Детальный разбор HiSilicon Kirin 990
На выставке IFA 2019 компания HiSilicon Technologies представила свой новейший процессор для мобильных устройств — Kirin 990. Этот чипсет появится во флагманах Huawei, таких как: Huawei Mate 30, Huawei Mate 30 Pro, Huawei P40, Huawei P40 Pro.
Как и прошлогодний чип Kirin 980, модель 990 обещает повышенную производительность ИИ и расширенные сетевые возможности. Есть также значительные улучшения производительности, хотя, по-большому счету не такие, как ожидалось. Другие заслуживающие внимания функции включают: более производительный блок машинного обучения, первый интегрированный в чипсет модем 5G и улучшенные возможности обработки изображений.
Kirin 990 выгодно отличается от чипсетов, которые в настоящее время есть на рынке. Huawei всегда первыми на рынке представляют процессоры нового поколения. Анонса Snapdragon от Qualcomm и Exynos следующего поколения от Samsung придется подождать до конца года.
Первый интегрированный в процессор 5G модем от Huawei
Kirin 990 является первым флагманским мобильным SoC, который может похвастаться встроенным модемом 5G. Он также работает в нескольких режимах 4G/5G, что означает, что Kirin 990 поддерживает 4G и 5G сети сразу и может передавать данные по обоим типам подключения одновременно для обеспечения более надежного соединения.
У встроенных в чипсет модемов есть два основных преимущества по сравнению с существующими двухчиповыми реализациями.
- Первое — размер печатных плат и кремниевой поверхности, на что Huawei обращали внимание во время презентации. Модем Kirin 990 занимает на 36% меньше места, чем модемы Exynos 9825 и 5100 или комбинированное решение от Qualcomm — Snapdragon 855 и X50.
- Второе преимущество — это компактное интегрированное решение потребляет меньше энергии, что означает более длительное время автономной работы. Модем 5G теперь также тесно связан с более эффективным планировщиком и не требует второго блока DRAM, что экономит как вычислительную мощность, так и энергопотребление.
Интересно, что Huawei создала 4G и 5G варианты Kirin 990. Модель 4G предлагает скорости загрузки в 1,6 Гбит/с, агрегацию несущих на 5 каналов и MIMO 4×4. Это гибкая стратегия, предназначенная для снижения затрат на рынках, где 5G не будет еще несколько лет.
Знакомый дизайн ядер процессора
Благодаря тому, что разработчики процессорных ядер Arm продолжают повышать производительность для класса ноутбуков, разработчики чипов для смартфонов все более изобретательны в своих разработках многоядерных кластеров DynamIQ. Как и Kirin 980, Kirin 990 предлагает три разных области тактовой частоты и напряжения питания процессора, которые можно назвать большими, средними и малыми кластерами. На самом деле, дизайн выглядит очень похоже.
Большой кластер содержит два процессора Arm Cortex-A76, а не последний Arm Cortex-A77. Пиковая тактовая частота составляет 2,86 ГГц, а не 2,6 ГГц, что по утверждению Huawei, приводит к выигрышу в производительности примерно на 10% по сравнению с Snapdragon 855. В середине мы видим еще два ядра Arm Cortex-A76 с максимальной тактовой частотой 2,36 ГГц.
Это ощутимый прирост тактовой частоты с прошлогодних 1,9 ГГц и, возможно, самое большое изменение конфигурации процессора. Huawei отмечает, что повышение производительности средних ядер улучшает взаимодействие с пользователем во многих типах приложений. Компания по-прежнему претендует на лучшую в своем классе энергоэффективность.
Малый кластер состоит из четырех Cortex-A55 с низким энергопотреблением. Эти ядра используются в мобильных процессорах всех производителей для решения фоновых задач и задач с низким энергопотреблением с максимальной энергоэффективностью.
Выбор тактовой частоты 1,95 ГГц означает, что эти ядра могут справляться с некоторыми более сложными задачами, но большинство из них будет перенесено в средний кластер для более быстрого завершения. В отношении кэша всё идентично Kirin 980 по всем ядрам.
В Kirin 990 реализована конструкция кластера 2+2+4, представленная в Kirin 980. Производительность топа была увеличена благодаря некоторому увеличению тактовой частоты, которое стало возможным благодаря оптимизации Huawei Cortex-A76.
Между тем, энергоэффективность сохраняется за счет использования высокооптимизированных средних и малых кластеров. Однако повышение тактовой частоты заставляет процессор работать на пределе, поэтому необходимо внимательно следить за любыми побочными эффектами в энергопотреблении.
Немного разочаровывает то, что в Kirin 990 не представлены новейшие ядра Arm Cortex. Компания, похоже, довольна производительностью процессора в его нынешнем виде. Вместо этого Huawei решила сосредоточиться на других направлениях. Помимо включения 5G, Kirin 990 добился значитлеьных улучшений в области GPU и NPU.
Насколько возросла производительность GPU и NPU Kirin 990
Как и в случае с вычислительным блоком Kirin 990, дизайн GPU работает на тех же ядрах Arm Mali-G76, что и в прошлом году. Однако на этот раз компания Huawei выделила значительно большую область для графической производительности, которая имеет в своем составе 16 ядер Mali-G76.
Это больше чем 10 ядер, использованных в продуктах предыдущего поколения, а также больше чем 12 ядер Mali-G76 в Samsung Exynos 9820. Huawei также утверждает, что Kirin 990 превосходит графический процессор Snapdragon 855 Adreno 640 на 6% в тестах производительности и на 20% в энергоэффективности. Повышение эффективности достигается за счет использования большого количества ядер GPU, но с меньшей тактовой частотой. Графический процессор Kirin 990 работает на частоте всего 600 МГц по сравнению с 720 МГц в Kirin 980.
В Mali-G76 MP16 используется так называемый «умный» кеш, (системный кеш, как Qualcomm называет его в Snapdragon 855) который, по заявлению Huawei, может снизить требования к пропускной способности DDR на 15% и повысить энергопотребление на 12%.
Наконец, Kirin 990 может похвастаться улучшенной версией планировщика на основе искусственного интеллекта Kirin 980. Это программное обеспечение распределяет энергопотребление и уровень производительности между процессором, графическим процессором и DRAM, чтобы предсказать требуемый баланс ресурсов для максимальной энергоэффективности и производительности. Технология работает во всех играх, поэтому оптимизировать каждое отдельное приложение не требуется. Интересно, что планировщик не только масштабирует тактовые частоты, но и динамически управляет напряжением ядер, чтобы точно настроить управление питанием.
Kirin 990 является первым флагманским чипсетом компании Huawei, в котором реализована собственная архитектура DaVinci NPU. Этот дизайн первоначально появился в процессоре среднего класса Kirin 810 ранее в этом году. Дизайн DaVinci обеспечивает повышение производительности NPU в 1,88 раза по сравнению с двумя NPU внутри Kirin 980, а также сильно снижает энергопотребление.
Лучшая в своем классе мобильная фотография
Флагманские телефоны Huawei заслужили отличную репутацию в области мобильной фотографии. Частично это благодаря процессору обработки изображений (ISP) Huawei, который в Kirin 990 будет пятого поколения.
Новейший ISP Huawei повышает пропускную способность на 15%, одновременно снижая энергопотребление. Но наиболее привлекательная особенность этого обновления — значительно улучшенные возможности снижения шума: на 30% для изображений и на 20% для видео. Это делает фотографии на Huawei в условиях недостаточной освещенности еще лучше.
Это первый чипсет со встроенной технологией шумоподавления BM3D класса DSLR.
Ключом к этим улучшениям является введение в аппаратную поддержку шумоподавления и 3D-фильтрации (BM3D) — впервые для смартфонов. Этот метод обычно ассоциируется с камерами DSLR, и это мощный алгоритм шумоподавления, который можно запустить практически в реальном времени. Kirin 990 ускоряет BM3D, выполняя алгоритм на ISP с выделенным оборудованием. В программном обеспечении тот же алгоритм просто будет работать слишком медленно и потреблять слишком много энергии.
Kirin 990 поддерживает камеры до 64 Мп. Компания не слишком обеспокоена перспективой сенсоров на 108 Мп с камерой, которые, как ожидается, скоро появятся на рынке. Для видеосъемки Kirin 990 теперь поддерживает 4K 60fps кодирование и декодирование.
