Drie rekeneenheden
Een smartphone SoC bevat tegenwoordig drie verschillende blokken met rekeneenheden: een cpu voor algemene taken, een gpu voor grafische taken en tenslotte een dsp/AI-unit voor het versnellen van de anno 2019 steeds belangrijker wordende kunstmatige intelligentie toepassingen.
CPU: 20% sneller
Om met de cpu-cores te beginnen. Waar Qualcomm tot een paar jaar terug nog eigen implementaties van de ARM-processorarchitectuur ontwikkelde, gebruikt het tegenwoordig de cores die ARM ontwerpt. Voor de Snapdragon 865 en 765 heeft Qualcomm zoals verwacht gekozen voor de snelste cores die ARM op dit moment te bieden heeft: de Cortex A77, bijgestaan door de (veel zuinigere) Cortex A55 cores. ARM kondigde de Cortex A77 eerder dit jaar aan (lees onze uitgebreide preview) en gaf daarbij aan dat de nieuwe cores zo’n 20% sneller zouden moeten zijn dan voorloper Cortex A76, die gebruikt werd voor de Snapdragon 855.
Net als bij de Snapdragon 855 kiest Qualcomm bij de Snapdragon 865 voor een 8-core ontwerp met één extra snelle prime-core, drie overige performance-cores en ten slotte een viertal efficiency-cores. De eerste vier zijn dus gebaseerd op Cortex A77, de laatste vier op A55. Het concept van de enkele prime-core die op een hogere klokfrequentie werkt, zorgt ervoor dat smartphones bij single-threaded taken, zoals bijvoorbeeld het opstarten van een app, zo snel mogelijk reageren. De klokfrequenties zijn niet gewijzigd ten opzichte van de Snapdragon 855: opnieuw draait de prime-core op 2,84 GHz, de performance-cores op 2,4 GHz en de efficiency-cores op 1,8 GHz. De prestatiewinst, van zo'n 20% dus, komt dan ook puur van de verbeteringen die ARM in de architectuur heeft verwerkt. In vergelijking met pc-processors zoals Intel en AMD die ontwerpen, blijven de prestatiewinsten die ARM ieder jaar weer uit zijn architectuur weet te persen bijzonder indrukwekkend.
Waar Qualcomm in het verleden nog wel eens eigen verbeteringen aan de Cortex kernen doorvoerde, lijkt daar nu geen sprake van. In een interview met Qualcomms senior vice president van de mobile divisie, Alex Katouzian, gaf hij aan dat de verbeteringen puur de vergrote L3-cache én de performance tuning met prime en performance cores beslaan.
In de Snapdragon 765 gebruikt Qualcomm ook 8 cores, maar om chipoppervlak (en daarmee geld) te besparen bevat deze slechts twee snelle Cortex A76-kernen (niet de nieuwste variant dus); de overige zes zijn van het A55 type. Van de twee snelle cores werkt er één op 2,3 GHz en de tweede op 2,2 GHz. In de speciale gaming versie van de Snapdragon 765 werkt de prime-core 100 MHz sneller, op 2,4 GHz.
GPU: 20% sneller én 35% efficiënter
De gpu oftewel videokaart van de Snapdragon 865 luistert naar de naam Adreno 650, die door het bedrijf zelf ontwikkeld is. De belangrijkste specificaties zijn identiek aan de Adreno 640 van voorloper Snapdragon 855: er is ondersteuning voor versie 1.1 van de Vulkan api (zoals gebruikt door de meeste smartphone games) en de geïntegreerde video-decoder kan overweg met zowel de H.265 en VP9 videocodecs als alle denkbare hdr-formaten: HDR10, HDR10+, HLG én Dolby Vision. Qualcomm belooft dat de nieuwe grafische processor zo’n 20% sneller is dan zijn voorloper én zo’n 35% efficiënter werkt. De hogere prestaties zouden dus gepaard moeten gaan met een lager stroomverbruik. Helaas is Qualcomm niet genegen om details van zijn gpu-architectuur te delen; hoe de geclaimde 20% behaald wordt, blijft vooralsnog dan ook een raadsel.
In de Snapdragon 765 vinden we een Adreno 620 gpu die volgens Qualcomm ook ongeveer 20% sneller moet zijn dan de gpu in Qualcomms mid-range chip van vorig jaar. De chips worden naar verluidt uitvoerig getest; de exemplaren waarvan de gpu stabiel werkt op een hogere snelheid, worden onder de naam Snapdragon 765G beschikbaar gesteld aan fabrikanten van gaming-smartphones. De Adreno 620 in de 765G zou nog eens 20% sneller moeten zijn dan de standaard Adreno 620.
Snellere driver-updates met game-optimalisaties via Play Store
De belangrijkste vernieuwing voor de gpu zit hem echter niet op het vlak van de hardware maar de software. Tot nu toe werden de drivers voor Qualcomms grafische chips altijd verwerkt in het Android OS en kreeg je nieuwe versies dan ook samen met nieuwe Android-versies: weinig frequent dus, en bij menig smartphonefabrikant met een grote vertraging. Bij de nieuwe chips gaat Qualcomm de gpu-drivers updaten via de Google Play-store. Wanneer er nieuwe mobiele games uitkomen en Qualcomm daar haar drivers voor kan optimaliseren, krijg je die optimalisaties op die manier veel sneller tot je beschikking, net zoals we in de pc gaming-wereld gewend zijn.
AI
Anno 2019 misschien wel het belangrijkste onderdeel van de SoC is de AI-unit. Deze wordt gebruikt voor allerhande moderne zaken: gezichtsherkenning, het verbeteren van foto’s, het voorspellen van gebeurtenissen, en zo verder. Door het integreren van zogenaamde Tensor-cores, die de meest voorkomende AI-berekeningen kunnen versnellen, heeft Qualcomm de maximale snelheid bij AI-workloads kunnen verviervoudigen, terwijl de AI-unit daarnaast zo’n 35% zuiniger zou moeten zijn. De AI-unit in de Snapdragon 765 luistert naar de naam Hexagon 696 en biedt uiteraard minder verwerkingskracht, al is Qualcomm daar niet erg duidelijk over.
Tijdens de presentatie toonde Qualcomm enkele mooie gebruiksmogelijkheden van de versnelde AI-engine. Zo heeft men met Google gewerkt aan de mogelijkheid om de Google Assistent bij Snapdragon 865 smartphones grotendeels op het apparaat zelf in plaats van in de cloud te laten draaien. Daardoor kan de digitale assistent veel sneller op opdrachten reageren. Door de code op Hexagon-units te draaien in plaats van op de cpu-cores wordt de latency met 30% verlaagd en is er slechts een derde van energie nodig.
De AI-unit is ook snel genoeg om real-time gesproken tekst te vertalen: men demonstreerde dit tijdens de presentatie door de Snapdragon 865 gesproken Engelse tekst om te laten zetten naar gesproken Chinees, met vrijwel geen vertraging. Op die manier kun je in de toekomst telefoongesprekken voeren met mensen zonder dat je dezelfde taal spreekt. Een vertegenwoordiger van Snapchat liet tijdens de presentatie zien dat de door hen recent geïntroduceerde filters om je gezicht compleet te veranderen naar bijvoorbeeld een jongere of oudere versie van jezelf, nu ook geschikt zijn gemaakt om de draaien op Hexagon-cores. Het resultaat is een snelheidstoename van ca. 10 fps op cpu-cores naar ca. 40 fps op Hexagon-cores: snel genoeg om in real-time gezichten te veranderen in volledig vloeiende videobeelden. In een andere demo toonde Qualcomm hoe de Hexagon-cores via machine learning algoritmes beelden optimaal kunnen opschalen. Zo kan veel bandbreedte bespaard worden.
DDR5-ondersteuning
Alle drie de rekeneenheden zijn gekoppeld aan 3 MB gedeelde systeemcache. Aan die systeemcache is op zijn beurt weer de geheugencontroller gekoppeld. Die ondersteunt net als bij de Snapdragon 855 tot 16 GB LPDDR4x geheugen op maximaal 2133 MHz. Nieuw is de ondersteuning voor LPDDR5 geheugen op 2750 MHz. Wanneer smartphonefabrikanten kiezen voor deze optie, zullen de algehele systeemprestaties verder omhoog gaan. De Snapdragon 765 ondersteunt enkel LPDDR4x en is beperkt tot 12 GB.
