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exynos 5410

Exynos 5410: 8 núcleos que en realidad son 4+4

exynos 5410A principios de año Samsung presentó su siguiente paso en el mundo de los SoC con un nuevo miembro de la familia Exynos 5. La quinta iteración dentro de la gama Exynos fue estrenada un tiempo antes por la tablet nexus 10 que monta dos núcleos cortex a15 y una mali 604t.

Pero el mundo de la tecnología es como es, y al igual que en el mundo del pc parece que hasta que no llegue una compañía con una buena idea que cambie las cosas, aquí prácticamente la única evolución que estamos viendo en los smartphones a nivel de hardware los últimos años es el meter más de todo. Más cámara, más pantalla, más ram, más núcleos…

En este “más núcleos” es donde estaría la evolución de la que voy a hablar aquí: El exynos 5410 que previsiblemente monten teléfonos como el galaxy s4. Primero me gustaría hablar de dos barreras que Samsung ha tenido que solventar para llegar hasta aquí y que explicarán algunas de las decisiones de diseño que veremos en este nuevo SoC.

  • Como apuntaron los de Anandtech hace un tiempo, el exynos 5 que monta la nexus 10 tiene permitido alcanzar un TDP de 8w, algo que para una tablet es asumible, pero para un smartphone es una barbaridad.

 

Finally we switch back to MC3, combined CPU + GPU power is around 8W for a short period of time before the CPU is throttled. Now this is a fairy contrived scenario, but it’s necessary to understand the behavior of the Exynos 5250. The SoC is allowed to reach 8W, making that its max TDP by conventional definitions, but seems to strive for around 4W as its typical power under load.

 

  • Como consecuencia del primer punto, se deriva este segundo punto. Un smartphone tiene necesidades de consumo mucho menores que una tablet, y eso afecta tanto al procesador como al resto de componentes del SoC incluida la GPU.

Esto nos deja con la pregunta: ¿Qué puede hacer Samsung para reducir el consumo ( e indirectamente el calor ) pero sin comprometer el rendimiento de la plataforma?

Samsung es una de esas compañías que licencian los diseños de ARM para usarlos directamente en sus SoC. Un diseño presentado recientemente por esta última es el planteamiento big.LITTLE. Este diseño permite juntar procesadores de bajo consumo con procesadores de alta potencia.

En este caso concreto hablamos de 4 núcleos cortex a7 con un rendimiento casi igual a los ya antiguos cortex a8 pero que han sido diseñados para ocupar mucha menos superficie en el DIE, consumir muy poco y desprender mucho menos calor. No son ni de lejos tan buenos en temas de computación como los cortex a15 ya que son flojos en temas como accesos a memoria, predicciones de saltos, no soportan ejecución de instrucciones fuera de orden (OoO) y demás pero la función de los cortex a7 no es ofrecer un alto rendimiento. Su función es el ser un pequeño procesador, de bajo consumo y que sea capaz de hacer tareas más bien sencillas.

cortex a7 pipeline
cortex a7 pipeline

La otra parte del exynos octa es el grupo de 4 cortex a15. Estos son básicamente lo contrario de los a7. Son más grandes en superficie (de hecho un cortex a15 ya ocupa el mismo espacio que 4 cortex a7), consumen más y se calientan más. Como ventaja, son realmente potentes. De lo más potente que se puede meter hoy en día en un smartphone de hecho.

cortex a15 pipeline
cortex a15 pipeline

El planteamiento big.LITTLE de ARM permite cambiar entre estos dos grupos de procesadores de forma transparente tanto para el usuario como para el sistema operativo que se ejecuta sobre el SoC. Por esta razón es por la que es más correcto llamarle 4+4 que octocore (o similar). Nunca van a estar los 8 núcleos funcionando a la vez. Los cortex a7 estarían funcionando con tareas que requieren baja capacidad de proceso para maximizar la batería y cuando se requiera un pico en capacidad de cálculo se haría el cambio de forma instantánea a los cortex a15, los cuales habrían estado apagados para no consumir. Por lo tanto, siempre habría un grupo de 4 núcleos encendido y otro apagado esperando a que se haga el cambio entre grupos de procesadores según las necesidades.

Rendimiento y consumo cortex a15 vs cortex a9
Rendimiento y consumo cortex a15 vs cortex a9. Fuente: ARM

Técnicamente hay una pequeña excepción a esto, y es que modificando el kernel del sistema operativo se podría forzar al planteamiento big.LITTLE a usar los 8 núcleos al mismo tiempo, tal y como indica la propia ARM en su whitepaper (página 7) pero personalmente esto creo que no lo vamos a ver nunca en un teléfono por razones de consumo y temperatura. Tal vez en alguna tablet sí, pero esto ya es aventurarse demasiado.

Otra de las opciones que ha tomado Samsung a la hora de mejorar la eficiencia de este SoC es el avanzar en procesos de fabricación. El exynos 5410 estará construido en 28nm HKMG, proceso que samsung ya probó cuando tuvo que fabricar algunos Snapdragon S4 porque TSMC no daba abasto.

Y otro apartado que está casi confirmado que Samsung va a cambiar para este modelo de exynos 5 es el procesador gráfico. Tal vez por rendimiento, por consumo o por una combinación de estas dos la GPU mali 604t que llevaba el anterior exynos 5 se va a sustituir por una PowerVR SGX544 de Imagination technologies. Estos son procesadores gráficos muy usados por apple y de momento le están dando muy buenos resultados. Habrá que ver todavía qué configuración exacta en cuanto a núcleos gráficos y frecuencia ha escogido Samsung para su plataforma porque estas GPUs son muy configurables. Muchos apuntan a que puede ser una PowerVR SGX 544MP3 (MP3 indica 3 núcleos gráficos) y la frecuencia bastante subida, rondando los 500mhz.

A algunas personas este planteamiento de 4+4 les recuerda al 4+1 que usa nvidia en su plataforma tegra. En cierto modo son muy similares, pero en mi opinión el planteamiento de los tegra es menos eficiente porque en vez de usar núcleos especialmente diseñados para consumir poco en tareas poco pesadas, está forzando a un núcleo pensado para el alto rendimiento a consumir poco cuando ese no es su cometido. Al fina tienes un núcleo que ni consume tan poco como los cortex a7 ni rinde tanto como un cortex a15. A nivel de diseño es más fácil hacerlo como hace nvidia con los tegra, pero también es más chapucero. Pero bueno, ya puse a parir bastante en su día a los tegra. No es plan de volver a llenar el artículo con chapuzas de nvidia.

tegra 4i
ejemplo de 4+1 de nvidia con el tegra 4i cortex a9

Y hasta aquí mi análisis preliminar del nuevo exynos de Samsung. Ahora solo queda ver qué tal se comporta en el mundo real, aunque todo indica que va a tener un papel estelar por su buen diseño y buen proceso de fabricación.

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