Apple iPhone 5s: айсберг в океане «Андроидов»

⇡#Железо

Вот тут все сильно интереснее. Для начала мы опишем, что за система-на-чипе установлена в Apple iPhone 5s, а потом разберемся с тем, почему же она такая. Итак, в новом айфоне установлен двухъядерный 64-битный процессор Apple A7 с частотой 1,3 ГГц, построенный на архитектуре ARM. Что именно в SoC отвечает за графику – точно не известно, но по всему выходит, что это новое поколение графики от Imagination Technologies – PowerVR Series 6 под кодовым именем Rogue. Если конкретнее, то наши коллеги из Anandtech.com предполагают, что это G6430 – второй по старшинству ускоритель в новом семействе.

Модем в SoC не встроен, сопроцессор M7 тоже живет сам по себе, так что к ним мы вернемся позже.

Почему же в новом флагманском аппарате Apple не используется какой-нибудь четырехъядерный чип с частотами под 2,3 ГГц? Вероятнее всего, ради увеличения времени автономной работы. Во-первых, большинство приложений до сих пор не оптимизированы под использование четырех ядер, так что два хороших ядра точно лучше, чем четыре плохоньких. Во-вторых, многие производители Android-смартфонов ради красивой циферки задирают частоту процессора повыше, одновременно завышая напряжение, чтобы чип стабильно работал на таких частотах.

Увеличение напряжения крайне негативно сказывается на времени автономной работы. Причем зависимость частоты от напряжения квадратичная – ради прибавки в сотню мегагерцев задирать приходится на приличное количество милливольтов, так что батарейка расходуется с фантастической скоростью. Андроидостроители справляются с данной проблемой простым способом – увеличивают габариты смартфона, чтобы в корпус влезала более «жирная» батарейка. Но в Apple стараются сохранить размеры более миниатюрными, поэтому для «яблочников» этот путь не подходит. Так что процессор в iPhone 5s работает на скромной частоте 1,3 ГГц и имеет всего два ядра.

Эти ядра примечательны тем, что они 64-битные. Apple ничего не делает просто так, поэтому 64-битности тоже есть объяснение – даже два. Для начала напомним, зачем на 64-битную архитектуру в свое время переходили десктопные процессоры. Сделано это было для того, чтобы иметь возможность работать с большими объемами памяти: для 32-битных процессоров объем адресного пространства не превышает 2 в степени 32, то есть 4 гигабайт. При этом, так как адресное пространство используется не только для доступа к ОЗУ, собственно памяти вам будет доступно даже меньше.

Использование 64-битной архитектуры теоретически позволяет расширить адресное пространство до 2 в степени 64, то есть до 16 экзабайт. На самом деле тоже несколько меньше, но конкретный максимум никого пока не интересует — главное, что он намного больше.

Если вернуться к нашим айфонам и посмотреть на то, как менялся объем памяти с выходом новых моделей, то можно заметить, что он увеличивался вдвое каждый год либо каждые два года. Объем оперативной памяти iPhone 5s, напомним, составляет 1 Гбайт, у iPhone 5 было столько же. То есть через год объем ОЗУ почти гарантированно увеличится до 2 Гбайт, а еще максимум через два года нас ждет некий следующий айфон, в котором будет 4 гигабайта ОЗУ – а такой объем невозможно адресовать, используя 32-битный процессор. Чтобы подготовиться к этому моменту и начать переносить операционную систему и приложения на 64-битные рельсы заранее, Apple сделала это сейчас, на 2-3 года раньше, – вот вам и первое объяснение.

Второе объяснение состоит в том, что 64-битная архитектура ARMv8 – а именно на ней построены ядра общего назначения Apple A7 – сильно отличается от ARMv7 в лучшую сторону (она банально новее) и в сравнении с последней дает немаленький прирост производительности. Не столько в силу именно своей 64-битности как таковой, сколько благодаря наличию отдельных инструкций для работы с AES-шифрованием, увеличенному в два раза количеству регистров для обработки SIMD-команд и многими другим архитектурным улучшениям – да вспомнить хотя бы то, что кеш вырос вдвое. То есть при той же тактовой частоте и том же количестве процессорных ядер, что и в Apple A6, новый чип в некоторых задачах обещает быть ощутимо быстрее. И при этом не сильно прожорливее: производится он по продвинутому техпроцессу 28 нм HKMG (было – 32 нм).

Перейдем к графике. В прошлом поколении айфонов, то есть в чипе Apple A6, использовалась вполне неслабая трехъядерная PowerVR SGX543MP3. Ее мощности хватало практически на все что угодно — сравниться с ней по производительности могут разве что графические ускорители из новейших чипов Qualcomm. Но стоять на месте нельзя, тем более что Apple намерена конкурировать с производителями игровых консолей.

Графические ускорители семейства Rogue, один из которых установлен в iPhone 5s, от предшественников отличаются принципиально. Хотя бы потому, что больше нельзя «измерять» их количеством ядер: PowerVR Series 6, в отличие от 5-й серии, имеют полностью скалярную архитектуру, то есть в них нет ядер как таковых — вместо них есть кластеры. Ядра Series 5XT дублировали друг друга, в то время как в Series 6 в кластерах дублируются только текстурные и шейдерные блоки — остальное у них общее.

В PowerVR G6430, который, предположительно, установлен в iPhone 5s, четыре кластера. Каждый кластер способен обрабатывать 64 32-битных операции с плавающей запятой за такт – по производительности он примерно эквивалентен двум ядрам SGX543, или двум третям от SGX543MP3. Простая арифметика – с некоторыми грубыми допущениями относительно масштабируемости производительности — дает то, что G6430 в 8/3 раза мощнее, чем SGX543MP3 на той же частоте. Более чем в два с половиной раза. Насколько изменилась реальная производительность – покажут бенчмарки.

А прежде чем мы к ним перейдем, упомянем еще, что всему этому скоростному хозяйству нужна быстрая память — именно поэтому в iPhone 5s используется память LPDDR3, более быстрая и энергоэкономичная, чем LPDDR2, которую ставили в iPhone 5 и до сих пор ставят в iPhone 5c. Объем, как мы уже говорили, прежний — 1 гигабайт.

Помимо центрального процессора A7, в новом айфоне есть отдельный чип-сопроцессор, который отвечает за сбор и хранение данных с датчиков движения – гироскопа, акселерометра и цифрового компаса. Производитель скромно именует его Apple M7 – однако на самом деле никакой он не Apple, и совсем даже не M7. Вместо того чтобы разработать собственное решение, компания использует чужое – это чип NXP LPC1800, который представляет собой экономичный одноядерный процессор Cortex-M3, работающий на частоте 180 МГц плюс некоторое количество интегрированной флеш-памяти для хранения данных.

У одного из авторов этого обзора была надежда, что в целях повышения собственного mojo как разработчика микроэлектроники Apple все же сделает этот motion processor самостоятельно, а в целях экономии места на материнской плате интегрирует в него те датчики, с данными которых этот процессор работает. Но не сложилось: и чип чужой, и датчики по-прежнему отдельные – хотя у той же ST Microelectronics уже есть решения, в которых акселерометр, гироскоп и магнитометр объединены в одном корпусе.

Нужен этот чип для очень простых и понятных целей: раньше сбором всей той информации, за которую он отвечает, занимался центральный процессор. Но в новом айфоне он стал шибко мощным: нагружать его лишней работой — значит быстро расходовать драгоценный заряд батарейки. Так почему бы не свалить эту функцию на отдельный маломощный чип с заведомо низким энергопотреблением? Можно было бы пойти более изящным путем и встроить в ЦП отдельное ядро — примерно так, как инженеры Samsung сделали в Exynos 5 Octa. Но отдельный чип оказывается дешевле. То есть никаких сверхъестественных функций M7 не приносит — фактически он просто помогает новому айфону дольше прожить от одной зарядки аккумулятора.

⇡#Связь

Со связью четвертого поколения в новом iPhone стало заметно веселее. Напомним, для iPhone 5 существовало лишь три версии, ни одна из которых не поддерживала актуальный для русского 4G – изрядно бессмысленного и весьма беспощадного на момент появления «Айфона» – диапазон частот. В iPhone 5s, во-первых, используется более современный трансивер – WTR1605L вместо заслуженного RTR8600, что позволило увеличить количество одновременно поддерживаемых диапазонов.

Во-вторых, самих версий стало больше: теперь их целых пять. Три из них предназначены для американского рынка – и они для нашего многострадального band 7 по-прежнему не подходят. Четвертая версия – европейская, и в ней с LTE band 7 все в порядке. Еще одна версия адресована китайским покупателям, она поддерживает не только LTE band 7, который в ходу как в России, так и в Гонконге (тоже ведь часть Китая), но и TDD-LTE, включая band 38, в котором пытался работать МТС – правда, теперь и «яйца» тоже переключились на развитие сети в седьмом диапазоне.

В общем, LTE на iPhone 5s в России будет — по крайней мере в аппаратах, купленных в Европе (A1457) или Китае/Гонконге (A1530). Правда, не сразу: в данный момент поддержка LTE-сетей «Билайн», «МегаФон» и МТС отключена программно. Сначала Apple должна протестировать сети наших ненаглядных операторов на предмет совместимости, и если никаких проблем выявлено не будет – поддержку включат. Ожидать появления заветного значка в панели уведомлений стоит не раньше начала официальных продаж новой модели в России. Поскольку в «первую волну» запуска iPhone наша страна, как обычно, не попала, ожидание может слегка затянуться – калифорнийцам в данном вопросе спешить особенно некуда.

Еще немного о грустном: то ли из-за желания как-то разграничить покупателей, то ли банально из-за тесноты внутри корпуса смартфона в аппаратах Apple по-прежнему одновременно поддерживается не так много диапазонов LTE, как хотелось бы. Версия, купленная в США, не будет работать в русских 4G-сетях – и напротив, те айфоны, которые можно будет купить в Европе, будут обладать довольно ограниченной поддержкой американских сетей. Наиболее интересно с точки зрения всеядности выглядит китайская версия – для Европы она подойдет ровно с тем же успехом, что и европейская, но в качестве бонуса ею можно будет пользоваться в Поднебесной.

Наушники EarPods из комплекта iPhone 5s

Еще одна грустняшка: в Apple не стали заменять модем с почтенного Qualcomm MDM9x15 более современным MDM9x25 – так что о поддержке сетей HSPA+ Release 10 и LTE Cat. 4 думать пока не следует. Не то чтобы 42 Мбит/с в 3G и 102 Мбит/с в 4G уже было недостаточно, но в перспективе появятся и более быстрые сети – и возможностей нынешнего айфона для них уже будет не хватать.

Набор поддерживаемых стандартов связи ближнего радиуса действия не изменился: iPhone 5s может работать с Wi-Fi 802.11a/b/g/n (собственно, даже адаптер тот же) и Bluetooth версии 4.0. Поддержки NFC по-прежнему нет. Теоретически, благодаря использованию нового трансивера, появилась совместимость не только со спутниковыми системами GPS и ГЛОНАСС, но и с китайской Beidou. Практически же на данный момент это не так уж важно.

⇡#Производительность

Несмотря на то, что количество ядер и частоты в iPhone 5s остались такими же, как и в iPhone 5, разница между этими ядрами колоссальная. iPhone 5s оказался ощутимо мощнее «пятерки». Например, Javascript-бенчмарк Sunspider он проходит почти в два раза быстрее — за рекордные 419 мс. При этом самый производительный Android-смартфон современности — Sony Xperia Z1 – со своим сверхмощным Qualcomm Snapdragon 800 о четырех ядрах и 2,3 ГГц отстает даже от айфона прошлого поколения.

В еще одном онлайновом бенчмарке — Google Octane — ситуация практически повторяется: снова почти двукратное превосходство 5s над предшественником. Xperia Z1 тут чуть мощнее «пятерки», но до 5s ей — как до Луны. Как, кстати, и вообще всем Android-смартфонам. И это при том, что Octane как бы заточен под Chrome.

Из процессорных тестов мы рассматриваем только GeekBench, которого нет под Android. При однопоточной нагрузке iPhone 5s снова обходит своего предшественника в два раза, при многопоточной — точно то же самое. Вот вам и 64 бита.

В графических тестах все интереснее. В обычном 3DMark IceStorm новый айфон превысил допустимый предел баллов. Из трех участников только у iPhone 5 здесь есть числовой результат — остальными аппаратами IceStorm просто тихонько восхищается, рисуя им значение Maxed Out. В IceStorm Extreme числовой показатель обрел и iPhone 5s – он обгоняет старину «пятерку» более чем в два раза. Однако Xperia Z1 переплюнула обоих — Maxed Out!

Пришлось включать тест 3DMark IceStorm Unlimited, в котором нет никаких ограничений. Тут iPhone 5 плетется где-то в хвосте, а Z1 на ощутимое количество баллов обходит 5s, показывая всю мощь Adreno 330.

В другом кросс-платформенном графическом бенчмарке айфоны чувствуют себя лучше: малое разрешение экрана позволяет iPhone 5s обогнать Z1 на добрую треть, а «пятерка» отстает от флагмана Sony на доли FPS. То есть игры на новом айфоне будут идти быстрее, чем на Z1, хотя, конечно, куда уж быстрее. Даже в тесте Offscreen, где для всех смартфонов выставляется одинаковое разрешение — 1920x1080, – Xperia Z1 все еще отстает: ее результат, конечно, ближе к показателю 5s, но все же меньше. Поэтому нельзя однозначно сказать, что мощнее — Adreno 330 или новая графика от Imaginations Technologies: все зависит от конкретных тестов.

Время жизни от батареи мы, к сожалению, измерить не смогли — слишком коротким было то время, которое мы провели с новым айфоном.

⇡#Камера

На презентации Фил Шиллер говорил про камеру достаточно много. И про новую вспышку с теплым и холодным диодами упомянул, и про увеличенный размер сенсора, и про новую оптику с диафрагменным числом 2,2 против 2,4 у iPhone 5. При этом разрешение основной камеры осталось неизменным — как было 8 Мп, так и продолжает быть.

За счет увеличения размера сенсора при сохранении разрешения вырос размер пикселя — с 1,4 до 1,5 мкм, а если переводить это в площадь, то примерно на 15%. Это должно положительно сказываться на шумности снимков. Стал чуть уже угол обзора — но настолько незначительно, что этим изменением можно пренебречь. С конструктивной точки зрения объектив прежний — он все так же состоит из пяти пластиковых линз.

Как это все сказывается на качестве снимков? Исключительно хорошо. Во-первых, снимки на iPhone 5s получаются более резкими, чем в случае iPhone 5.

Во-вторых, что логично, они оказываются менее шумными. Например, текст, снятый при плохом освещении, на фотографиях с iPhone 5s легче разобрать, чем на снимках с iPhone 5.

Мы сравнивали камеры айфонов с 20-Мп модулем Sony Xperia Z1: у новой «зетки» снимки получаются еще более резкими и в некоторых частях — чуть менее шумными, но она ощутимо проигрывает 5s по цветам. Свеженький айфон выдает теплую, приятную глазу картинку. Так что, пожалуй, не нужны смартфонам лишние мегапиксели. Главное — хорошая оптика, правильно настроенный алгоритм обработки и приличный размер сенсора (у нового айфона он, кстати, такой же, как у Z1).

⇡#Софт

Собственно говоря, про софт и рассказывать-то особенно нечего — коллега Косихин подробно все изложил до нас. Финальная iOS7 не отличается от «беты». Здесь стоит упомянуть разве что тот факт, что все приложения и процессы в iOS7 (именно собственные, не сторонние) — 64-битные, то есть уже используют все преимущества нового процессора. Это – прямое следствие того, что Apple делает и железо, и софт для i-продуктов. Напомним, немалая часть приложений под Windows до сих пор имеет только 32-битные версии, хотя переход на 64-битную архитектуру в десктопном мире состоялся с десяток лет назад.

⇡#Заключение

Ну что, как, iPhone 5s все еще не оправдывает ваших ожиданий? А меж тем он стал лучше практически по всем параметрам. Он почти в два раза мощнее, притом что энергопотребление, похоже, выросло куда меньше, чем вдвое. Более того, он на равных соперничает с самыми мощными Android-смартфонами современности, в которых больше ядер, гигагерц, оперативки и всего такого прочего.

У iPhone 5s внезапно лучше экран — не то чтобы мы жаловались на вполне аккуратно настроенный и в целом хороший дисплей «пятерки», но в Apple смогли улучшить и его. Если, конечно, во всех айфонах 5s матрицы будут именно такими — поставщиков у Apple много, так что нельзя говорить наверняка.

Площадь пикселя камеры увеличилась всего на 15% – но и этого достаточно, чтобы ощутимо улучшить качество снимков. Особенно это чувствуется в сумерках: там, где iPhone 5 выдает пиксельное месиво, 5s иногда способен порадовать вполне симпатичным кадром, пускай и шумноватым.

Не будем ничего однозначно говорить об iOS 7 – по большей части это дело вкуса. Как, наверное, и всем, нам не очень нравятся ее иконки, зато в ней есть немало удобных фишек, к тому же она просто быстрее 6-й. Ну и напоследок: дактилоскопический сенсор — не пустой звук. Один из авторов этого обзора будет очень скучать по нему при дальнейшем общении с Android-аппаратами: он все-таки чертовски удобен, а у Apple получилось настроить его – навскидку – в пятнадцать миллиардов раз лучше, чем у всех производителей Windows-ноутбуков с биометрическим датчиком, вместе взятых.

В общем, iPhone 5s вполне заслуживает право на существование и бодрый спрос, а также имеет все основания претендовать на несколько сотен долларов в кошельках владельцев более старых версий. При этом Android-аппаратам он просто не конкурент — где вы видели под завязку напичканный всем мощным и современным «ведроид» с 4-дюймовым экраном?

Благодарим магазин " Компьютер-Плаза" за предоставленный на тестирование iPhone 5S.