fjt7tdmi のノート

メモ帳みたいなもの

2010 年代のスマホの CPU の進化 (Apple と Samsung)

身内向けの勉強会*1で 2010年代の ARM 系 CPU の進化の話をしたのですが、その時に作った表が我ながら面白かったので、ブログに載せます。

AppleSamsung のフラッグシップスマートフォンの CPU の一覧表を作ってみました。なお、情報ソースは主に Wikipedia / Wikichips / PC Watch ですので、そのレベルの資料とお考え下さい。

追記

コンピュータ・アーキテクチャに詳しくないプログラマ向けに、CPU のスペックの見方をざっくり説明する補足資料をアップしました。よければ、こちらもどうぞ。 www.slideshare.net

Apple iPhone の CPU

IPC に関する情報(デコード幅、発行幅など)については、集まった情報だけを載せています。

発表 搭載製品 SoC CPU
2010 iPhone 4 A4 Cortex-A8 x1 core (1.0 GHz) (In-Order / 2-decode / 2-issue)
2011 iPhone 4s A5 Cortex-A9 x1 core (1.0 GHz) (Out-of-Order / 2-decode / 2-issue)
2012 iPhone 5 A6 Swift x2 core (1.3 GHz) (Out-of-Order / 3-decode / 3-issue)
2013 iPhone 5s A7 Cyclone x2 core (1.4 GHz) (Out-of-Order / 6-issue)
2014 iPhone 6 A8 Typhoon x2 core (1.5 GHz) (Out-of-Order / 6-decode / 6-issue)
2015 iPhone 6s A9 Cyclone 2ndx2 core (1.85 GHz) (Out-of-Order / 6-issue)
2016 iPhone 7 A10 Hurricane x2 core (2.34 GHz) + Zephyr x2 core (1.05 GHz)
2017 iPhone 8,X A11 Monsoon x2 core (2.39 GHz / Out-of-Order/ 7-decode) + Mistral x4 core (Swift-based)
2018 iPhone XS,XR A12 Vortex x2 core (2.49 GHz / Out-of-Order / 7-decode) + Tempest x4 core (Swift-based)
2019 iPhone 11 A13 Lightning x2 core (2.66GHz) + Thunder x4 core

Apple は 2012 年に発表した iPhone 5 から独自 CPU を使っています。2013 年には CPU が 64 bit 化したわけですが、この時点で 6-issue とそこそこ「大きい」CPU コアです。

Apple の場合、2010 年代前半に IPC はかなり上昇したと思われますが、一方でクロック周波数・コア数の伸びは Galaxy に比べ緩やかでした。

Samsung Galaxy の CPU

一部の Galaxy には Exynos 搭載モデルと Snapdragon 搭載がありますが、この表では Exynos 搭載モデルの方が載っています。

発表 搭載製品 SoC CPU
2010 Galaxy S Exynos 3 Single Cortex-A8 (1.0-1.2GHz) x1 core (In-Order /2-issue)
2011 Galaxy S II Exynos 4 Dual Cortex-A9 (1.2-1.4 GHz) x2 core (Out-of-Order / 2-issue)
2012 Galaxy S III Exynos 4 Quad Cortex-A9 (1.4-1.6 GHz) x4 core (Out-of-Order / 2-issue)
2013 Galaxy S4 Exynos 5 Octa Cortex-A15 (1.6 GHz) x4 core (Out-of-Order / 3-issue) + Cortex-A7 (1.2 GHz) x4 core (In-Order / 2-issue)
2014 Galaxy S5 Exynos 5 Octa Cortex-A15 (1.9–2.1 GHz) x4 core (Out-of-Order / 3-issue) + Cortex-A7 (1.3–1.5 GHz) x4 core (In-Order / 2-issue)
2015 Galaxy S6 Exynos 7 Octa Cortex-A57 (2.1 GHz) x4 core (3-decode / 3-issue) + Cortex-A53 (1.5 GHz) x4 core
2016 Galaxy S7 Exynos 8 Octa Mongoose 1 (2.3-2.6 GHz) x4 core (4-decode) + Cortex-A53 (1.586 GHz) x4 core
2017 Galaxy S8 Exynos 9 Series(Exynox 8895) Mongoose 2 (2.5 GHz) x4 core (4-decode) + Cortex-A53 (1.586 GHz) x4 core
2018 Galaxy S9 Exynos 9 Series(Exynox 9810) Mongoose 3 (2.9 GHz) x4 core (6-decode) + Cortex-A55 (1.9 GHz) x4 core
2019 Galaxy S10 Exynos 9 Series(Exynox 9820) Mongoose 4 (2.7 GHz) x2 core (6-decode) + Cortex-A75 (2.3 GHz) x2 core (3-decode / 7-issue) + Cortex-A55 (1.9 GHz) x4 core

Galaxy に搭載される CPU は、2010 年代前半に周波数およびコア数が一気に増えました。big.LITTLE の導入も Apple より3年ほど早いです。2010 年代後半には、高性能コアのデコード幅・発行幅が増えて「大きく」なりました。

2010年代中ごろは、Apple / Samsung で CPU の構成が大きく違っていましたが、最近は両者が同じような構成に合流していて、面白いですね。

Intel CPU との比較

これまで mac には Intel 系 CPU が使われていたわけですが、2019 年発売の Ice Lake は 6 micro-ops decode / 10 issue です。

デコード幅・発行幅は IPC の上限を決める重要なパラメータですが、これについてはスマホも PC も既に同レベルと言えますね。個人的な感想ですが、Apple の技術者は独自 CPU 開発を始めた当初から mac にも搭載することを狙っていたのではないでしょうか。

流石にクロック周波数をもっと上げないと、既存の Intel mac に性能が追い付かないような気もしますが…2021 年発売予定の ARM 搭載モデルがどんなふうになるのか、今から楽しみです。

*1:Apple Silicon と富岳のおかげで ARM に注目が集まったので、コンピュータ・アーキテクチャに詳しくない友人向けに最近の ARM 系 CPU の進化を説明しました