Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/snapdragon-810-im-test-der-bisher-schnellste-smartphone-chip-1502-112313.html    Veröffentlicht: 12.02.2015 15:03    Kurz-URL: https://glm.io/112313

Snapdragon 810 ausprobiert

Der bisher schnellste Smartphone-Chip

Qualcomms Snapdragon 810 ist derzeit der flotteste Chip für Smartphones. Außer mit Geschwindigkeit überzeugt die Snapdragon-810-Plattform durch ihre Konnektivität und Multimedia-Optionen.

Vor knapp einem Jahr hat Qualcomm den Snapdragon 810 angekündigt, in den kommenden Wochen werden erste darauf basierende Geräte wie das LG G Flex 2 im Handel erhältlich sein. Wir haben die vergangenen Tage in Qualcomms Hauptsitz in San Diego verbracht, um dort den Snapdragon 810 auszuprobieren und haben im Gespräch mit den Entwicklern viel über das System-on-a-Chip sowie dessen Plattform gelernt.

Als Testgerät hat uns Samsung eine Mobile Development Platform (MDP) zur Verfügung gestellt. Das 10-Zoll-Tablet löst mit 3.840 x 2.160 Pixeln bei 60 Hz auf, per Micro-HDMI-1.4a-Schnittstelle sind externe Displays mit Ultra-HD bei 30 Hz möglich. In der MDP sitzt auf dem Snapdragon 810 ein 4-GByte-LPDDR4-Speicherchip. Das Samsung-Modul arbeitet mit 6,4 GBit pro Sekunde - das entspricht LPDDR4-1600. Ebenfalls von Samsung stammt die 64 GByte große eMMC, die am eMMC-5.0-Interface angeschlossen ist. Laut Hersteller liest sie bis zu 240 MByte pro Sekunde und schreibt bis zu 60 MByte pro Sekunde. Anders als etwa der Snapdragon 805 ist der Snapdragon 810 ein MSM. Das steht für Mobile Station Modem und bedeutet, dass es sich nicht um einen Application Processor von Qualcomm (APQ), sondern um einen Chip mit integriertem Modem handelt. Das im Snapdragon 810 unterstützt als eines der ersten LTE Cat9 für bis zu 450 MBit/s Downstream und bis zu 100 MBit/s Upstream, wenn das Frequenzduplexverfahren (FDD) verwendet wird.

In Deutschland arbeiten die Mobilfunkanbieter noch am Ausbau des 300-MBit/s-Netzes, also LTE Cat6, und wollen bis 2016 auch LTE Cat9 anbieten. Zu den wenigen Ländern mit bereits verfügbarer LTE-Cat9-Infrastruktur zählt Südkorea, dort verkauft Samsung das Galaxy Note 4 in einer Version mit dem Snapdragon 810. Der alleine kann die bis zu 450 MBit/s allerdings nicht liefern, sondern ist auf zwei 28-nm-Transceiver angewiesen, den WTR3925 und den WTR3905.

Die beiden Blöcke aggregieren drei 20-MHz-Träger und sind Teil des RF360-Frontends. Darin stecken zusätzliche Bauteile: Envelope Tracking sorgt für eine geringere Leistungsaufnahme durch angepasste Spannungen abhängig von den Frequenzen. Eine dynamische Antennenanpassung per Algorithmus reagiert auf Impedanzwechsel und verhindert ein Antennagate. Ein proprietärer Algorithmus bündelt Hintergrunddaten wie das Abrufen von E-Mails.

All das erhöht die Akkulaufzeit, zumal LTE Cat9 im Mittel sparsamer ist als kleinere LTE-Ausbaustufen: Nach dem Display benötigt das Modem bei sogenannten Power Usern Qualcomm zufolge die meiste Energie. Demnach ist es sinnvoll, Daten möglichst schnell auf das Smartphone oder Tablet zu transferieren und den Chip wieder in einen Schlafmodus zu versetzen, statt ihn länger aktiv zu schalten, wie es bei HSDPA notwendig ist.

MU-MIMO, WiGig, H.265, Kamera

Der Snapdragon 810 koppelt wie der Snapdragon 805 einen QCA6174A genannten Chip für Bluetooth 4.1 und WLAN nach 802.11ac-Wave-2-Standard an. Der QCA6174A unterstützt zwei Streams für bis zu 867 MBit/s brutto im weniger frequentierten 5-GHz-Frequenzband. Geräte mit einer Snapdragon-805/810-Plattform sind zu MU-MIMO kompatibel, sofern der Router den 802.11-ac-Wave-2-Standard unterstützt, etwa Netgears Nighthawk X4 R7500.

Beim Multi User Multiple Input Multiple Output werden Daten anders als beim Single-User-MIMO nicht seriell an Clients verteilt, sondern diese in bis zu 62 Gruppen aus je vier Geräten gepackt und dann parallel angesprochen. Die Bruttoübertragungsrate bei einem 1,7-GBit/s-Router und drei Clients wie einem Ultrabook, einem Tablet sowie einem Smartphone erhöht sich laut Qualcomm so von rund 117 auf 283 MBit pro Sekunde bei Verwendung eines 802.11-ac-Wave-2-Routers mit drei Antennen.

Zu den Neuerungen des Snapdragon 810 zählt die Unterstützung des 802.11-ad-Standards, besser bekannt als Wireless Display oder kurz WiGig. Das funkt über kurze Strecken im 60-GHz-Frequenzband und überträgt in diesem Bild wie Ton. Qualcomm demonstrierte dies mittels zwei Snapdragon-Tablets: Eines spielte Ultra-HD-Content ab und schickte diesen als Stream an ein zweites Tablet, das per HDMI 1.4a mit einem UHD-Fernseher verbunden war. Die Latenz war sehr gering, das Interface aber begrenzt die Bildrate auf 30 fps.

Wichtig für drahtlose Übertragung ist eine gute Kompression, welche die Datenmenge auf ein Mindestmaß reduziert und zugleich die Bildqualität nicht zu sehr verringert. Der Snapdragon 810 beherrscht daher das Decodieren sowie Encodieren von Videos mit dem H.265-Codec (HEVC), wohingegen Samsungs aktueller Exynos 5433 nur decodiert.

Qualcomm zeigte uns einen kurzen, 5 MByte großen Clip mit einer Bitrate von 40 MBit/s. Die Bildqualität des mit H.265 codierten Videos war sichtlich besser, vor allem bei feinen Details. Encodieren muss der Snapdragon 810 unter anderem beim Zusammenfügen von mehreren Ultra-HD-Videos, hier hilft die Grafikeinheit mit. Qualcomm betont, dass der Snapdragon 810 sowohl beim Aufnehmen von 4K-Clips als auch beim Spielen deutlich kühler bleiben solle als ein Snapdragon 800 - allerdings nicht im identischen Formfaktor, was einen direkten Vergleich verbietet. Zudem ist das Spiel auf 60 fps limitiert, was dem Snapdragon 810 entgegen kommt.

Die beiden Image Signal Processor (ISP) im Snapdragon 810 arbeiten maximal mit einem 55-Megapixel-Bildsensor zusammen. Neben den üblichen Verbesserungen beim Autofokus oder Post-Processing sind Implementierungen wie die von Core Photonics interessant.

Die Kameras nehmen ein Bild mit großer Brennweite und eines mit Weitwinkel auf, was in einer optischen statt in einer digitalen Vergrößerung mit Faktor 6 bis 7 resultiert. Das finale 30-Megapixel-Bild wird nicht durch die acht CPU-Kerne oder die Adreno-Grafikeinheit kombiniert, sondern von den ISPs, und der Nutzer kann es sofort betrachten.

Eine weitere Multimediamöglichkeit des Snapdragon 810 ist die drahtlose Übermittlung von Dolby Atmos. Der Snapdragon 810 schickte beim Probehören den 7.1.4-Ton per 2,4-GHz-n-WLAN an einen Receiver, und der gab ihn an die Lautsprecher weiter. Eine reine Softwarelösung per Algorithmus nennt sich Fluence-Audio: Die gerichtete Geräuschunterdrückung mit beispielsweise drei Mikrofonen verringert Störgeräusche von zwei Seiten, was in der Praxis gut klappte. Der integrierte Digital Signal Processor (DSP) unterstützt zudem eine Sprachaktivierung - Stichwort Windows 10 und Cortana.

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).

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.

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.

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.  (ms)


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