Snapdragon (Prozessor)

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Snapdragon
Qualcomm Snapdragon Logo.jpg
Logo der Snapdragon-Familie
Produktion: seit 2007
Produzent: Qualcomm
Prozessortakt: 528[1] MHz bis 2,7 GHz
Fertigung: 65 nm bis 20 nm
Mikroarchitektur: ARM

Snapdragon bezeichnet eine System-on-a-Chip-Familie der Firma Qualcomm, deren Hauptprozessorkomponente auf der ARM-Architektur basiert. Die Snapdragon-SoCs sind auf niedrigen Strombedarf und Akkubetrieb optimiert. Als Einsatzgebiete sind mobile Computer wie Smartphones, Tablets und Smartwatches sowie eingebettete Systeme im Automobil und in der Unterhaltungselektronik vorgesehen. Der erste SoC der Snapdragon-Familie wurde mit dem Modell MSM7225 im Februar 2007 vorgestellt.[2][3]

Modellnummern und Klassifizierung[Bearbeiten]

Die SoCs der Snapdragon-Familie werden durch eine von Qualcomm vergebene Modellnummer eindeutig bezeichnet. Gewöhnlich ist diese siebenstellig, besteht aus drei Großbuchstaben am Anfang, gefolgt von vier Ziffern. Die Buchstabencodes MSM und QSD verweisen dabei auf die Integration eines Mobilfunkmodems, während der Code APQ SoCs ohne Mobilfunkmodem bezeichnet.[4] Auf die vierstellige Zahl folgt bei einigen Modellen ein bis zu zweistelliger Buchstabencode, um – zum Beispiel – Taktvarianten des SoCs zu kennzeichnen.[5] Zu Marketingzwecken entschied Qualcomm 2011, die schon damals zahlreichen SoC-Modelle der Snapdragon-Familie in Leistungsklassen einzuteilen. Zunächst entstanden die Klassen System 1 (kurz: S1) bis System 4 (kurz: S4). Klasse S1 umfasste Snapdragon-SoCs für einfache „Massenmarktsmartphones“, Klasse S2 SoCs für „Hochleistungssmartphones und -tablets“. Die SoCs der S3-Klasse waren für „Multitasking- und fortgeschrittene Spieleanwendungen“ vorgesehen. Klasse S4 war für den Einsatzzweck „Geräte der nächsten Generation“ reserviert[6] und wurde später nochmals unterteilt. So entstanden 2012 die Modellreihen S4 Play, S4 Plus, S4 Pro und S4 Prime.[7] 2013 führte Qualcomm ein neues Klassifizierungsschema ein und kündigte an, zukünftig erscheinende Snapdragon-Modelle abhängig von deren Leistung und Einsatzbestimmung in die Produktreihen Snapdragon 200, Snapdragon 400, Snapdragon 600 und Snapdragon 800 unterteilen zu wollen. Snapdragon 200 steht dabei für das untere Ende des Leistungsspektrums, Snapdragon 800 für das obere.[8] Inzwischen ist Qualcomm dazu übergegangen, auch für einzelne SoC-Modelle marketingfreundliche Namen einzuführen. So wird zum Beispiel MSM8994 aus der Snapdragon 800 Series unter der Bezeichnung Snapdragon 810 vermarktet.

Technische Details[Bearbeiten]

Gehäuse des MSM7225

Als Hauptprozessoren (CPUs) werden sowohl von ARM lizenzierte IP-Cores als auch Eigenentwürfe auf Basis der ARM-Architektur v7 verwendet. Der von Qualcomm selbst entworfene CPU-Kern früher, ab 2008 eingeführter Snapdragon-Modelle hieß Scorpion und ähnelte ARMs Cortex-A8- und Cortex-A9-Kernen. Er kam in diversen SoCs bis Klasse S3 zum Einsatz. Diverse ab 2012 in den Produktreihen S4 sowie Snapdragon 400 und höher eingeführte Modelle basieren hingegen auf Qualcomms Krait-Design, dessen Rechenleistung sich in der Nähe des Cortex-A15 einordnet. Gegenüber Cortex-A15 hat Krait den Vorteil, dass es energieeffizienter arbeitet und akkubetriebenen Geräten eine längere Laufzeit ermöglicht.[9] Daneben setzte Qualcomm bislang auf die IP-Cores ARM926EJ-S, ARM1136EJ-S, Cortex-A5, Cortex-A7, Cortex-A53 und Cortex-A57.

Abgesehen von MSM7225 und MSM7625 sind alle Snapdragon-SoCs mit einem Grafikprozessor Adreno 200 oder höher ausgestattet. Alle Modelle verfügen über einen digitalen Signalprozessor, unterstützen USB 2.0 oder höher sowie den Anschluss von GPS- und Kamera-Modulen.

Das Modell QSD8672 wird mit einer minimalen Strukturgröße von 45 nm hergestellt und hat zwei CPU-Kerne mit bis zu 1,7 GHz. Die aktuellen (2014) SoC Snapdragon 808 und 810 werden jeweils im 20-Nanometer-Verfahren gefertigt[10].

Seit dem S4 sind die Modellreihen als Alleinstellungsmerkmal mit im SoC integrierten GPS-Empfänger sowie Bluetooth-, WLAN- und Mobilfunkmodem lieferbar,[11] womit neben vereinfachtem Design auch eine weitere Kosten- und Energieersparnis[12] verbunden ist. Die QSD8672-Chips (S4) werden mit einer minimalen Strukturgröße von 45 nm hergestellt und haben zwei CPU-Kerne mit bis zu 1,7 GHz.

Spezifikationen der Snapdragon-SoCs aus der S4-Reihe[13]
S4 Play S4 Plus S4 Pro S4 Prime
CPU bis zu 1,2 GHz, 2- oder 4-Kern, ARM Cortex A5 bis zu 1,7 GHz, 2-Kern, „Krait“ bis zu 1,7 GHz, 2- oder 4-Kern, „Krait“ bis zu 1,7 GHz, 4-Kern, „Krait“
GPU Adreno 203 bis zu Adreno 305 Adreno 320
Video FWVGA bis zu 1080p HD Video 1080p-HD-Video
Modem 3G/4G World/multimode 3G/4G World/multimode, LTE bei einigen Untervarianten kein Funkmodem
Kamera bis zu 8 MP bis zu 20 MP, stereoskopisches 3D-Kit
GPS gpsOne Gen 7 gpsOne Gen8A
USB USB 2.0 High Speed USB 2.0 High Speed OTG (480 Mbps)
Bluetooth Discrete solution BT 3.x integrierter digitaler Kern BT4.0
W-LAN Discrete solution 802.11n (2,4 GHz) integrierter digitaler Kern 802.11n (2,4/5 GHz)
Fertigungsprozess 45 nm 28 nm
Digitalsignalverarbeitung ist im SoC integriert. Die Analogsignalverarbeitung wird auf einem zusätzlich hinzugefügtem Chip realisiert.

Im Juni 2013 wurden die Serien Snapdragon 600 (maximal 1,7 GHz CPU-Takt, vier Krait-300-Kerne, Adreno-320-Grafikprozessor) und Snapdragon 800 mit der Adreno-330-GPU und Vierkernprozessor (Krait 400) mit maximalem Prozessortakt von 2,3 GHz vorgestellt; im SoC integriert sind jeweils der Zugriff auf LTE-Netze mit bis zu 150 Mbps sowie eine WLAN-Netzwerkkarte (802.11ac), GPS und Bluetooth.[14] Beide Typen werden mit einer überarbeiteten Mikroarchitektur und einem neuen 28-nm-Fertigungsprozess von der taiwanischen Foundry TSMC produziert.[12] Im gleichen Jahr im November erschien ein Snapdragon-805-SoC, der mit 4 Cores des Typs Krait-450 CPU-Taktraten von bis zu 2,7 GHz ermöglicht und über den verbesserten Grafikprozessor Adreno 420 den Videostandard Ultra HD – mit Auflösungen bis zu 3840 × 2.160 Bildpunkten – unterstützt. Die DirectX11-FL-11_2-Pipeline der mit 600 MHz getakteten GPU unterstützt OpenGL ES 3.1., OpenCL 1.2. und dynamische Hardware-Tesselation. Dazu beinhaltet die GPU auch die von ARM im Jahr 2012 präsentierte sogenannte adaptive skalierbare Textur-Kompression (ASTC von adaptive scalable texture compression). Die Speicherschnittstelle erreicht mit 25,6 GB/s Datendurchsatz den bisher höchsten Wert aller Mobilprozessoren.[15] Im April 2014 stellte Qualcomm die neuen Chipsätze Snapdragon 808 und Snapdragon 810 vor. Beide Chipsätze setzen auf ARM-Cortex-A57- mit ARM-Cortex-A53-CPUs, und unterstützen somit unter anderem 64-Bit-Architekturen und LTE Cat-6 mit Datenübertragungsraten von bis zu 300 MBit/s im Downstream und bis zu 50 MBit/s im Upstream. Mit dem Snapdragon 810 stellt Qualcomm seinen bislang schnellsten Snapdragon-Chipsatz vor. Er unterstützt 64-Bit-Systeme, LPDDR4-Arbeitsspeicher sowie 4K-Display-Auflösungen und besteht aus vier ARM-Cortex-A57- und vier ARM-Cortex-A53-CPUs, der Grafikeinheit Adreno 430 sowie ein LTE-Cat-6-Multimode-Modem. Die neue Adreno-430-GPU soll im Vergleich zur Adreno 420 im Snapdragon-805-Chipsatz eine um 30 Prozent schnellere Grafik-Performance und einen um 20 Prozent niedrigeren Stromverbrauch haben. Dies wird trotz identischer Mikroarchitektur zur Adreno-420 durch die Erweiterung einer Quad-Core- zu einer Hexa-Core-Architektur erreicht. [16] Das von ARM entwickelte big.LITTLE-Prozessing für die Cortex-A57/A53-CPUs wurde von Qualcomm erheblich verbessert, indem z.B. auch sprunghafte Laständerungen berücksichtigt werden und der Energieverbrauch bei einem CPU-Wechsel modelliert wurde.[16] Die kombinierten 14-Bit-Dual-Bildsignalprozessoren des Snapdragon 810 erlauben außerdem mit bis zu 55 Megapixel auflösende Kameras an mobilen Endgeräten. Der Chipsatz des Snapdragon 808 besteht aus zwei ARM-Cortex-A57- und vier ARM-Cortex-A53-Recheneinheiten, der GPU Adreno 418 und dem LTE-Modem von Qualcomm. Der Chipsatz kommuniziert mit LPDDR3-Arbeitsspeicher und unterstützt 2K-Display-Auflösungen. Die beiden Chipsätze Snapdragon 810 und Snapdragon 808 werden jeweils im 20-Nanometer-Verfahren gefertigt und sind für den Einsatz in Highend-Smartphones und -Tablets vorgesehen.[10]

Auf Snapdragon basierende, besondere Geräte[Bearbeiten]

Das erste auf Snapdragon basierende Gerät war das Toshiba TG01-Smartphone.

Im Juni 2009 zeigte ASUS mit einer Eee PC-Variante erstmals ein PC-ähnliches Gerät (nach Acorn) mit Snapdragon-Prozessor; auf ihm lief Googles Android als Betriebssystem. Das Gerät wurde jedoch nur als Prototyp präsentiert und gelangte nicht in den Verkauf.[17][18]

Das Google Nexus One (vorgestellt am 5. Januar 2010), ist erstmals ein Android-Referenzsystem mit Snapdragon-Prozessor (1 GHz Qualcomm QSD 8250).

Das 2013 veröffentlichte Nokia Lumia 1020 besitzt einen speziellen Snapdragon-S4-Prozessor, der die 41-Megapixel-Kamera von Zeiss unterstützt. Normalerweise ist der S4-Prozessor nicht in der Lage, solch hohe Kameraauflösungen zu verarbeiten.

Mögliche Betriebssysteme[Bearbeiten]

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Die Snapdragon-Architektur wird von verschiedenen Systemen unterstützt:

Ähnliche Plattformen[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Qualcomm: Snapdragon S3, S2, S1 Processor Product Specs
  2. Qualcomm: Qualcomm Enables Mass-Market Smartphones for the Wireless Market, Pressemitteilung vom 12. Februar 2007.
  3. Qualcomm sortiert Snapdragon-Prozessoren neu In: heise online, 4. August 2011.
  4. Anand Lal Shimpi: Qualcomm's Announces Krait CPU: The Successor to Scorpion In: ANANDTECH, 14. Februar 2011.
  5. 2. Snapdragon-SKUs: 800 und 801 erklärt In: Matthias Wellendorf, Dorian Black: Qualcomm Snapdragon 801 vs. 800: Der kleine Unterschied, Tom's Hardware, 16. Mai 2014.
  6. Anand Lal Shimpi: Qualcomm's Updated Brand: Introducing Snapdragon S1, S2, S3 & S4 Processors. In: ANANDTECH, 3. August 2011.
  7. Taylor Wimberly: Qualcomm explains the system of tiers for Snapdragon S4 In: Android and Me, 31. August 2012.
  8. Qualcomm: New Qualcomm Snapdragon Processor Brand Tiers Announced, 8. Januar 2013.
  9. Frank Riemenschneider: Die Anatomie von Qualcomms Giftschlange. In: elektroniknet.de. 5. September 2012. Abgerufen am 8. August 2013.
  10. a b Ben Mueller: Snapdragon 810: Qualcomm-Chip für Smartphones mit 4K-Display, 55-MP-Kamera und LTE Cat-6. Abgerufen am 8. April 2014.
  11. Snapdragon S4 Processors: System on Chip Solutions for a New Mobile Age (PDF; 459 kB) Qualcomm. 7. Oktober 2011. Abgerufen am 16. Juni 2013.
  12. a b Frank Riemenschneider: Qualcomms Krait 400 erreicht 2,3 GHz. In: elektroniknet.de. 17. Juli 2013. Abgerufen am 8. August 2013.
  13. Qualcomm Snapdragon S4-Prozessoren: Prime, Pro, Play und Plus In: androider.de, 31. August 2012.
  14. Panagiotis Kolokythas: Snapdragon 800 beeindruckt in ersten Benchmarks. Meldung bei PC-Welt vom 19. Juni 2013.
  15. Frank Riemenschneider: Qualcomms Snapdragon 805: Kein integriertes Modem, dafür schnellste GPU am Markt.. In: elektroniknet.de. 22. Mai 2014. Abgerufen am 22. Mai 2014.
  16. a b Frank Riemenschneider: Qualcomms Snapdragon-810 trotz ARM besser als ARM. In: elektroniknet.de. Abgerufen am 3. März 2015.
  17. C't: Asus beerdigt ARM-Smartbook, vom 25. August 2009, abgerufen am 3. November 2014
  18. teltarif.de: Asus-Pläne: Kein Android, kein ARM-Prozessor, Jan Rähm, 30. April 2009, abgerufen am 3. November 2014