Home Smartphones Examen des performances du SoC Apple A15 : plus rapide et plus efficace

Examen des performances du SoC Apple A15 : plus rapide et plus efficace

by Babette Fouquet


Il y a quelques semaines, nous avons vu Apple annoncer ses nouveaux appareils de la série iPhone 13, un ensemble de téléphones alimentés par le nouveau SoC Apple A15. Aujourd’hui, avant l’examen complet de l’appareil que nous couvrirons dans un avenir proche, nous examinons de plus près le chipset de nouvelle génération, en examinant ce qu’Apple a exactement changé dans le nouveau silicium et s’il est à la hauteur de la tâche. . Mode.

L’annonce de l’A15 cette année était un peu étrange du côté des relations publiques d’Apple, d’autant plus que la société évitait généralement de faire des comparaisons générationnelles entre le nouveau design et l’A14 d’Apple. Le fait qu’Apple ait préféré décrire le SoC dans le contexte de la concurrence était particulièrement remarquable; Bien que ce ne soit pas inhabituel du côté Mac, c’est quelque chose qui s’est démarqué plus que d’habitude pour l’annonce de l’iPhone cette année.

Les quelques faits concrets sur l’A15 étaient qu’Apple utilise de nouvelles conceptions pour ses processeurs, un moteur neuronal plus rapide, un nouveau GPU à 4 ou 5 cœurs selon la variante de l’iPhone, et un tout nouveau pipeline d’affichage et bloc de matériel multimédia pour vidéo. l’encodage et le décodage, ainsi que de nouvelles améliorations ISP pour des avancées dans la qualité de l’appareil photo.

Du côté du processeur, les améliorations étaient très vagues dans la mesure où Apple a déclaré qu’il était 50% plus rapide que la concurrence, et les mesures de performances du GPU ont également été effectuées de cette façon, décrivant le GPU A15 comme La variante à 4 cœurs est 30% plus rapide que le concurrence, et la variante à 5 cœurs est 50 % plus rapide. Nous avons mis le SoC à l’épreuve, et dans l’article d’aujourd’hui, nous nous concentrerons sur les mesures exactes de performance et d’efficacité de la nouvelle puce.

la fréquence augmente ; Cœurs de performance de 3,24 GHz et efficacité de 2,0 GHz

En commençant par le côté CPU, le nouvel A15 comporterait deux nouvelles microarchitectures de processeur, à la fois pour les cœurs de performance et les cœurs d’efficacité. Les premiers rapports sur les performances des nouveaux cœurs se sont concentrés sur les fréquences, ce que nous pouvons maintenant confirmer dans nos mesures :

Fréquence maximale par rapport aux threads chargés
Max MHz par cœur
pomme a15 une deux 3 4
Performances 1 3240 3180
performances 2 3180
Efficacité 1 2016 2016 2016 2016
Efficacité 2 2016 2016 2016
Efficacité 3 2016 2016
Efficacité 4 2016
Fréquence maximale par rapport aux threads chargés
Max MHz par cœur
pomme a14 une deux 3 4
Performances 1 2998 2890
performances 2 2890
Efficacité 1 1823 1823 1823 1823
Efficacité 2 1823 1823 1823
Efficacité 3 1823 1823
Efficacité 4 1823

Par rapport à l’A14, le nouvel A15 augmente de 8 % la fréquence monocœur maximale du cluster double cœur performant, atteignant désormais 3 240 MHz contre 2 998 MHz dans la génération précédente. Lorsque les deux cœurs de performance sont actifs, leur fréquence de fonctionnement est en fait augmentée de 10 %, les deux fonctionnant désormais à une fréquence agressive de 3180 MHz par rapport à 2890 MHz sur la génération précédente.

Dans l’ensemble, les augmentations de fréquence d’Apple ici sont assez agressives étant donné qu’il est assez difficile de pousser cet aspect de performance d’une conception, en particulier lorsque nous n’attendons pas d’énormes gains de performances du nouveau nœud de calcul. L’A15 doit être fabriqué dans une variante de nœud N5P de TSMC, bien qu’aucune des deux sociétés ne révèle réellement les détails exacts de la conception. TSMC revendique une augmentation de fréquence de + 5% par rapport à N5, donc pour Apple, aller au-delà aurait indiqué une augmentation de la consommation d’énergie, quelque chose à garder à l’esprit lorsque nous nous penchons sur les caractéristiques de puissance des processeurs.

Les cœurs A15 E peuvent désormais cadencer jusqu’à 2016 MHz, soit une augmentation de 10,5 % par rapport aux cœurs A14. La fréquence ici est indépendante des cœurs de performance, car le nombre de threads dans le cluster n’affecte pas l’autre cluster, ou vice versa. Apple a apporté des modifications plus intéressantes aux petits cœurs de cette génération, sur lesquelles nous reviendrons dans un instant.

Caches géants : performances du processeur L2 à 12 Mo, SLC à 32 Mo massifs

Un autre détail technique simple qu’Apple a révélé lors de son lancement est que l’A15 dispose désormais du double de cache système par rapport à l’A14. Il y a deux ans, nous avions détaillé le nouveau SLC de l’A13 qui était passé de 8 Mo dans l’A12 à 16 Mo, une taille qui est également restée constante dans la génération A14. Apple prétend avoir doublé ce chiffre, cela signifierait donc qu’il y a maintenant 32 Mo dans l’A15.

En regardant nos tests de latence sur le nouvel A15, nous pouvons maintenant confirmer que le SLC a maintenant doublé à 32 Mo, augmentant encore la profondeur de la mémoire pour accéder à la DRAM. Le SLC d’Apple est susceptible d’être un facteur clé dans l’efficacité énergétique de la puce, car il peut conserver les accès à la mémoire sur le même silicium plutôt que d’utiliser une DRAM plus lente et moins gourmande en énergie. Nous avons vu plus de fournisseurs de SoC utiliser ces types de caches de dernier niveau, mais à 32 Mo, le nouvel A15 éclipse les implémentations concurrentes telles que le SLC de 3 Mo dans le Snapdragon 888 ou le SLC estimé de 6 à 8 Mo sur l’Exynos 2100.

Apple n’a pas non plus divulgué les modifications apportées au cache L2 des cœurs de performance, qui a maintenant augmenté de 50 %, passant de 8 Mo à 12 Mo. C’était en fait la même taille L2 que dans l’Apple M1, mais cette fois, il n’a que deux cœurs de performance au lieu de quatre. La latence d’accès semble être passée de 16 cycles en A14 à 18 cycles en A15.

Un L2 de 12 Mo est encore une fois énorme, plus du double par rapport au L3 + L2 combinés (4 + 1 + 3×0,5 = 6,5 Mo) d’autres modèles comme le Snapdragon 888. Il semble qu’Apple ait investi beaucoup de SRAM dans ce génération SoC de l’année

Les cœurs de performance de cette année ne semblent pas avoir changé leurs tailles de cache, s’en tenant à 64 Ko L1D et 4 Mo L2 partagés, mais nous voyons qu’Apple a augmenté le TLB L2 à 2048 entrées, couvrant désormais jusqu’à 32 Mo, probablement pour faciliter un meilleur accès à Latences SLC. Fait intéressant, cette année, Apple permet désormais aux cœurs d’efficacité d’avoir un accès DRAM plus rapide, avec des latences désormais autour de 130ns contre +215ns sur l’A14, encore une fois quelque chose à noter dans la prochaine section performances de l’article. .

Modifications de la microarchitecture du processeur : une année plus lente ?

Les microarchitectures CPU de cette année étaient un peu un joker. Plus tôt cette année, Arm avait annoncé le nouvel Armv9 ISA, principalement défini par le nouveau jeu d’instructions SVE2 SIMD, ainsi que la nouvelle IP CPU de la série Cortex de la société utilisant la nouvelle architecture. En 2013, Apple était remarquable pour être le premier à commercialiser un processeur Armv8, la première conception mobile compatible 64 bits. Dans ce contexte, je m’attendais généralement à ce que la génération de cette année comporte également la v9, mais cela ne semble pas être le cas pour l’A15 cependant.

D’un point de vue microarchitectural, les nouveaux cœurs de performance de l’A15 ne semblent pas beaucoup différer des conceptions de l’année dernière. Je n’ai pas encore investi le temps d’examiner tous les coins et recoins de la conception, mais au moins le back-end du processeur est identique en termes de performances et de latences par rapport aux cœurs de performance A14.

Les cœurs d’efficacité ont subi plus de changements, ainsi que certains des changements du sous-système de mémoire TLB, le nouveau cœur E gagne désormais un ALU entier supplémentaire, portant le total à 4, contre 3 auparavant. Le noyau pendant un certain temps ne pouvait plus être qualifié de « petit » par tous les moyens, et il semble avoir encore grossi cette année, encore une fois, ce que nous montrerons dans la section performances.

La raison possible des changements microarchitecturaux plus modérés d’Apple cette année pourrait être une tempête de quelques facteurs : Apple avait notamment perdu son architecte principal sur les cœurs hautes performances, ainsi que des parties des équipes de conception, au profit de Nuvia en 2019. (acquis par la suite par Qualcomm plus tôt cette année). Le passage à Armv9 pourrait également signifier plus de travail de conception, et la situation pandémique aurait également pu contribuer à une exécution moins qu’idéale. Nous devrons examiner l’A16 de l’année prochaine pour vraiment déterminer si la cadence de conception d’Apple a ralenti, ou s’il ne s’agissait que d’une erreur ou d’une pause avant un changement beaucoup plus important dans la microarchitecture à venir.

Bien sûr, le ton ici dépeint une mise à niveau assez conservatrice des processeurs de l’A15, qui, en termes de performances et d’efficacité, sont tout sauf.

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