Snapdragon X już bez tajemnic. Tajna broń Qualcomma, która ma zmienić świat urządzeń komputerowych

Seria Snapdragon X to zaawansowane układy scalone o architekturze ARM64 produkowane przez firmę Qualcomm, które znajdują zastosowanie w wielu urządzeniach mobilnych, począwszy od Copilot+ PC. Wśród różnych modeli tej serii będzie można zauważyć różnice, które wpływają na ich funkcjonalność i wydajność.

Snapdragon X Elite jest najbardziej zaawansowanym z modeli w serii. Charakteryzuje się 12-rdzeniowym procesorem o taktowaniu do 3,8 GHz, co zapewnia wysoką wydajność w aplikacjach jednowątkowych i wielowątkowych. W porównaniu do konkurencyjnych układów, takich jak Intel Core i7 12700H, Snapdragon X Elite wyróżnia się lepszą wydajnością w testach jednowątkowych oraz większą efektywnością energetyczną dzięki nowocześniejszemu procesowi produkcyjnemu - 4 nanometry w porównaniu do 10 nanometrów.

Czytaj też:

Z kolei Snapdragon X Plus to model z 10-rdzeniowym procesorem, który osiąga taktowanie do 3,4 GHz na wszystkich rdzeniach. Jest to układ nieco mniej wydajny niż model Elite, ale nadal oferuje bardzo dobrą wydajność, szczególnie w zastosowaniach mobilnych, gdzie liczy się zarówno moc obliczeniowa, jak i efektywność energetyczna. Oba modele posiadają jednostkę NPU zdolną do przeprowadzania 45 bilionów operacji na sekundę (TOPS), co jest rekordową wartością wśród układów przeznaczonych do laptopów. Dzięki temu, układy te mogą być wykorzystywane w zaawansowanych zastosowaniach związanych z uczeniem maszynowym i przetwarzaniem danych w czasie rzeczywistym.

Snapdragon X Elite wyposażony jest w 12-rdzeniowy procesor Qualcomm Oryon, który osiąga taktowanie do 3,8 GHz, z opcją zwiększenia częstotliwości do 4,3 GHz w trybie boost dla maksymalnie dwóch rdzeni. Procesor powstał w 4-nanometrowym procesie technologicznym TSMC, co znacząco wpływa na jego wydajność i efektywność energetyczną. Układ graficzny Qualcomm Adreno oferuje moc obliczeniową do 4,6 TFLOPS w obliczeniach pojedynczej precyzji FP32 i obsługuje najnowsze biblioteki i kodeki, gwarantując nawet dwukrotny skok wydajności względem układu poprzedniej generacji.

W zakresie łączności Snapdragon X Elite obsługuje najnowsze technologie, takie jak Wi-Fi 7, Bluetooth LE 5.4 oraz modem 5G Snapdragon X65, który oferuje prędkości do 10 Gb/s. Układ akceleracji AI (NPU) Qualcomm Hexagon jest zdolny do przeprowadzenia wspomnianych wcześniej 45 TOPS w zadaniach związanych ze sztuczną inteligencją, co jest więcej niż nowo wydany procesor Apple M4. Wszystkie wersje Snapdragon X Elite obsługują LPDDR5X RAM z szybkością 8,448MT/s i w najnowszych laptopach z Windows mogą być konfigurowane z pamięcią do 64 GB.

W układzie Snapdragon X Elite rdzenie Oryon są rozmieszczone w trzech klastrach po cztery rdzenie. Każdy klaster posiada własny PLL (Phase-Locked Loop), co umożliwia niezależne taktowanie i zarządzanie energią dla każdego z nich. Dzięki temu, w zależności od obciążenia, można aktywować tylko niezbędne klastry, co przekłada się na lepszą efektywność energetyczną. Warto zaznaczyć, że tylko dwa rdzenie (w różnych klastrach) mogą osiągnąć maksymalne prędkości turbo boost określone dla danego modelu, podczas gdy pozostałe rdzenie osiągają prędkości turbo dla wszystkich rdzeni.

Co ciekawe Qualcomm zdecydował się na nieco płaską hierarchię pamięci podręcznej dla rdzeni Oryon w Snapdragon X. Zamiast stosować pamięć L2 dla każdego rdzenia, jest ona współdzielona między cztery rdzenie w klastrze. Jest to podejście podobne do tego, jakie stosuje Intel w swoich klastrach rdzeni E-core. Taka organizacja pamięci podręcznej może przyczynić się do lepszej współpracy między rdzeniami i efektywniejszego przetwarzania danych.

Hierarchia pamięci podręcznej w procesorach Snapdragon X odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu wysokiej wydajności i efektywności energetycznej. Pamięć podręczna L1, L2 i L3 to różne poziomy pamięci, które przechowują dane niezbędne dla procesora, aby zminimalizować czas oczekiwania na informacje z wolniejszej pamięci RAM. Każdy poziom ma swoje unikalne cechy i funkcje, które przyczyniają się do ogólnej wydajności układu.

Pamięć podręczna L1 jest najbliższa rdzeniom procesora i oferuje najszybszy dostęp do danych. Jest to pamięć o bardzo małej latencji, która przechowuje instrukcje i dane bezpośrednio wykorzystywane przez procesor. W przypadku Snapdragon X, pamięć L1 jest stosunkowo duża w porównaniu do innych układów, co pozwala na szybki dostęp do najczęściej używanych danych. Pamięć L2 działa z wyższą latencją niż L1, ale nadal jest znacznie szybsza niż dostęp do pamięci RAM. W Snapdragon X, pamięć L2 pomaga zredukować czas potrzebny na przetwarzanie danych, co przekłada się na lepszą wydajność systemu.

Na końcu hierarchii znajduje się pamięć podręczna L3, która jest współdzielona przez wszystkie rdzenie w procesorze. Jest to największa pamięć podręczna, działająca z najniższą prędkością w porównaniu do L1 i L2, ale nadal oferująca szybszy dostęp do danych niż pamięć RAM. W Snapdragon X, pamięć L3 służy jako bufor dla wielu rdzeni, co pozwala na efektywniejsze zarządzanie danymi na poziomie całego układu.

Jednym z kluczowych parametrów wydajności procesora jest liczba instrukcji na cykl zegara (IPC - Instructions Per Cycle), która określa, ile instrukcji może być wykonanych w jednym cyklu zegara. W przypadku rdzeni Oryon w Snapdragon X, mogą one dekodować do 8 instrukcji w pojedynczym cyklu zegara, co jest wskaźnikiem wysokiej wydajności i zdolności do równoczesnego przetwarzania wielu zadań.

Mikrooperacje (uOps) to kolejny ważny aspekt architektury procesora. Są to proste operacje, na które dekodowane są skomplikowane instrukcje procesora. W architekturze ARM v8.7, każda instrukcja ARM może teoretycznie zostać zdekodowana na do 7 uOps, ale według Qualcomma, w praktyce stosunek instrukcji do zdekodowanych mikrooperacji jest znacznie bliższy 1:1. Reorder Buffer (ROB) to struktura wykorzystywana do realizacji wykonywania instrukcji poza kolejnością (out-of-order execution), co pozwala na lepsze wykorzystanie zasobów procesora i zwiększenie IPC. Snapdragon X charakteryzuje się dużym ROB, który może pomieścić ponad 650 instrukcji, co umożliwia ekstrakcję równoległości instrukcji i poprawę ogólnej wydajności poprzez wykonanie poza kolejnością.

Architektura ARM v8.7, na której oparte są rdzenie Oryon w Snapdragon X, nie zawiera wektorowych jednostek SVE ani macierzowych SME; jedyne możliwości SIMD rdzenia CPU to klasyczne 128-bitowe instrukcje NEON. Co do samych jednostek wykonawczych, Oryon oferuje 6 jednostek całkowitoliczbowych, co pozwala na efektywne przetwarzanie operacji całkowitoliczbowych.

Emulacja x86 na platformie Snapdragon X jest zaawansowanym procesem, który umożliwia uruchamianie aplikacji zaprojektowanych dla architektury x86 na urządzeniach z procesorami ARM. Jest to szczególnie ważne dla użytkowników, którzy chcą korzystać z dotychczas wykorzystywanego przez siebie oprogramowania.

Operacje zmiennoprzecinkowe w emulacji x86 są jednym z największych wyzwań, ponieważ wymagają one dokładnej symulacji zachowania procesorów x86. Snapdragon X Elite radzi sobie z tym poprzez specjalne rozwiązania sprzętowe, które pozwalają na efektywne przetwarzanie tych operacji. Dzięki temu, nawet skomplikowane obliczenia zmiennoprzecinkowe mogą być wykonywane z akceptowalną wydajnością, co jest kluczowe dla aplikacji naukowych, inżynierskich czy finansowych.

Zarządzanie pamięcią w kontekście emulacji x86 również odgrywa istotną rolę. Snapdragon X Elite posiada system zarządzania pamięcią, który jest zoptymalizowany pod kątem emulacji, pozwalając na efektywną translację adresów pamięci i zarządzanie zasobami pamięciowymi. To pozwala na płynne działanie aplikacji x86, które często wymagają dostępu do dużej ilości pamięci. Translacja AVX na NEON jest kolejnym aspektem emulacji x86. Instrukcje AVX, które są szeroko stosowane w procesorach x86 dla operacji wektorowych, są przekształcane na odpowiedniki w zestawie instrukcji NEON, który jest częścią architektury ARM. Choć nie wszystkie aplikacje wymagające natywnego wsparcia AVX2 będą działać w trybie translacji, Snapdragon X Elite oferuje możliwość uruchamiania wielu z nich dzięki optymalizacjom w warstwie translacji.

Za ciąg dalszy odpowiada oprogramowanie Microsoftu. Prism jest odpowiednikiem technologii Rosetta 2 od Apple, która umożliwiła płynne przejście z procesorów Intel na procesory ARM w komputerach Mac. To warstwa translacji, która konwertuje kod x86 na kod ARM w locie, co pozwala na uruchamianie aplikacji bez konieczności ich modyfikacji przez twórców.

Według Microsoftu, Prism nie jest tylko nową nazwą dla istniejącej technologii emulacji, ale oferuje znaczące ulepszenia wydajności i kompatybilności. Aplikacje przetłumaczone przez Prism mają działać od 10 do 20 procent szybciej na tym samym sprzęcie ARM po zainstalowaniu aktualizacji Windows 11 24H2. To oznacza, że nawet starsze urządzenia z systemem Windows na ARM, takie jak Surface Pro 9, zyskają na wydajności dzięki Prism.

Adreno X1 zawiera do 6 procesorów cieniujących, które łączą w sobie 1536 jednostek ALU FP32 i są zdolne do przetwarzania 96 tekseli na cykl. Dzięki temu układ może pochwalić się szczytową wydajnością do 4,6 TFLOPS i przetwarzać do 72 gigapikseli na sekundę. Obsługuje on również główne graficzne interfejsy API, w tym DirectX 12.1 (Shader Model 6.7), DirectX 11, Vulkan 1.3 i OpenCL 3.0, co czyni go kompatybilnym z szeroką gamą oprogramowania. Choć nie z DirectX 12 Ultimate, czyli najnowszą wersją multimedialnego API Microsoftu. Gry i aplikacje nie będą miały niektórych funkcji graficznych, jakie są możliwe na układach konkurencji.

Qualcomm porównał wydajność Adreno X1-85 z mobilnym procesorem Intel Core Ultra 7 155H z 8 rdzeniami Xe, twierdząc, że Adreno X1-85 dorównuje lub przewyższa wydajność grafiki Intela w wielu grach testowanych w rozdzielczości 1080p. Chociaż pełne szczegóły dotyczące ustawień gier i platform testowych nie zostały ujawnione, to zapowiedziano, że Adreno X1-85 może oferować konkurencyjną wydajność w popularnych tytułach. Dodatkowo, Qualcomm wprowadza Adreno Control Panel, dedykowaną aplikację do optymalizacji gier i aktualizacji sterowników, co może mieć kluczowe znaczenie dla powodzenia nowej architektury GPU.

Komputery oznaczone jako Copilot+ PC mają oferować integrację z usługą Copilot, bardzo długi czas pracy na akumulatorze przy wysokiej wydajności i kulturze pracy a także sprzętowo akcelerowane funkcje związane z generatywną sztuczną inteligencją. Jest dość zdumiewające, że jako pierwsze na rynku pojawią się komputery z egzotycznym układem Qualcomma - zamiast od AMD czy Intela, którzy z premierą zwlekają na jesień. Qualcomm ma tu niepowtarzalną okazję, by w końcu stać się istotnym graczem na tym rynku, okoliczności sprzyjają mu jak nigdy. Pozostaje nam tylko poczekać na weryfikację tych rewelacji od niezależnych źródeł.

Sami spodziewamy się otrzymać wypożyczone do testów Copilot+ PC pod koniec przyszłego tygodnia.