах по сравнению со Snapdragon Х16 и позволяют загрузить трехгигабайтный видеофайл по мобильной сети за три минуты — к примеру, стоя в очереди на посадку в самолет.
А еще более важным может быть быстрый доступ к большим файлам в различных облачных сервисах, ведь при высокой скорости передачи данных он будет мало отличаться от доступа к файлам, хранящимся в памяти смартфона. Qualcomm показывала работу гигабитного LTE на Snapdragon 845 в действии — в пике скорость действительно была близка к заявленной цифре:
На практике бо́льшую часть времени скорость передачи будет зависеть вовсе не от возможностей конечного устройства, но Qualcomm делает все, что можно, со стороны смартфона — теоретически достижимая скорость гигабитных LTE-сетей весьма впечатляет. 43 оператора мобильной связи, имеющие 1,3 млрд пользователей из 25 стран, включая Россию, уже поддерживают гигабитные сети LTE, а другие готовятся запустить их, так что появление такой возможности в модемах вполне своевременно. Да и количество устройств с поддержкой гигабитного LTE растет: на сегодня это Sony Xperia XZ Premium и Xperia XZ1, Samsung Galaxy S8/S8+ и Note 8, Asus Zenfone 4 Pro, LG V30, HTC U11 и другие смартфоны.
Из прочих небольших, но весьма полезных нововведений в плане мобильных сетей можно выделить поддержку технологии передачи голоса по сети LTE (VoLTE) на двух SIM-картах без ограничений. Наконец-то пользователь сможет выбирать любую SIM-карту из двух для передачи данных и более качественной передачи голосовых данных по LTE.
Улучшения в передаче данных в Snapdragon 845 связаны не только с мобильными сетями LTE, есть изменения и в поддержке высокоскоростных Wi-Fi-соединений. Так, новым мобильным процессором поддерживаются стандарты 802.11ac и 802.11ad. Первый стандарт обеспечивает поддержку двух диапазонов, более высокую надежность, в 16 раз сниженное время установления соединения, а также работает на 30% эффективнее по сравнению с предыдущим поколением. Стандарт 802.11ad использует дополнительный нелицензируемый диапазон 60 ГГц и обеспечивает скорость передачи данных до 4,6 Гбит/с.
Нам осталось только упомянуть улучшенную поддержку Bluetooth 5.0 в Snapdragon 845, которая получила название Qualcomm TrueWireless. Технология позволяет передавать звуковые данные, в том числе в формате aptX HD, одновременно на несколько беспроводных аудиосистем, смартфонов и других устройств. Также новая технология позволила снизить энергозатраты при работе с беспроводными наушниками-вкладышами — обещается экономия энергии до 50%.
Для экономии энергии мобильное устройство использует прямое подключение каждого из пары наушников-вкладышей. Если в существующих продуктах смартфон подключается к одному из наушников, а второй связывается с первым, то в случае технологии Qualcomm TrueWireless подключения независимы, смартфон присоединяется сразу к двум наушникам по отдельности, тем самым экономя энергию в их аккумуляторах.
Продолжительная работа от батареи и быстрая зарядка
Хотя Snapdragon 835 и предыдущие модели мобильных процессоров Qualcomm постоянно привносили новые улучшения по энергоэффективности и возможности для быстрой зарядки батарей, и большинство топовых смартфонов на последних SoC свободно работают целый день при достаточно активном использовании, продолжительность автономной работы — ахиллесова пята современных мобильных устройств, и тут есть над чем поработать.
В Qualcomm серьезно оптимизировали весь чип Snapdragon 845, его процессорная часть и некоторые другие блоки потребляют на пару-тройку десятков процентов меньше энергии при выполнении самых ресурсоемких задач. Qualcomm уверяет, что процессорная часть Snapdragon 845 стала на треть более энергоэффективна по сравнению со Snapdragon 835. К примеру, видеозапись в формате 4K на новом чипе потребляет на 30% меньше энергии. То же самое касается и других задач, включая 3D-рендеринг, обработку фото- и видеоданных. Тут про 30% разницы не утверждают, но потребление точно меньше — нам даже показывали специальную демонстрацию:
Кроме этого, новый чип поддерживает улучшенную быструю зарядку новой версии Quick Charge 4+. Этот стандарт полностью совместим с USB power delivery и обеспечивает зарядку батареи мобильного устройства с нуля до 50% всего за 15 минут. Или вот другой пример: последняя версия Quick Charge дает 5 часов работы от батареи при всего лишь пяти минутах зарядки. То есть использование совместимых с Quick Charge зарядных устройств позволяет ускорить зарядку смартфонов на основе Snapdragon 845 до четырех раз по сравнению с обычным адаптером.
Quick Charge 4+ включает все преимущества Quick Charge 4 и дополняет их тремя улучшениями:
- Двойная зарядка Dual Charge — опциональная для предыдущих версий стандарта, теперь ставшая более эффективной, возможность Dual Charge включает использование второй цепи управления питанием в устройстве. Зарядка смартфона с использованием Dual Charge делит на две части ток заряда, снижая рассеивание тепла и сокращая время зарядки батареи.
- Умная балансировка Intelligent Thermal Balancing — дальнейшее улучшение технологии двойной зарядки для оптимизации доставки энергии, она переносит ток по самому «холодному» пути, обходя горячие точки цепей.
- Улучшенная безопасность — хотя Quick Charge 4 уже включает строгие протоколы безопасности, версия 4+ идет еще дальше, отслеживая одновременно температуры и корпуса, и разъема, что дополнительно защищает от перегрева, короткого замыкания или повреждения разъема USB Type-C.
С этими технологиями мобильные устройства могут заряжаться на 15% быстрее или станут на 30% энергоэффективнее по сравнению с устройствами, поддерживающими Quick Charge 4. Устройства для зарядки, портативные аккумуляторы и USB-концентраторы также могут поддерживать стандарт Qualcomm Quick Charge 4+, и все они будут обратно совместимы с версиями Quick Charge 3.0 и 2.0. Такая совместимость позволяет использовать один адаптер для зарядки всех мобильных устройств пользователя: смартфона, планшета, ноутбука и т. д.
Стандарты Qualcomm Quick Charge поддерживаются более чем 160 мобильными устройствами, а первым устройством с поддержкой именно версии Quick Charge 4+ стал недавно анонсированный смартфон ZTE Nubia Z17, хоть он и основан на предыдущей модели мобильного процессора компании Qualcomm (Snapdragon 835). Это флагманское устройство ZTE имеет батарею емкостью в 3200 мА·ч и поддерживает самый быстрый стандарт зарядки, а скоро за ним последует множество других смартфонов на основе Snapdragon 845.
Новые возможности по обеспечению безопасности
Тема безопасности не менее важна, чем тема искусственного интеллекта, ведь сейчас только и слышно о русских хакерах злоумышленниках, норовящих похитить ценную информацию, которая хранится на самых распространенных электронных устройствах человека — смартфонах. Это действительно так, ведь пользователи хранят на смартфонах и других мобильных устройствах все больше чувствительных данных, вроде тех же частных фотографий, не говоря уже о паролях. И все это требует улучшения безопасности хранения данных на смартфонах, а самые ценные данные требуют новых уровней безопасности.
Следуя тенденциям современного рынка мобильных устройств, одним из представителей которого является компания Apple, реализовавшая технологию безопасности Secure Enclave, разработанную для защиты данных паролей и отпечатков, компания Qualcomm также решила представить свое ви́дение решения по безопасности.
Для того чтобы защитить хороших людей от плохих, они внедрили в Snapdragon 845 выделенный блок обеспечения безопасности — Secure Processing Unit (SPU). SPU имеет собственное вычислительное ядро (скорее всего, ARM-архитектуры), генератор случайных чисел, собственную память и собственную линию питания — чтобы отделить ядро безопасности от других блоков и успешно противостоять атакам хакеров. Хранилище обеспечивает третий уровень безопасности поверх двух уже существующих слоев и предназначено в том числе для защиты биометрической информации.
Для пущей безопасности обработка отпечатков пальцев, голосовых данных, сведений о радужной оболочке глаз и отсканированных лицах производится в отдельной среде с собственными ресурсами, не пересекающимися с другими частями процессора. Выделенный процессор со своими ресурсами защищает эти важные данные, осуществляет менеджмент цифровых ключей, шифруя пароли, данные приложений и пользователя, а также может безопасно обрабатывать авторизацию для платежей, что все более важно из-за увеличения их популярности. Так, в прошедшую «черную пятницу» около трети платежей в США было произведено с мобильных устройств, и их обязательно нужно защищать, чем и занялась Qualcomm.
Уже не только в смартфонах и планшетах
Еще одной новостью последних недель стало то, что мобильные процессоры семейства Snapdragon с недавнего времени не являются SoC, предназначенными исключительно для смартфонов и планшетов. Уже первый день Qualcomm Tech Summit был ознаменован анонсами, связанными с легкими ноутбуками на основе операционной системы Microsoft Windows 10, отличающимися длительным временем автономной работы.
Разговоры о подобных ноутбуках шли давно, но жизнь расставляла все на свои места: без поддержки распространенной настольной ОС смысла в таких решениях не было, работать на больших экранах с клавиатурой и мышью в последних версиях Android, конечно, можно, но это все же не Windows и не macOS. Какое-то время назад Qualcomm начала сотрудничать с Microsoft для того, чтобы оптимизировать привычную Windows для процессоров Snapdragon, перекомпилировав основу ОС под ARM-архитектуру, и использовать эмуляцию при исполнении x86-кода сторонних приложений.
Дело долго не шло дальше разговоров и демонстраций, и вот наконец-то были объявлены первые решения, которые совсем скоро поступят в продажу. Неудивительно, что легкие Windows-ноутбуки, использующие Snapdragon 835 (наверняка и 845, когда те станут доступны), отличаются долгим временем работы от батарей (декларируется до 20 часов работы и даже больше) при постоянном подключении к мобильной сети для передачи данных — почти как смартфоны.
Было бы странно не использовать такую особенность мобильных решений Qualcomm, как модемная часть с поддержкой LTE. Она и стала одной из важных отличительных особенностей легких ноутбуков на основе Snapdragon, которые получили обобщающее название Always Connected PC — ПК с постоянным подключением к сетям передачи данных.
Первым на саммите показали решение Asus — портативный ноутбук модели NovaGo, обеспечивающий воспроизведение видео в течение 22 часов и 30 дней работы в режиме простоя. Также это первый в мире ноутбук с поддержкой сетей LTE Gigabit, в его основе лежит Snapdragon 835 с модемом X16, обеспечивающим агрегацию четырех несущих частот, многоантенные системы 4×4 MIMO, а также одновременную поддержку eSIM и Nano-SIM.
Увы, LTE в ноутбуках грозят пока что не всем. Поначалу список партнеров среди операторов мобильной связи ограничивается лишь несколькими странами: США, Китай, Италия, Британия, Франция, Германия и Тайвань. В частности, в США одним из партнеров компании является мобильный оператор Sprint, предлагающий сети LTE Gigabit.
По первым ощущениям, NovaGo работает ничуть не хуже легких ноутбуков компании Asus, основанных на процессорах Intel: это стандартное для Asus решение «два-в-одном» с вращающимся на 360-градусов 13-дюймовым экраном Full HD-разрешения, чувствительным к касаниям, и полноразмерной клавиатурой и тачпадом.
Ноутбук на Snapdragon 835 у Asus получился довольно легким и небольшим, хотя и не таким компактным, как некоторые другие гибридные модели. Но в целом конструкция у этого устройства неплохая и кажется надежной, включает как пластик, так и металл.
Что касается главного вопроса — ценового, — то модификация с 4 ГБ оперативной и 64 ГБ постоянной памяти будет стоить на рынке США $599, а более продвинутый и вменяемый вариант с 8/256 ГБ — $799. Цены неплохие, хотя можно было бы и подешевле, на наш взгляд. Это ведь все-таки не совсем полноформатный Windows-ноутбук, и он явно будет уступать таковым по производительности. С другой стороны, скорость в этом деле не особо важна, все повседневные домашние и офисные задачи ноутбук на Snapdragon выполняет достаточно шустро, нехватки производительности сходу не ощущается.
Второй представленной моделью был Envy X2 компании HP, который ожидается к появлению в продаже весной следующего года. Это уже, скорее, большой планшет (по сути — аналог Microsoft Surface Pro с пристегивающейся клавиатурой) с 12-дюймовым экраном разрешения 1920×1200, имеющий алюминиевый корпус толщиной 6,5 мм и обеспечивающий 20 часов проигрывания видео. Аппаратные конфигурации будут разные, но самая мощная — такая же, как у ноутбука Asus: до 8 ГБ ОЗУ и до 256 ГБ емкости твердотельного накопителя.
Это решение несколько отличается от предыдущего, и очень хорошо, что пользователи смогут выбрать устройство на свой вкус и цвет. Подставка с клавиатурой позволяет работать с планшетом в различных конфигурациях, но в целом это устройство уже совсем другого класса по сравнению с ноутбуком Asus.
Эти два устройства — не единственные, которые готовятся к выходу на рынок. От компании Lenovo также ожидается анонс аналогичного решения на CES 2018, наверняка от нее не отстанут и другие производители.
А из необычных анонсов отметим сотрудничество компании Qualcomm с AMD. Казалось бы: как они могут сотрудничать и зачем? Но точка соприкосновения нашлась, и связана она также с компактными ноутбуками. У AMD ведь есть удачные мобильные модели Ryzen APU, отличающиеся хорошей энергоэффективностью, но сейчас все устройства должны иметь постоянное подключение к интернету (Always Connected PC же, помните?), а у AMD нет своего модема. Зато он есть у Qualcomm. Собственно, на этом объявление о сотрудничестве и заканчивается — просто в некоторые ноутбуки с использованием Ryzen APU будут также ставить и LTE-модемы Qualcomm. Отдельным чипом, разумеется. Хотя, может быть, когда-нибудь дело дойдет и до интеграции...
Что касается работы операционной системы Windows 10 на ARM-устройствах, то пока что они работают с версией Windows 10 S, в которой доступны лишь приложения из магазина Microsoft, скомпилированные в родной ARM-код, но для этих решений будет доступен бесплатный апгрейд до Windows 10 Pro. Впрочем, многим будет достаточно и того, что есть. Тем более, что у Microsoft готова уже и оптимизированная версия Office 365 для ARM — вероятно, также перекомпилированная.
Куда интереснее обстоит дело с x86-приложениями: пока что даже запускаются они не все — видимо, эмуляция еще не отточена до идеала. Но многие программы, вроде Office, Photoshop и даже старых игр, работают, хотя производительность оставляет желать лучшего. Думается, что оптимизацию со временем подкрутят, учитывая, что сейчас доступны ранние версии ноутбуков. Мобильные процессоры Snapdragon со временем смогут запускать большинство 32-битных приложений (64-битные пока что не поддерживаются вовсе), ну а сторонние приложения также могут быть перекомпилированы под ARM при желании разработчика.
В Qualcomm понимают, что производительность Windows на Snapdragon будет ниже той, что пользователи получают на решениях Intel и AMD, но не любая разница является существенной. Мало кто заметит, если приложение будет запускаться или выполнять какую-то задачу не 1 секунду, а 1,3 секунды, к примеру. Такое отличие не будет определяющим при выборе устройства. Ноутбуки на Snapdragon — вообще не о производительности, а, скорее, о длительном времени работы в типичных задачах с использованием сетей передачи данных. Их можно расценивать как альтернативу хромбукам с основной активностью в браузере, офисе и простеньких приложениях из магазина Microsoft.
На практике тот же Asus NovaGo работает быстро и без тормозов с кучей вкладок в браузере, с аудиоплеером на заднем фоне и при работе с несколькими офисными документами. Мощности Snapdragon 835 вполне достаточно для таких задач, и хотя иногда заметны подтормаживания на младшей конфигурации с 4 ГБ, они в основном вызваны именно недостатком памяти, а не слабостью CPU. Именно поэтому мы рекомендуем приобретение старших конфигураций с 8 ГБ ОЗУ, да и больший объем хранилища совсем не помешает.
Самое главное в ноутбуках на Snapdragon то, что производители смогут сделать ультракомпактные устройства, менее горячие и дольше работающие от батареи по сравнению с решениями на основе процессоров Intel или AMD. Кроме этого, ноутбуки на чипах Qualcomm работают стабильнее и дольше без тротлинга по сравнению с конкурентами. Ну и постоянное подключение к интернету при помощи встроенного LTE-модема также будет полезно для любого современного устройства. В общем, для тех, кто ценит автономность и не гонится за высокой производительностью, возможностей ARM-ноутбуков будет вполне достаточно.
Заключение
Подведем краткие итоги предварительной оценки возможностей нового мобильного процессора Snapdragon 845 компании Qualcomm. Нам кажется, что он оправдает ожидания большинства пользователей. Пусть из-за неготовности новых технологических процессов новинка основывается на том же техпроцессе 10 нм (хоть и улучшенном), это не помешало внедрить в Snapdragon 845 новую функциональность и улучшить существующие технологии. Практически по всем техническим характеристикам и параметрам новый мобильный процессор стал лучше предыдущей модели.
Производительность новой вычислительной архитектуры, основанной на ускоренных ядрах Kryo 385, вырастет на 15%-30% в играх и других ресурсоемких приложениях по сравнению с SoC предыдущего поколения. То же самое касается 3D-производительности нового графического процессора Adreno 630, получившего вдобавок новую функциональность (продвинутую поддержку Vulkan и DirectX, а также оптимизацию VR-приложений) и улучшения по энергоэффективности — Qualcomm говорит о 30%-ном приросте скорости рендеринга в среднем по сравнению с Adreno 540. Примерно те же 30% прироста ожидаются и в задачах видеозахвата и дополненной/расширенной реальности. В общем, Snapdragon 845 должен быть быстрее предшественника примерно на треть по основным показателям.
Что касается одного из самых важных критериев для пользователей — времени работы от батареи, — то в типичных устройствах новинка Qualcomm должна обеспечить более 20 часов проигрывания видео, захват и кодирование видеороликов в формате Ultra HD Premium на протяжении более чем 4 часов, возможность работы и игры в виртуальной реальности в течение более 3 часов, а также позволит смартфонам с батареями типичной емкости проработать более двух дней при разговорах с высоким качеством звука.
Кроме некоторого увеличения производительности и энергоэффективности (а значит, и времени автономной работы), можно выделить поддержку гетерогенных вычислений, в том числе связанных с работой искусственного интеллекта и машинного обучения, новые возможности для фото- и видеосъемки, включая обработку изображений при помощи выделенного сигнального процессора. Появятся улучшения, связанные с увеличением скорости передачи данных по мобильным и Wi-Fi-сетям, качественный вывод звука, еще более быстрая зарядка аккумулятора, внедрение нового блока для обеспечения безопасности. Все это поможет пользователям получить большее удовлетворение от пользования будущими флагманскими смартфонами.
Увы, если говорить о практическом использовании новых технологий, поддерживаемых Snapdragon 845, пока что нам показали лишь считанное количество демонстрационных программ, раскрывающих преимущества нового мобильного процессора Qualcomm, и ничего особенного на их основе сказать нельзя. Да, некоторые новые функции работают уже сейчас, и особенно впечатляющими нам показались демки расширенной реальности, но очень многое из них пока что находится лишь на ранней стадии разработки, так что придется ждать выхода реальных топовых смартфонов (а теперь и легких ноутбуков), чтобы увидеть все улучшения вживую.
Так когда же эти устройства появятся в магазинах? На данный момент мобильные процессоры Snapdragon 845 уже какое-то время отгружаются клиентам компании Qualcomm, первые коммерческие поставки готовых устройств на их основе ожидаются уже в начале 2018 года.
Ожидается, что однокристальные системы Snapdragon 845 станут базой сразу для нескольких типов устройств, таких как смартфоны, шлемы расширенной реальности и легкие ноутбуки семейства Always Connected PC. Первыми должны появиться именно смартфоны, а ноутбуки ожидаются только в третьем квартале 2018 года. Некоторые модели этих смартфонов и предположительные даты их анонсов уже известны из различных слухов, так что довольно скоро мы получим шанс узнать, таким ли хорошим получился новый чип у Qualcomm.
