Adreno 420 plus Cortex A57/A53

Nur wenige Monate, nachdem Apple als erster Entwickler mit dem 64-Bit-fähigen A7 die Konkurrenz überrascht hatte, kündigten die ersten Hersteller ihrerseits Systems-on-a-Chip mit der ARMv8-Architektur an. Um möglichst schnell eigene Produkte im Markt platzieren zu können, griffen Qualcomm, Samsung und Co. auf die von ARM lizenzierten Standardkerne Cortex A57 und Cortex A53 zurück statt eigene zu entwickeln.

Der große Cortex A57 arbeitet wie sein A15-Vorgänger mit einer 18-stufigen Pipeline, und das Out-of-Order-Design verarbeitet weiterhin die gleiche Anzahl an Instruktionen, puffert aber mehr Einträge. Wesentliche Unterschiede sind die doppelt so breite 128-Bit-Gleitkomma-Einheit, der von 32 auf 48 KByte vergrößerte L1-Instruction-Cache, mehr Kapazität für den Branch Target Buffer, überarbeitete Lade-/Speichereinheiten und aufgrund der ARMv8 zusätzliche Register sowie eine verbesserte Kryptographie-Beschleunigung (AES und SHA).

	Snapdragon 810 (MSM8994)	Snapdragon 805 (APQ8084)	Snapdragon 801 (8974-AC)	Apple A8	Apple A7	Exynos 5433
CPU-Architektur	ARMv8 (A57 + A53)	ARMv7 ("Krait 450")	ARMv7 ("Krait 400")	ARMv8 ("Cyclone Plus")	ARMv8 ("Cyclone")	ARMv8 (A57 + A53)
Anzahl CPU-Kerne	4+4 (64 Bit)	4 (32 Bit)	4 (32 Bit)	2 (64 Bit)	2 (64 Bit)	4+4 (64 Bit)
CPU-Takt unter Last	Bis zu 1,96 / 1,56 GHz	Bis zu 2,65 GHz	Bis zu 2,45 GHz	Bis zu 1,4 GHz	Bis zu 1,3 GHz	Bis zu 1,9 / 1,3 GHz
L1I + L1D Caches	48 +32 KByte / ? + ? KByte	16 + 16 KByte	16 + 16 KByte	64 + 64 KByte	64 + 64 KByte	48 +32 KByte / ? + ? KByte
L2 + L3 Caches	2.048 + 512 KByte, kein L3	2.048 KByte, kein L3	2.048 KByte, kein L3	1.024 + 4.096 KByte	1.024 + 4.096 KByte	2.048 + 512 KByte, kein L3
Speicherinterface + Typ	2 x 32 Bit, LPDDR4-1600	2 x 64 Bit, LPDDR3-933	2 x 32 Bit, LPDDR3-933	2 x 32 Bit, LPDDR3-800	2 x 32 Bit, LPDDR3-800	2 x 32 Bit, LPDDR3-825
Datentransfer-Rate	25,6 GByte/s	29,8 GByte/s	14,9 GByte/s	12,8 GByte/s	12,8 GByte/s	13,2 GByte/s
Grafikeinheit	Qualcomm Adreno 430 (bis zu 600 MHz)	Qualcomm Adreno 420 (bis zu 600 MHz)	Qualcomm Adreno 330 (bis zu 578 MHz)	PowerVR GX6450 USC x 4	PowerVR G6430 USC x 4	Mali-T760-MP6 (bis zu 700 MHz)
Schnittstellen	D3D 11.2 (Tier1), OpenGL ES 3.1 + AEP, OpenCL 1.2	D3D 11.2 (Tier1), OpenGL ES 3.1 + AEP, OpenCL 1.2	D3D 11.1, OpenGL ES 3.1 + AEP, OCL 1.1	Metal, Direct3D 10, OpenGL ES 3.0, OpenCL 1.x	Metal, Direct3D 10, OpenGL ES 3.0, OpenCL 1.x	D3D 11.2 (Tier1), OpenGL ES 3.1 + AEP, OpenCL 1.1
Fertigung	TSMC 20nm	TSMC 28nm	TSMC 28nm	TSMC 20nm	Samsung 28nm	Samsung 20nm

Smartphone-SoCs im Überblick

Als Ergänzung zu den vier Cortex A57 verbaut Qualcomm vier sparsamere Cortex A53. Diese In-Order-Kerne unterscheiden sich von den bisherigen Cortex A7 unter anderem durch eine bessere Sprungvorhersage und feinere Takt- und Spannungsstufen. Die beiden Kern-Cluster sind per Heterogeneous Multi Processing (HMP) zusammengeschaltet, ARM nennt diese big.LITTLE-Variante Global Task Scheduling. Je nach App spricht das Betriebssystem beispielsweise nur einen A53-Kern, drei aus dem A57-Viererpack oder alle Cortex-Einheiten zugleich an. Einen gemeinsamen L3-Cache wie bei Apple gibt es nicht.

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Qualcom MDP Tablet, Oneplus One, Samsung Galaxy Note 4, Google Nexus 9, Apple iPhone 5S, Apple iPhone 6, Apple iPad Air 2

Hinsichtlich der Geschwindigkeit überzeugt das big.LITTLE-Gespann: Im Singlethread-Test des Geekbench 3 ist der Snapdragon 810 ähnlich flott wie Samungs Exynos mit nahezu identischer big.LITTLE-Konfiguration und nicht sehr viel langsamer als Apples A8; dieser bietet wie gehabt die höchste Leistung auf einem Kern im Smartphone-Segment. Sind alle Recheneinheiten gefragt wie im Multithread-Test des Geekbench 3, spielt der Snapdragon 810 seine insgesamt acht Kerne aus und schlägt sogar Apples A8X, den aktuell besten Tablet-Chip.

Wichtiges Detail: Die höhere Geschwindigkeit verglichen mit dem Snapdragon 805 im Geekbench 3 verdankt der Snapdragon 810 zu weiten Teilen den AES- und SHA-Werten. Einzige Auffälligkeit bei unseren Messungen: Der Physics-Wert des 3DMark Ice Storm Unlimited ist arg niedrig (vermutlich aufgrund des für sequenzielle Zugriffe optimierten IMCs) und der PC Mark verweigerte den Start; wir stehen mit Futuremark in Kontakt.

Zur neuen Adreno 430 wollte Qualcomm auch in San Diego nicht viel verraten. Wir konnten als maximalen Takt 600 MHz verifizieren und vermuten zudem, dass auch die Adreno 430 auf einem VLIW5-Design basiert. Die Grafikeinheit steuert per Embedded Displayport bis zu 3.840 x 2.160 Pixel bei 60 Hz an. Zu den unterstützten Schnittstellen zählen OpenGL ES 3.1 samt Android Extension Pack für Hardware-Tessellation, OpenCL 1.2 und Direct3D 11.2 mit Feature Level 11_1.

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Qualcom MDP Tablet, Oneplus One, Samsung Galaxy Note 4, Google Nexus 9, Apple iPhone 5S, Apple iPhone 6, Apple iPad Air 2

Qualcomm spricht von einer 30 bis 100 Prozent höheren Grafik- sowie GPGPU-Leistung verglichen mit der Adreno 420 im Snapdragon 805. Unsere Messungen zeigen je nach Benchmark einen Geschwindigkeitszuwachs von 4 bis 64 Prozent, im Mittel liegt das Plus bei 28 Prozent. Das bestätigt die Herstellerangaben. Die Adreno 430 ist durchschnittlich etwas schneller als die Mali-T760 im Exynos 5433 und klar flotter als die PowerVR-Grafikeinheit in Apples A8.

Fazit

Qualcomms Snapdragon 810 ist der bisher schnellste Smartphone-Chip, den wir vermessen konnten. Sowohl die Kombination aus den A57- und den A53-Clustern als auch die Adreno-Grafikeinheit liefern eine hohe Geschwindigkeit, der Abstand zu Samsungs Exynos 5433 im Galaxy Note 4 ist aber vernachlässigbar.

Am besten gefallen uns die Multimedia-Optionen von 802.11-ac-WLAN samt MU-MIMO über LTE Cat9 und Wireless Display bis hin zur Ultra-HD-Videobearbeitung mit dem H.265-Codec.

Allerdings muss sich der Snapdragon 810 erst in einem finalen Smartphone beweisen, da die Mobile Development Platform kaum Rückschlüsse auf die Wärme-Entwicklung unter Last oder die Akkulaufzeit zulässt.