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。
Apple と Samsung 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。