Qualcomm Snapdragon 820: Ein erster Blick auf das High-End-SoC

Was kann man von dem neuen Qualcomm-SoC erwarten? Unsere Bechmark-gestützte Vorschau sammelt erste Eindrücke des Snapdragon 820 - von den ersten in Eigenregie gestalteten 64-Bit-CPU-Kernen über die Kryo-Architektur bis hin zur neuen Adreno-530-GPU.

Mit dem im iPhone 5S verbauten 64-Bit-SoC überraschte Apple seinerzeit die Konkurrenz: Der Sprung auf einen 64 Bit breiten Befehlssatz war zwar unvermeidlich, doch keiner erwartete, dass Apple so schnell sein würde. Nicht einmal Qualcomm, für den die 64-Bit-CPU-Kerne nur einen Punkt auf einer längfristigen Roadmap ausmachten.

Dementsprechend konnte der Hersteller nicht schnell genug mit einem eigenen Design aufwarten, sondern sah sich vielmehr genötigt, mit dem Cortex A53 und dem Cortex A57 Standard-Kerne von ARM für den Snapdragon 810 - das Ende letzten Jahres vorgestellte Flaggschiff - zu verwenden.

Damit musste Qualcomm die Entwicklung von einem suboptimalen Standpunkt beginnen, was folgerichtig auch in einem verbesserungswürdigen Ergebnis resultierte. Noch bevor das neue SoC auf den Markt kam, machten Gerüchte von Überhitzungen und Problemen mit dem Speicher-Controller die Runde - das Ergebnis aus der Verbindung der energiehungrigen A57-Kerne mit TSMCs HKMG-Fertigungsverfahren. In unserem ersten Vorab-Test konnten wir diese Gerüchte allerdings relativieren.

Und obwohl der Snapdragon 810 eine Notlösung darstellte, handelte es sich dabei um kein schlechtes SoC. Die Adreno-430-GPU wurde gegenüber der Adreno 420 des Snapdragon 805 deutlich verbessert und hielt Qualcomms Führung bei der ALU-Performance aufrecht. Zudem zog mit dem X10 ein LTE-Modem in das SoC ein, das auf der Basis der Kategorie 10 funkte - beim Vorgänger musste man sich noch mit dem X7 zufrieden geben, das lediglich die LTE-Advanced Category 6 unterstützte und als eigener Chip gefertigt wurde.

Dennoch war der Snapdragon 810 eine Enttäuschung: Das exzessive Hitze-Throttling bremste die Leistungsfähigkeit aus und zwang die A57-Kerne dazu, im Idle-Modus zu verharren. In einigen Anwendungen boten die älteren Snapdragon-Modelle 801 und 805 genauso wie einige Mittelklasse-SoCs auf Basis der A53-Architektur eine gleiche oder sogar bessere Leistung - nicht gerade rühmlich für ein Topmodell.

Qualcomm hofft nun, dass diese Schwierigkeiten mit dem Snapdragon 820 mit seinen Kyro-Kernen, den ersten in in Eigenregie gestalteten CPU-Kernen mit einem 64-Bit-Befehlssatz, endgültig der Vergangenheit angehören.

Dabei stand bei der Entwicklung nicht ausschließlich die Steigerung der Leistung im Zentrum. Vielmehr soll die Nutzererfahrung dadurch gesteigert werden, dass das heterogene Rechnen auf eine neue Stufe gehoben werden soll, indem die Möglichkeiten jedes einzelnen Prozessors des SoCs - CPU, GPU, DSP und ISP - kombiniert werden, sodass die Performance weiter steigt und der Energiebedarf sinkt. Es wird auf "Maschinelles Sehen" (Computer Vision), Advanced Imaging und die Virtuelle Realität abgezielt.

Zeroth

Viele von diesen neuen Möglichkeiten werden mit Zeroth bewerkstelligt, einer API für Maschinelles Lernen und Sehen, die Entwicklern offensteht um die Potenziale des Snapdragon 820 voll auszuschöpfen. Mit der insgesamt als "Cognitiv Computing Platform" bezeichneten Technologie sollen zudem die virtuellen Assistenten auf den Smartphones und alles weitere, das mehr menschen-ähnliche Intelligenz benötigt, befeuert werden.

Dies soll unter anderem durch das Nachahmen menschlichen Lernens in Form von positiver Verstärkung geschehen. Erste Geräte versuchen sich bereits an intelligentem Verhalten, benötigen dafür allerdings eine Verbindung zu einem leistungsstarken Cloud-Server, der die eigentliche Arbeit übernimmt.

Qualcomm glaubt, dass derartige Prozesse mit dem Snapdragon 820 nun direkt auf dem Smartphone ausgeführt werden können - und will auf diesem Weg auch gleich die Datensicherheit verbessern, denn die individuellen Nutzerdaten müssen für die Auswertung nicht erst an einen Server geschickt werden, der einem anderen gehört.

In dem Zeroth-Paket ist Qualcomms Scene-Detect-Technologie die Anwendung für Computer Vision, die einmal mehr die Vorteile des verteilten Rechnens zu nutzen versucht, um das Prinzip der neuronalen Netzwerke bei der Wiedererkennung von Objekten und Szenen sowie den Abgleich von Mustern sowohl bei Bildern als auch bei Videos anzuwenden.

Eine derartige Technologie trifft in der Praxis auf eine Vielzahl von Anwendungsfällen, die mit dem automatischen Taggen von Fotos beginnt und über die vereinfachte Suche bis hin zu Augmented-Reality-Diensten reicht - und dort noch lange nicht endet. Das obenstehende Video zeigt die grundlegenden Fähigkeiten des Systems auf.

Ein weitere "Killer-Anwendung" von Zeroth dürfte Smart Protect werden. Dabei handelt es sich um eine Entwicklung, die über die traditionellen Signaturen von Antivirus-Programmen hinausgehen soll, indem sie "unnormales Verhalten" identifiziert.

So soll beispielsweise durch maschinelles Lernen und Verhaltensanalysen etwa erkannt werden, wenn ein Foto trotz aktivem Sperrbildschirm aufgenommen oder eine SMS ohne eine Interaktion des Nutzers versendet wird. Auf diese Weise soll Zero-Day-Malware genauso wie transformative Malware erkannt werden, die eigentlich so gestaltet wurde, dass sie durch die Sicherheitsmechanismen üblicher Antiviren-Software durchrutscht.

Zu der Funktion gehört eine Komponente, die auf einem niedrigen Niveau im Android-Kernel arbeitet. Ein weiterer Teil steckt in Qualcomms SecureMSM-Sicherheiterweiterung, der von Malware nicht so leicht überlistet werden können soll. Damit wird Smart Protect gleichzeitig in die Lage versetzt, das System hinsichtlich der Ressourcen, der App-Kommunikation usw. zu überwachen.

Beispiele für heterogenes Rechnen

Neben Zeroth nutzt der Snapdragon 820 heterogenes Rechnen für Advanced-Imaging-Features. Zum Beispiel werden OpenCL 1.2 und die FastCV-APIs für einen Nachbearbeitungsprozess von Videostreams in Echtzeit genutzt, um Hintergründe aus dem Bild herauszulösen und mit einer Unschärfe zu belegen, sodass die Privatsphäre des Nutzers während einer Videokonferenz besser geschützt wird.

Durch die Kombination der Rechenleistung von CPU und GPU verspricht Qualcomm eine um das Zweifache verbesserte Performance im Vergleich zur ausschließlichen Nutzung der CPU. Zudem soll dadurch der Stromverbrauch um 40 Prozent sinken.

Die selbe Technologie wird auch verwendet, um die Qualität von Panoramabildern zu verbessern, indem die Grenzen zwischen den Einzelbildern des Panoramas verwischt und die geisterhaften Schemen herausgerechnet werden, die von sich bewegenden Objekten stammen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit wäre eine Echtzeitvorschau von Videoeffeken während der Aufnahme oder die Verbesserung von Augmented-Reality-Darstellungen.

Qualcomms "improveTouch"-Funktion, die schon Bestandteil des Snapdragon-810-SoCs war, verlagert die Arbeit des externen Touchscreen-Controllers in das SoC. Mit dem DSP und einer Niedrig-Energie-Insel der CPU sollen die Latenzen bei (Berührungs-)Eingaben verringert und bessere Algorithmen zur Rauschunterdrückung ermöglicht werden.

Praktisch soll sich das etwa in einer deutlich besseren Reaktion bei Wassertröpfchen auf der Oberfläche zeigen. Zudem soll die Berührungsempfindlichkeit beim Aufladen eines Geräts verbessert werden, indem elektromagnetische Interferenzen herausgefiltert werden. Gleichermaßen wird ein Feature mit extrem niedrigen Energiebedarf bereitgestellt, dass das Smartphone durch doppeltes Klopfen aus dem Schlaf weckt.

Die effiziente Verknüpfung all der spezialisierten Recheneinheiten ist die Aufgabe von Qualcomms Symphony System Manager. Qualcomm zufolge ist Symphony entwickelt worden, um das gesamte SoC so zu verwalten, dass stets die effektivste Kombination aus CPU-Kernen und spezialisierten Einheiten gewählt wird, damit die jeweilige Aufgabe möglichst schnell und mit dem geringstmöglichen Energieverbrauch abgearbeitet wird.

Keine leichte Aufgabe - und wir sind gespannt, wie sich die Akkulaufzeit in den ersten Seriengeräten darstellen wird.

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1 Kommentar
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  • Micha_G
    Nichts wirklich neues im Artikel, außer dass Sie immer von KYRO Technologie schreiben. Qualcomm es aber KRYO nennt. 😋
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