Hvad er der inde i iPad-chippen?

På trods af udbredte spekulationer er intet ud over, hvad Steve Jobs annoncerede i sidste uge, kendt om A4-chippen i hjertet af Apple iPad.

Giv et bidrag: iPads A4 er Apples første hjemmelavede chip.

Jobs beskrev chippen med typisk tilbageholdenhed under afsløringen af ​​iPad'en. Den er drevet af vores eget silicium – den ene gigahertz Apple A4-chip – det skriger, sagde han og tilføjede, at A4-chippen inkluderer en integreret CPU og grafikkerne på et enkelt system på en chip (SoC).

Kort efter meddelelsen begyndte eksperter at spekulere i, at chippen var baseret på den samme ARM-arkitektur som iPhone og iPod touch.

Ingen officiel kilde, som jeg kan finde, har bekræftet, at A4 bruger ARM, siger Tom Halfhill, senioranalytiker hos Microprocessor Report. Han siger dog, at det er logisk at antage, at iPad'en bruger en processor baseret på ARM-arkitekturen. Det giver mening, [fordi] Apple ikke behøver at portere iPhone OS til en ny CPU-arkitektur.

Nogle har foreslået, at chippen kan være baseret på de nyeste og hurtigste ARM-designs, men både den lidt ældre og langsommere ARM Cortex 8 og de nyere ARM Cortex 9-kerner kan køre med en clock-hastighed på én gigahertz, bemærker Halfhill. Det ville være muligt at øge hastigheden af ​​en ARM Cortex 8-kerne – kernen, der menes at køre i den Samsung-byggede chip, der driver iPhone 3GS – til en gigahertz, fordi iPad'en har mere plads til batterier, hvilket gør det muligt for ingeniører at køre A4 på en højere spænding og derfor klokfrekvens.

Gene Munster, en senior forskningsanalytiker hos Piper Jaffray, siger, at Apple måske har følt behovet for at udvikle sin egen chip af en simpel grund. En grund til, at Apple gjorde dette, er, at de sparer penge på chippen, siger Munster. På en iPhone koster en Samsung-chip 15 $ - det er den tredje dyreste del af telefonen. At gå fra $15 til $5 lyder ikke af meget, men hvis du multiplicerer det over 15 millioner enheder, stiger det.

Råhastighed er blevet nævnt som en anden grund til, at Apple flytter til en ny chip, men Munster køber den ikke – ikke med virksomheder som NVidia og Qualcomm, der tilbyder tilsvarende kraftfulde designs til netbooks og andre enheder. Jeg kan bare ikke forestille mig, at Apple selv kan bygge noget, der er bedre end disse virksomheder, siger han.

En mere sandsynlig teknisk årsag til Apples tilpassede silicium, hævder Munster, er behovet for at holde strømforbruget på et minimum. De kunne skabe noget, der ikke er så hurtigt, men som måske er bedre til strømforbrug, siger han. Hvis du ser på batterilevetiden, de taler om, er tabletten større end iPhone, men det ser ud til, at de har gjort et bedre stykke arbejde med batterilevetid.

A4's grafikkerne kan muligvis også bruge ARM-arkitekturen, men dette ville kræve oversættelse af kode til eksisterende iPhone-applikationer. Da næsten alle eksisterende iPhone-applikationer vil køre på iPad, er det mere sandsynligt, at Apple fortsætter med at bruge opgraderede versioner af de samme grafikkerner, som findes i iPhone og iPhone 3GS, som blev skabt ud fra designs licenseret af Imagination Technologies, baseret i Storbritannien.

Repræsentanter for Imagination nægtede at diskutere, hvorvidt A4 SoC'en bruger en Imagination-kerne. Men Apple ejer knap 10 procent af virksomheden, og alle iPhone og iPhone touch-modeller bruger Imaginations PowerVR MBC-familie af grafikkerner. Imagination bekræftede også for nylig, at iPhone 3GS bruger det opgraderede PowerVR SGX-design. Hvis iPad'en fortsætter denne trend, kan den drage fordel af funktioner i Imagination-grafikkernen, der er unikt velegnet til at køre en skærm så stor som den på iPad'en.

For eksempel bruger Imagination såkaldt flisebaseret udskudt gengivelse, som hjælper med at drive en hurtigere brugergrænseflade. Man deler en skærm op i små flisezoner, siger Kristof Beets, leder af forretningsudvikling for grafik hos Imagination. Dette gør det muligt for en chips grafikkerne at beregne individuelle fliser på skærmen - f.eks. 32 x 32 pixels på en 800 x 480 skærm, med data gemt i on-chip caches. Ved at undgå det trin, hvor en fuldskærmsrenderer skal have adgang til RAM, kan chippen gengive en skærm fuld af billeder meget hurtigere.

Et andet træk ved Imaginations teknologi, der kan være relevant, er udskudt gengivelse. Normalt vil en 3-D algoritme beregne placeringsdataene for et givet objekt efter at have beregnet dets form og lyseffekterne anvendt på det. Det betyder, at hvor pixels på en skærm svarer til objekter, der er blokeret af andre objekter, er noget af den beregning spildt. Det samme gælder for objekter i vinduer, der er lagt oven på hinanden i et skrivebordsmiljø. Imaginations chips, derimod, beregner placeringsdataene først, hvilket minimerer antallet af beregninger, der skal foretages, og giver mulighed for lavere strømforbrug.

I april 2008 købte Apple P.A. Semi, en chipproducent, der specialiserede sig i strømbesparende processorer, der bruger PowerPC-arkitekturen – den samme arkitektur, som Apple brugte i sine computere, indtil de skiftede til Intel CPU'er i 2006.

Nogle af [P.A. Semi's] ingeniører havde ARM-erfaring, og deres viden om chipdesign ville selvfølgelig kunne overføres til enhver CPU-arkitektur, siger Halfhill. En meget integreret SoC som Apple A4 ville tage mindst 12 til 18 måneder at designe, fejlfinde og fremstille, dog gør det usandsynligt, at P.A. Semiingeniører har designet det fra bunden.

Efter Halfhills opfattelse gør dette det endnu mere sandsynligt, at A4-chippen primært er lavet af designs, der nøje matcher eksisterende ARM-kerner. Apple ville have været nødt til at gå forfærdeligt hurtigt for at designe sin egen ARM-kompatible kerne og A4 SoC på så kort tid, siger han. Derfor tror jeg, at A4 er bygget på eksisterende kerner fra ARM.

Halfhill foreslår, at P.A. Semiingeniører kan være blevet taget med til et andet projekt end A4-chippen. Jeg ville ikke blive overrasket, hvis mange eller de fleste af P.A. Semiingeniører blev tildelt et andet projekt – såsom en fremtidig Apple A5-chip, siger han.

skjule