Monday, April 19, 2010

Apple A4はPowerPCなのか

Technomicon: iPad Saga - Week 11 p. 2

筋が通る理論の一つは,
Apple A4はPA semi PA6Tに由来するもので,
デュアルコアのPowerPCアーキテクチャプロセッサである.というものだ.
パフォーマンスがそこそこなのは,A4がまだARMプロセッサのエミュレーターとして動いているからだ.
将来のiPhone OSのアップデートで,この問題が解決されるであろう.

A more consistent theory is the one I have offered in the past: the A4 is derived from the PA Semi PA6T, which is a dual core Power Architecture processor. The reason why the performance is only so-so is that the A4 is still functioning as an ARM processor emulator. A future update to iPhone OS will undoubtedly take care of this problem.

私はPA6Tを1億4600万個のトランジスタに集約したことが重要なカスタムであると思う.
PA6Tは元々2億個使っているのに,オンチップグラフィックプロセッサも追加したのだ.
おそらく最も簡単な実現方法は,L2キャッシュをPA6Tの2MBから1MBに減らすことだ.
PA6Tはすでにオンチップメモリコントローラがあり,
DRAMが256MBくらいしかないので,これは対して問題にならない.

I realize that there would have been significant customization still required to squeeze the PA6T into 149 M transistors, since it was about 200 M, and on-chip graphics processing would have needed to be added as well. Probably the easiest way to do this would have been to reduce the on-chip shared L2 memory cache to 1 MB from the PA6T 2 MB. Since the PA6T already had on-chip memory controllers, this would not have been much of a performance hit considering that the package-on-package design affords very close proximity of the 256 MB of off-chip DRAM.

なぜ秘密にしておくのか?

Appleの秘密主義からみると,
本当の目的はデベロッパを驚かさないことであろう.
デベロッパは過去のプラットフォーム変更を見て,慎重になっている.
AppleがMotorola 68KからPowerPCにスイッチしたとき,
多くのデベロッパが開発ツールをアップデートしないで開発を止めてしまった.
Appleは開発ツールを提供しているが,これは問題ではない.
アーキテクチャの変更に対して,未だにデベロッパの不満は絶えないのだ.
デベロッパは心配することはない.
命令セットの変更はXcodeにおいては見えなくなるのだ.
iPad開発でデベロッパがするのは,スクリーンサイズの変更と,
状況に合わせることだ.

Why Keep it a Secret?

Aside from Apple’s natural secretiveness, probably the main motivation was to avoid scaring off the developer community. Developers have been understandably leery of major platform changes in the past. When Apple switched to PowerPC from Motorola 68K, many developers simply dropped out rather than upgrade their development tools. With Apple providing the development tools, this really isn’t a problem any more, but I still hear developers grumble at the mere mention of a processor architecture change. They shouldn’t worry. The change in instruction set should be fairly transparent to the developer in Xcode. Most of the work to adapt to iPad that developers have to do involves the larger screen size, an adaptation they would have to make in any case.

Appleの競争体制は続く

Apple A4がCortex-A8ベースだと理解されていた時,
iPadとiPhoneの将来が心配だった.
iPadは市場を2つの側面から囲い込もうとしているようだ.
一つはCortex-A9ベースのタブレットやスマートフォンで,
Google OSやFlash for mobileが動いているものだ.
もう一方はWindowsネットワークで,
Windows 7が32ナノプロセス(もうすぐ発売となる)Atomで動くものだ.
これは粗末なARM Cortex-A8に対する挑戦だ.
幸いにも,Appleは臼のような荷物は持っていない.

Apple’s Competitive Position Going Forward

The perception that the A4 was Cortex-A8 based had me very worried about the future of the iPad and Apple in general. It appeared that iPad was about to be waylaid in the market place from two sides. On the one side will be Cortex-A9 based tablets and smart phones running Google OS and Flash 10.1 for Mobile. On the other side will be Windows Netbooks running Windows 7 and the new 32 nm process Intel Atom processors that are right around the corner. This would have been very stiff competition for the humble ARM Cortex-A8. Fortunately, Apple does not appear to have burdened itself with such a mill stone.

Mark W. Hibben

---あとがき---
Apple A4がPOwerPCアーキテクチャである視点は面白い.
しかし,現在ARMをエミュレートしている,というのは現実的ではない気がする.
{エミュレーションはバッテリー食いなので)
Xcodeはユニバーサルバイナリ形式でアプリを作れるのだから,
iPhoneアプリは最初からARM/PowerPCどちらでも動けるようになっていたのではないか.
昔からPowerPC移行を考えていたのであれば,それはそれで恐ろしいのだが...

ただ,少し冷静に考えてみると,
MacOSは元々PowerPCだったわけで.
正直,iPhoneが出た時,MacOSがあっさりARMアーキテクチャに対応したのは少し不思議に思っていた.
もしかしたら,iPhoneOSはベースがPowerPCで,
現在ARMアーキテクチャ上で無理くり動かしている…という妄想もできる.

実際はどうであれ,
デベロッパがCPUアーキテクチャを意識しないでいい,というのは素敵だと思う.

---追記---
一方,iFixitはARMプロセッサだと結論づけている.
iFixit: Apple A4 Teardown

さて,我々は中を見た訳だが,結論は?
さほど革新的なものはなかった.
A4はiPhoneで使われているSamsungプロセッサととても似ている.
ハードウェア,ソフトウェアの観点から見ても,これはシングルコアプロセッサだ.
これはARM Cortex A8だろう.
噂されていたマルチコアA9ではない.

今回はプロセッサのブロックレベルの調査まで行って,非常にチャレンジだった.
GPUが何であるかもつきとめた.
初期のベンチマークでは,iPhoneと同様の3Dスコアだったので,予想はできていたのだが,
iPadはiPhoneと同じPowerVR SGX 535 GPUを使っている.
また,メモリも256MBでiPhoneと同じだ.
A4はパワーがあるが,実際の電力消費は,クロックが上がったのにiPhoneとさほど変わっていない.
10時間バッテリーが持つのであれば,iPadはディスプレイを含めて2.5ワット以下しか消費しない.
これがA4だ.さて,iPadの他のチップも見てみよう.

Step 20
So now that we've seen the inside, what can we conclude?
There's not much revolutionary here. In fact, the A4 is quite similar to the Samsung processor Apple uses in the iPhone.
It's clear from both hardware and software that this is a single core processor, so it must be the ARM Cortex A8, and NOT the rumored multicore A9.
It's quite challenging to identify block-level logic inside a processor, so to identify the GPU we're falling back to software: early benchmarks are showing similar 3D performance to the iPhone, so we're guessing that the iPad uses the same PowerVR SGX 535 GPU.
The iPad has 256 MB RAM, same as the iPhone.
The A4 sips power. In fact, power consumption is probably the reason Apple hasn't stepped up performance much from the iPhone. In order to get 10 hours of battery life, the entire iPad (including display) has to pull less than 2.5 Watts on average.
That's it for the A4. Let's take a look at some of the other chips inside the iPad.

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