Wat zit er in de chip van de iPad?

Ondanks wijdverbreide speculaties is er niets meer bekend dan wat Steve Jobs vorige week aankondigde over de A4-chip in het hart van de Apple iPad.

Chip in: De A4 van de iPad is de eerste zelfgemaakte chip van Apple.

Jobs beschreef de chip met typische terughoudendheid tijdens de onthulling van de iPad. Het wordt aangedreven door ons eigen silicium - de Apple A4-chip van één gigahertz - het schreeuwt, zei hij, eraan toevoegend dat de A4-chip een geïntegreerde CPU en grafische kern bevat op een enkel systeem op een chip (SoC).

Kort na de aankondiging begonnen experts te speculeren dat de chip gebaseerd was op dezelfde ARM-architectuur als de iPhone en iPod touch.

Geen enkele officiële bron die ik kan vinden heeft bevestigd dat de A4 ARM gebruikt, zegt Tom Halfhill, senior analist bij Microprocessor Report. Hij zegt echter dat het logisch is om aan te nemen dat de iPad een processor gebruikt die is gebaseerd op de ARM-architectuur. Het is logisch, [omdat] Apple het iPhone-besturingssysteem niet naar een nieuwe CPU-architectuur hoeft te porten.

Sommigen hebben gesuggereerd dat de chip mogelijk gebaseerd is op de nieuwste en snelste ARM-ontwerpen, maar zowel de iets oudere en langzamere ARM Cortex 8 als de nieuwere ARM Cortex 9-cores kunnen draaien op een kloksnelheid van één gigahertz, merkt Halfhill op. Het opvoeren van de snelheid van een ARM Cortex 8-kern - de kern waarvan werd gedacht dat deze zou draaien in de door Samsung gebouwde chip die de iPhone 3GS van stroom voorziet - tot één gigahertz zou mogelijk zijn omdat de iPad meer ruimte heeft voor batterijen, waardoor ingenieurs de A4 met een hogere spanning en dus klokfrequentie.

Gene Munster, een senior onderzoeksanalist bij Piper Jaffray, zegt dat Apple misschien om een ​​simpele reden de behoefte voelde om zijn eigen chip te ontwikkelen. Een van de redenen waarom Apple dit deed, is omdat ze geld besparen op de chip, zegt Munster. Op een iPhone kost een Samsung-chip $ 15 - het is het op twee na duurste stuk van de telefoon. Van $ 15 naar $ 5 gaan klinkt niet als veel, maar als je het vermenigvuldigt met 15 miljoen apparaten, klopt het.

Rauwe snelheid is genoemd als een andere reden voor Apple om over te stappen op een nieuwe chip, maar Munster koopt die niet - niet bij bedrijven als NVidia en Qualcomm die even krachtige ontwerpen voor netbooks en andere apparaten aanbieden. Ik kan me gewoon niet voorstellen dat Apple zelf iets kan bouwen dat beter is dan deze bedrijven, zegt hij.

Een meer waarschijnlijke technische reden voor Apple's aangepaste silicium, stelt Munster, is de noodzaak om het stroomverbruik tot een minimum te beperken. Ze zouden iets kunnen maken dat niet zo snel is, maar misschien beter is in stroomverbruik, zegt hij. Als je kijkt naar de levensduur van de batterij waar ze het over hebben, is de tablet groter dan de iPhone, maar het lijkt erop dat ze het beter hebben gedaan met de levensduur van de batterij.

De grafische kern van de A4 kan ook gebruikmaken van de ARM-architectuur, maar hiervoor is een on-the-fly vertaling van code voor bestaande iPhone-applicaties nodig. Aangezien bijna alle bestaande iPhone-applicaties op de iPad zullen draaien, is het waarschijnlijker dat Apple geüpgradede versies van dezelfde grafische kernen blijft gebruiken die aanwezig zijn in de iPhone en iPhone 3GS, die zijn gemaakt op basis van ontwerpen onder licentie van Imagination Technologies, gevestigd in het VK.

Vertegenwoordigers van Imagination weigerden te bespreken of de A4 SoC al dan niet een Imagination-kern gebruikt. Maar Apple bezit iets minder dan 10 procent van het bedrijf en alle iPhone- en iPhone-aanraakmodellen gebruiken Imagination's PowerVR MBC-familie van grafische kernen. Imagination heeft onlangs ook bevestigd dat de iPhone 3GS het verbeterde PowerVR SGX-ontwerp gebruikt. Als de iPad deze trend voortzet, zou hij kunnen profiteren van functies van de grafische kern van Imagination die bij uitstek geschikt zijn voor het aansturen van een scherm zo groot als dat op de iPad.

Imagination maakt bijvoorbeeld gebruik van zogenaamde op tegels gebaseerde uitgestelde weergave, wat helpt om een ​​snellere gebruikersinterface te realiseren. Je splitst een scherm in kleine tegelzones, zegt Kristof Beets, manager business development voor graphics bij Imagination. Hierdoor kunnen de grafische kernen van een chip afzonderlijke tegels van het scherm berekenen, bijvoorbeeld 32 bij 32 pixels op een scherm van 800 bij 480, met gegevens die zijn opgeslagen in caches op de chip. Door de stap te vermijden waarbij een full-screen renderer toegang moet krijgen tot RAM, kan de chip een scherm vol afbeeldingen veel sneller renderen.

Een tweede kenmerk van de technologie van Imagination dat relevant kan zijn, is uitgestelde weergave. Normaal gesproken berekent een 3D-algoritme de locatiegegevens van een bepaald object na het berekenen van de vorm en de toegepaste lichteffecten. Dit betekent dat wanneer pixels op een scherm overeenkomen met objecten die worden geblokkeerd door andere objecten, een deel van die berekening verspild is. Hetzelfde geldt voor objecten in vensters die op elkaar zijn gelaagd in een desktopomgeving. De chips van Imagination daarentegen berekenen eerst de locatiegegevens, waardoor het aantal berekeningen dat moet worden gemaakt tot een minimum wordt beperkt en een lager stroomverbruik mogelijk is.

In april 2008 nam Apple P.A. Semi, een chipfabrikant die gespecialiseerd was in energiezuinige processors die gebruikmaken van de PowerPC-architectuur - dezelfde architectuur die Apple in zijn computers gebruikte tot het in 2006 overschakelde op Intel-CPU's.

Sommige van [P.A. Semi's]-ingenieurs hadden ARM-ervaring en hun kennis van chipontwerp zou natuurlijk overdraagbaar zijn naar elke CPU-architectuur, zegt Halfhill. Een sterk geïntegreerde SoC zoals de Apple A4 zou echter minstens 12 tot 18 maanden nodig hebben om te ontwerpen, debuggen en produceren, waardoor het onwaarschijnlijk is dat P.A. Semi-ingenieurs hebben het helemaal opnieuw ontworpen.

Volgens Halfhill maakt dit het nog waarschijnlijker dat de A4-chip voornamelijk is gemaakt van ontwerpen die nauw aansluiten bij bestaande ARM-kernen. Apple zou ontzettend snel moeten zijn geweest om in zo'n korte tijd zijn eigen ARM-compatibele kern en de A4 SoC te ontwerpen, zegt hij. Daarom denk ik dat de A4 is gebouwd op bestaande kernen van ARM.

Halfhill suggereert dat P.A. Semi-ingenieurs zijn mogelijk aan boord gehaald voor een ander project dan de A4-chip. Het zou me niet verbazen als veel of de meeste P.A. Semi-ingenieurs kregen een ander project toegewezen, zoals een toekomstige Apple A5-chip, zegt hij.

zich verstoppen