artykuły

Nowy iPad – nie mylić z iPadem 3

Wciąż najlepszy?

76
14 kwietnia 2012, 19:11 Mieszko Krzykowski

Apple A5X - tabletowy procesor o rozmiarach notebookowego

Jednym z tych kosztów jest nowy procesor: Apple A5X. Apple od dawna kładzie duży nacisk na wydajność układów graficznych w swoich urządzeniach, bo zdaje sobie sprawę z tego, jak ważne dla rozwoju smartfonów i tabletów jest... granie poza domem. To właśnie głównie dzięki iPadom, iPodom i iPhone'om rozpoczęła się zażarta dyskusja o tym, czy ktokolwiek jeszcze potrzebuje przenośnych konsol pokroju PlayStation Vita i Nintendo 3DS i czy będzie je kupował. Poza tym prawie od zawsze iOS jest akcelerowany przez GPU, dzięki czemu w czasach, gdy Android straszył ociężałością, wszystkie iPhone'y zapewniały szybkie i płynne działanie interfejsu. iPad 2 znacznie wyprzedził całą konkurencję i właściwie do tej pory trzyma się mocno pod względem wydajności graficznej.

W momencie gdy Nvidia ze swoją nową Tegrą nieco nadepnęła Apple na pięty, inżynierowie podwoili wydajność GPU w stosunku do poprzednika, bo zastosowany przez nich układ PowerVR SGX543 MP4 to to samo co PowerVR SGX 543 MP2 z układu Apple A5, ale mający cztery jednostki wykonawcze zamiast dwóch. Na dodatek GPU nowego iPada ma do dyspozycji czterokanałowy kontroler pamięci (i tylko on, bo rdzenie procesora mogą zająć maksymalnie dwa kanały), i to w czasie, gdy Nvidia w Tegrze 3 nadal trzyma się kontrolera jednokanałowego, współdzielonego przez GPU i CPU.

Z drugiej strony wydajność procesora nie zmieniła się: w A5X umieszczono „zaledwie” dwa rdzenie Cortex A9 taktowane zegarem 1 GHz. Było to wymuszone przez czterokrotnie wyższą rozdzielczość ekranu: dzięki temu możliwe było utrzymanie obecnego tempa rozwoju grafiki w grach na iOS i produkcje pokroju Infinity Blade dalej zachwycają. Zresztą nawet system operacyjny mógłby mieć problemy z płynnością i szybkością renderowania stron internetowych przy tak dużej liczbie pikseli do przetworzenia.

Ale w tym wszystkim jest pewien haczyk. Apple A5X nadal jest produkowany w 45-nanometrowym procesie technologicznym, czyli tym samym co A5. Efekt? Wykonane pomiary wskazują na to, że A5X ma 163 mm2 – dwa razy więcej niż Tegra 3 (około 80 mm2), 33% więcej niż A5 i... więcej, niż liczą odmiany dwurdzeniowych procesorów Intela montowane w ultrabookach. Krótko mówiąc, jak na standardy ARM, A5X jest ogromny. Wiąże się to ze zwiększonymi kosztami produkcji (a początkowa cena nowego iPada jest taka sama jak w przypadku iPada 2), ze zwiększonym poborem energii, ze zwiększonym wydzielaniem ciepła. Do tego nie starczyło miejsca i zapasu TDP do tego, aby można było przyspieszyć procesor. Było też koniecznych kilka innych zmian projektowych, na przykład związanych ze sposobem montowania pamięci operacyjnej na płytce drukowanej. Apple musiało zwiększyć wydajność układu graficznego, aby zapewnić odpowiedni „user experience”, ale ponieważ nie było w tym momencie możliwe przejście na bardziej efektywny proces produkcyjny, to pozostały kompromisy. I widać, że nie były one łatwe ani tanie.

A oto wyniki testów:

GLBenchmark 1.1.7
(Kliknij na nazwę testu w tabelce, aby otworzyć wykres)
Wypełnianie teksturami
Wydajność procesora – liczby całkowite Wydajność procesora – liczby zmiennopozycyjne
GLBenchmark 2.1
(Kliknij na nazwę testu w tabelce, aby otworzyć wykres)
Test Egipt Standard Test Egipt High Test Egipt Offscreen
Test Pro Standard Test Pro High Test Pro Offscreen
Testy przeglądarkowe
(Kliknij na nazwę testu w tabelce, aby otworzyć wykres)
Sunspider Google V8 Peacekeeper

W testach 3D – pogrom, wystarczy usunąć ograniczenie synchronizacji pionowej (pokazują to testy Offscreen GLBenchmarka, które dodatkowo są renderowane zawsze w tej samej rozdzielczości, więc możliwe jest bezpośrednie porównanie urządzeń). GPU nowego iPada jest dwa–trzy razy wydajniejsze od najmocniejszych układów Samsunga i Nvidii. A procesor... Pozostaje mocno w tyle, z wyjątkiem testów przeglądarkowych, które pokazują, jak ważna jest właściwa optymalizacja kodu.

No dobrze, ale co to oznacza dla użytkownika? Mamy wrażenie, że w tym wszystkim chodzi o Infinity Blade ;) Ta gra od dawna jest wizytówką sprzętu z iOS i nowym wersjom urządzeń często towarzyszą jej aktualizacje. Tak było i tym razem, dzięki czemu gra została przystosowana do większej rozdzielczości ekranu nowego iPada. Na czym polega to przystosowanie? Po pierwsze, wszystkie tekstury i ikonki musiały zostać zastąpione wersjami o zwiększonej jakości, bo gdyby pozostały w starych, to system po prostu by je rozciągnął, aby dopasować je do nowej liczby pikseli, a rezultat byłby daleki od ideału. Problem ten dotyczy praktycznie wszystkich aplikacji instalowanych w nowym iPadzie: jeśli programista nie zadba o nowe wersje ikonek i obrazków znajdujących się w interfejsie, to system automatycznie przeskaluje starsze, więc zamiast pokazu możliwości retiny na ekranie będzie można podziwiać rozmyte bohomazy (w tym miejscu pozdrawiamy Google, które nadal nie umie zwiększyć rozdzielczości zdjęć kontaktów ponad kosmiczne 128 × 128 pikseli :)).

Oprócz tego trzeba dobrać odpowiednią rozdzielczość, będącą podstawą do generowania obrazu w grze. Oczywiście, można pozostać przy standardowej 1024 × 768 i pozwolić systemowi na automatyczne dopasowywanie, lecz podobnie jak w przypadku ikonek i tekstur nie jest to najlepszy sposób. Można też wszystko renderować w 2048 × 1536, ale nie zawsze jest to możliwe, bo nowy iPad ma „tylko” dwa razy większą wydajność GPU, a miałby do przetworzenia cztery razy więcej pikseli. W przypadku gier pokroju Infinity Blade, które wykorzystują wszystkie dostępne zapasy mocy, takie rozwiązanie również nie wchodzi w grę. Można więc skorzystać z czegoś „pomiędzy”: przed wysłaniem obrazu do ekranu wykonywać wszystkie obliczenia dla rozdzielczości większej niż 1024 × 768, a mniejszej niż 2048 × 1536. Nadal mamy do czynienia ze skalowaniem do docelowej liczby punktów, ale znacznie mniej agresywnym. Efekt? Bardzo dobry:

Trzeba przyznać, że gry tego typu wyświetlane na nowym ekranie iPada robią w pierwszej chwili ogromne wrażenie. Aż trudno uwierzyć, że nadal ma się do czynienia ze sprzętem przenośnym, który może działać długie godziny i waży trochę ponad pół kilograma. Ponadto w takich rozdzielczościach „schodkowanie” praktycznie przestaje być problemem. To ciekawe, że Apple przywiązuje tak dużą wagę do wydajności przetwarzania obrazu w swoich przenośnych urządzeniach (nawet kosztem szybkości procesora i kilku kompromisów projektowych). Widocznie zwietrzyło w tym jakiś interes i uważa gry – także te bardziej zaawansowane graficznie niż Angry Birds – za ważny element teraźniejszego i przyszłego sukcesu iPadów. Interes na tyle dobry, że było gotowe stworzyć procesor przekraczający rozmiarami, kosztem produkcji, poborem energii i wydzielaniem ciepła granice tabletowego zdrowego rozsądku. A skoro już jesteśmy przy poborze energii, to powiemy, że nowy ekran oznacza więcej niż tylko „wymuszenie” użycia nowej jednostki centralnej.

3