Confronto chip ARM: Qualcomm S4 vs Tegra 3 vs OMAP 4470 vs Exynos 4212

I primi mesi del nuovo anno si prospettano molto caldi per tutti i dispositivi del settore mobile. E’ prevista l’uscita dei nuovi chip Qualcomm Snapdragon S4, di Nvidia Tegra 3 “Kal-El”, dell’OMAP 4470 di casa Texas Instruments e del nuovo Exynos 4212 di Samsung. Tutti nell’orbita del nuovo anno – anche se le date ufficiali rimangono ancora un mistero – si giocheranno le loro fortune proprio sulla tempistica di uscita.

Anche un chip con prestazioni particolarmente interessanti, se reso disponibile in ritardo, potrebbe non solo perdere quote di mercato rispetto alla concorrenza ma anche permettere ai modelli già usciti di presentarsi con versioni aggiornate, quindi più performanti. Il fattore tempo è essenziale e importate per le case produttrici. Non ci resta che fare una analisi approfondita dei protagonisti dei nostri futuri dispositivi, cercando di elencare pregi e difetti di ognuno.

Qualcomm S4

Qualcomm ha avuto un 2010 interessante soprattutto grazie all’inserimento del suo chip all’interno dello smartphone Samsung Nexus One. Il chip basato su architettura Scorpion è quindi diventato da subito molto popolare. Battuta d’arresto invece per il 2011, con quote di mercato che non hanno beneficiato dell’inerzia del 2010.

Qualcomm S4: consumi

Il nuovo Snapdragon S4 è un chip basato su una architettura completamente nuova denominata “Krait” (che ricorda molto il salto tecnologico da Cortex A9 a Cortex A15). La nuova architettura sarebbe infatti 5 volte più veloce della precedente per quanto riguarda il mero calcolo matematico e 4 volte più veloce per quanto riguarda la grafica. Qualcomm ha cercato, lasciando inalterato il consumo energetico, di aumentare sensibilmente le prestazioni. E’ un mossa in controtendenza con Apple che nel suo A5 aveva sì aumentato le prestazione della GPU ma anche raddoppiato la sua grandezza rispetto a Nvidia Tegra 2 (con conseguente aumento del costo di produzione).

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E’ quindi molto probabile che il dual-core Krait da 1.5 GHz “reggerà” bene il mercato anche a confronto degli altri chip ARM, ma naturalmente i fattori che determineranno il consumo finale del dispositivo sono altri (e molteplici: dimensioni display, dimensioni batteria, ecc.). Altro vantaggio saranno i suoi core asincroni; questi potranno andare a velocità di clock diversa in modo indipendente favorendo così il risparmio energetico. Tutto questo dovrebbe bastare a renderlo competitivo anche in questo campo con i chip NVIDIA, Texas Instruments o Samsung.

Qualcomm S4: prestazioni della CPU

Per quanto riguarda le prestazioni il nuovo S4 ottiene un 3,3 di DMIPS/MHz. Un netto miglioramento rispetto alla vecchia architettura Scorpion che strappava un 2,1 DMIPS/MHz nei benchmark. Ci sarebbe un 60% di incremento di prestazioni rispetto ai vecchi chip Snapdragon (che poi è il dato dichiarato da Qualcomm). Al contrario della vecchia Scorpion, l’architettura Krait è full out-of-order, il che significa eseguire le istruzioni man mano che arrivano senza adottare un rigido ordine, a tutto vantaggio delle prestazioni.

Qualcomm S4: prestazioni della GPU

La prima GPU della linea S4 sarà Adreno 225, capace di un aumento delle prestazioni pari al 50% rispetto a Adreno 220.

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Per dovere di cronaca informiamo che la prossima GPU in fase di sviluppo (Adreno 300) verrà implementata su i chip S4 non prima della seconda metà del 2012. Qualcomm tiene però a precisare che le performance saranno di tutto rispetto, capace di grafica simile a PS3 o Xbox360. Il paragone ci pare un po’ utopistico ma solo il tempo potrà smentirci.

NVIDIA Tegra 3 “Kal-EL”

Con il suo Tegra 2 NVIDIA ha avuto la ribalta del mercato per tutta la prima parte  dell’anno. Poi, a causa dei ritardi di Honeycomb e dei dispositivi associati, ha sicuramente subito una battuta d’arresto. Tutto ciò si è infatti tradotto, nel giro di 2 mesi, nell’arrivo di chip dual-core che potevano già superare il Tegra 2 nelle pure prestazioni multimediali.

NVIDIA Kal-EL, pur ancora con ritardi di produzione, sembra non avere questa cronicità nei tempi d’uscita. Per dovere di cronaca ricordiamo che il Tegra 2 arrivò così tardi sul mercato da costringere NVIDIA a rivedere (e abbandonare) il progetto Tegra 2 3D (il chip dual-core da 1.2GHz).

Il piano di NVIDIA per la distribuzione del nuovo chip dovrebbe essere il seguente: Tegra 3 ottimizzato per i tablet a gennaio (sarebbe un miracolo vederlo a novembre 2011), e Tegra 3 per smartphone nel mese di maggio. Nell’ambito “Wayne”, il progetto NVIDIA che coinvolgerà tablet e super smartphone nella seconda parte del 2012, l’uscita è ora prevista nei primi tablet ad agosto 2012, ma naturalmente il programma potrebbe slittare di qualche mese.

Tegra 3 Kal-EL: prestazioni

In origine il chip Tegra 3 sarebbe dovuto essere un quad-core con un clock di 1,5 GHz. NVIDIA ha invece annunciato l’inserimento di un quinto core a basso consumo che l’azienda ha ribattezzato “Companion Core“; questo ha lo scopo di gestire i processi più facili facendo così risparmiare i core più potenti ed attivandoli solo con attività più intense come giochi, applicazioni avanzate, multimedia e via dicendo.

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I benchmark hanno assegnato a Companion Core un punteggio di circa 1250DMIPS che, tanto per mettere le cose nella giusta prospettiva, è quanto farebbe un ARM11 a 1GHz. Tornando alla velocità di clock di questo chip molti blog danno come indiscrezione il fatto che gli altri 4 core possano avere un clock di 1,3 GHz dando per scontato che NVIDIA abbia ormai abbandonato l’idea di spingere il suo Kal-El fino ai fatidici 1,5 GHz. Come detto però, tutte queste non sono altro che indiscrezioni. E’ probabile che quella da 1,3GHz sia la versione destinata a smartphone, e che il core potenziato (a 1.5GHz) sia davvero pensato per il settore tablet.

Tegra 3 Kal-EL: consumi

Companion Core fa la sua parte nel consumo energetico; se usato per almeno il 50% del tempo d’uso, potrebbe portare ad un risparmio energetico di tutto rispetto (specie nella riproduzione video).

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Sicuramente questa strategia di risparmio è valida rispetto alle soluzioni messe in campo dai concorrenti (vedesi i core asincroni di Qualcomm S4), ma ad oggi è tutta teoria dato che il risparmio energetico è, come già detto in precedenza, influenzato da tantissimi fattori differenti. In chiusura ricordiamo che il chip NVIDIA rimane ancora un 40nm, e questo potrebbe essere un aspetto molto importante nel contesto energetico.

Tegra 3 Kal-EL: comparto grafico

La GPU di Tegra 3 dovrebbe essere fino a tre volte più veloce della GPU di Tegra 2. Ci aspettiamo un netto miglioramento. Il problema principale è che il Mali 400 usato su Samsung Exinos – ne parleremo più avanti) è già di per se più veloce della GPU di Tegra 2, e calcolando che il prossimo Exynos 4212 otterrà un miglioramento 50% dovremmo avere un pareggio con Tegra 3.

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Naturalmente questo non significa molto, perché c’è sempre da ricordare che le geometrie di molte applicazioni richiedono interventi matematici che sicuramente si avvantaggeranno del quad-core, ma sul piano tecnico è così. I quattro core di Tegra 3 saranno comunque importantissimi anche in questo contesto.

Texas Instruments OMAP 4470

Grazie al nuovo chip OMAP 4470, Texas Instruments punta ad essere competitiva per la prima metà del 2012. La casa americana si è finalmente convinta a passare dall’overclocatissima GPU PowerVR SGX540 alla PowerVR SGX544 MP1 (1 core). La cosa ancora più interessante, è che la nuova versione di Android 4.0 (Ice Cream Sandwich) uscirà con ottimizzazioni specifiche per la piattaforma OMAP 4 allontanando così le voci di una uscita di scena del progetto.

OMAP 4470 CPU: prestazioni

Dai dati forniti OMAP 4470 riuscirà ad incrementare la velocità della CPU di un 20% in più rispetto ad OMAP 4460. Naturalmente, come per i precedenti concorrenti, la tempistica d’uscita sul mercato sarà fondamentale perché se il chip non dovesse uscire prima di metà 2012, le versioni aggiornate del “Krait” Qualcomm S4 con GPU Adreno 300 (vedi sopra) potrebbero renderlo molto meno appetibile.

OMAP 4470: consumi

Nonostante i quattro core, la soluzione usata da Nvidia con il Companion Core mette a dura difficoltà OMAP 4470 ed i suoi 2 chip Cortex M3. Questo perché i suddetti chip avranno, non potendo usufruire di una chip “smistatore”, un clock medio più alto dei chip NVIDIA. Il Cortex M3 sarà usato durante le animazioni 2D, l’interazione con il touch screen ed in tutti gli altri contesti multimediali di fascia bassa.

OMAP 4470: comparto grafico

Texas Instruments si allontana dal PowerVR SGX540 per aggiornarsi al più recente PowerVR SGX544 (ricordiamo che la GPU PowerVR SGX543 è quella attualmente usata sull’A5 di Apple). Tra le caratteristiche più interessante spicca il completo supporto delle DirectX 9.3. Tuttavia, rispetto all’A5 di Apple, OMAP 4470 ha un solo core a “spingere”  ma che quasi sicuramente sarà una versione overcloccata (come è stato per SGX540 su OMAP 4430). Texas Instruments promette un miglioramento della GPU del 4470 di 2,5 volte rispetto alla GPU del vecchio 4430; se dovesse rispondere al vero allora ci troveremmo davanti a prestazioni simili alle GPU di Exynos 4212 e di Tegra 3 Kal-El.

Samsung Exynos 4212

Con il tempo Samsung è diventato uno dei più grandi produttori di chip ARM affiancando aziende come Texas Instruments, Qualcomm, ST-Ericsson, Freescale e Marvell. Per questo motivo la casa coreana è intenzionata ad offrire il suo fiore all’occhiello, un Cortex A9 corredato di una GPU di ultima generazione, assieme ad uno schermo Super AMOLED; una miscela pericolosa a cui NVIDIA, Qualcomm e Texas Instruments devono guardasi in futuro. La buona notizia per i concorrenti è che non sempre Samsung usa i propri chip per i suoi dispositivi (forse per problemi legati alle forniture, ma anche per dare ai suoi clienti maggiore scelta).

Exynos 4212: prestazioni

Iniziamo subito con la cattiva notizia: Exynos 4212 è “solo” un dual-core Cortex A9 con un clock di 1.5GHz. La buona notizia è che arriverà sul mercato ad inizio 2012 o, forse, anche a fine 2011. Nel momento del lancio di Qualcomm e del suo dual-core, Samsung potrebbe già avere l’aggiornamento del suo chip Exynos a 2.0Ghz o addirittura a 2.5Ghz. Ancora una volta, una parte importante dello scontro tra soluzioni ARM, verrà combattuta sul tempo.

Exynos 4212: consumi

Il consumo in termini di potenza di Exynos 4212 a 1.5GHz dovrebbe essere uguale o minore rispetto al precedente chip Exynos 4210 a 1.2GHz. Merito di questo risparmio è anche il processo produttivo usato per la realizzazione, che passa dai 45nm ai 32nm. E poi ci saranno ottimizzazioni dedicata che al momento ignoriamo.

Exynos 4212: prestazioni della GPU

Samsung afferma che l’implementazione della nuova GPU aumenterà del 50% le prestazioni rispetto alla Mali 400 (che ricordiamo era già di 2 volte più veloce delle GPU presenti sul mercato). Con queste premesse la GPU di Exynos 4212 sembrerebbe combattere ad armi pari con la GPU di Kal-El. Ultimo appunto importante è il carattere “più open” della licenza ARM della GPU Mali rispetto alla licenza GPU Adreno. Il tutto si dovrebbe quindi tramutare in una migliore ottimizzazione delle app sviluppate per il chip coreano.

Considerazioni finali

Qual è, allora, il chip migliore? Lato tablet, le prestazioni di Nvidia Tegra 3 dovrebbero fare la differenza, perché questi dispositivi si usano tantissimo con giochi 3D, filmati HD e la pura navigazione web. Anche il multi-tasking dovrebbe essere migliore con i quattro core di Kal-El. Lato smartphone, invece, si è portati ad usare un’applicazione alla volta più spesso e ha un’importanza fondamentale l’autonomia; è meglio avere un telefono meno potente ma in grado di arrivare tranquillamente a fine giornata piuttosto di uno che tende a spegnersi prima di cena. Quindi la scelta cade su Exynos 4212 o OMAP 4470 se si preferisce anche giocare, o su Qualcomm S4 se si punta verso i consumi.

Liberamente tradotto da androidauthority.com.

  • Daniele

    Bellissimo articolo complimenti :)

  • Marco Ferazzani

    articolo molto interessante e approfondito.
    a questo punto però mi vengono delle domande: facciamo prima delle premesse.
    da quello che ho capito si arriverà solo tra qualche anno a processori con la potenza degli attuali dual core.
    i dual core intel atom e amd attuali, quelli a basso voltaggio, sono molto più potenti degli attuali tegra 2 o tegra 3. e il loro consumo di energia garantiasce su tablet windows based utilizzi per 8-9 ore (fujitsu q550, motion cl900, acer w500).
    mi ricordo di aver letto qualche mese fa che android si sarebbe aperto anche a intel, e che forse ics fosse compatibile con i processori intel.
    facendo tutte queste premesse, e ammettendo che per uno smartphone vanno benissimo questi processori, non credete che sia ora che i tablet si diano una svegliata e smettano di essere degli smarphone giganti?
    voglio dire se fosse possibile montare un atom con ics o honeycomb su un tablet, magari con il pennino attivo, si avrebbe un prodotto molto migliore, e si potrebbero finalmente sviluppare apps che permetteranno ai tablet di diventare da semplici strumenti di fruizione, anche strumenti di produttività. e android potrebbe in questo modo disturbare anchhe windows, che tra l’altro con l’uscita di w8 prossima, potrebbe segnare l’inutilità definitiva di un sistema android su un tablet.

    • Mario Rossi

      Secondo me è più facile che si verifichi lo scenario opposto:
      non è un mistero che intel stà spingendo per l’utilizzo dei suoi processori su soluzioni ultraportabili, con la prossima generazione a 22nm in arrivo potrebbero arrivare ad un’autonomia decente, ottime prestazioni, dissipazione passiva.
      windows 8 sarà compatibile con ARM ma le applicazioni x86 ancora non gireranno su processori ARM.
      Quindi un ipotetico tablet win8+intel potrebbe avere dimensioni e peso simili agli attuali tablet arm, prestazioni da notebook e possibilità di essere utilizzato non solo come oggetto di intrattenimento

      • Marco Ferazzani

        forse mi hai capito male, ma era proprio quello che intendo io alla fine: con l’arrivo di w8 che ci dà un’ interfaccia “tablet” per “giocare” e l’interfaccia classica per lavorare android potrebbe diventare obsoleto…

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