Процессор Apple A10 Fusion: характеристики и устройство¶

Apple A10 Fusion — это 64-битный система-на-кристалле (SoC) американской компании Apple Inc., представленный 7 сентября 2016 года вместе со смартфонами iPhone 7 и iPhone 7 Plus. Чип стал четвёртым процессором Apple, спроектированным по собственной архитектуре ARM, и первым, выполненным по 16-нанометровому техпроцессу FinFET компании TSMC. A10 Fusion устанавливался также в планшет iPad 6-го поколения (2018) и медиаплеер iPod touch 7-го поколения (2019).

¶Архитектура и устройство

A10 Fusion построен на гетерогенной архитектуре, сочетающей два кластера ядер: два высокопроизводительных ядра Hurricane (кодовое имя) и два энергоэффективных ядра Zephyr. Такая конфигурация стала первой для Apple — ранее все ядра в чипах A-серии были однотипными. Система динамически переключает задачи между кластерами через аппаратный контроллер, что позволяет снижать энергопотребление при выполнении простых операций (например, чтения почты) и задействовать максимальную производительность для ресурсоёмких приложений.

Технические характеристики:

• Техпроцесс: 16 нм FinFET (TSMC).
• Транзисторы: около 3,3 млрд.
• CPU: 4 ядра (2× Hurricane + 2× Zephyr), архитектура ARMv8-A.
• GPU: 6-ядерный графический ускоритель собственной разработки Apple.
• NPU (нейронный сопроцессор): отсутствует; функции машинного обучения выполняются силами CPU и GPU.
• Оперативная память: поддержка LPDDR4, 2 ГБ (iPhone 7) или 3 ГБ (iPhone 7 Plus, iPad 6-го поколения).
• Контроллер памяти: двухканальный, 64-битный.

Частота высокопроизводительных ядер достигает 2,34 ГГц, энергоэффективные ядра работают на частоте около 1,05 ГГц. Объём кэш-памяти: L1 — 64 КБ на ядро (инструкции и данные), L2 — 3 МБ (общий для кластера Hurricane) и 1 МБ (для кластера Zephyr), системный кэш L3 — 4 МБ.

¶Производительность

По данным компании Apple, A10 Fusion обеспечивает на 40 % более высокую производительность CPU и на 50 % лучшую графику по сравнению с предшественником Apple A9. В бенчмарке Geekbench 4 одноядерный результат чипа составляет около 3400–3500 баллов, многоядерный — 5500–5700 баллов, что на момент выхода превосходило большинство конкурентных мобильных процессоров, включая Qualcomm Snapdragon 821 и Samsung Exynos 8890.

Энергоэффективность: благодаря гетерогенной архитектуре и техпроцессу 16 нм, A10 Fusion обеспечивал до двух часов дополнительной работы iPhone 7 по сравнению с iPhone 6s (на базе A9) при аналогичных сценариях использования.

¶Графика и мультимедиа

Графический процессор A10 Fusion — шестиядерный, собственной разработки Apple. Он поддерживает API Metal, OpenGL ES 3.0 и аппаратное декодирование видео H.264 и HEVC (H.265) с разрешением до 4K при 30 кадрах в секунду. Кодирование HEVC производится программно, что ограничивает запись 4K-видео на iPhone 7 форматом H.264.

Встроенный ISP (Image Signal Processor) обеспечивает улучшенную обработку фотографий: расширенный динамический диапазон, шумоподавление и возможность съёмки в формате RAW на iPhone 7 Plus. Чип также поддерживает вывод изображения на внешние дисплеи через адаптеры Lightning с разрешением до 4K.

¶Интеграция и модем

A10 Fusion выполнен в корпусе FCBGA и устанавливается на системную плату устройства. В паре с чипом используется модем Qualcomm (XMM 7360 в версиях для некоторых рынков) или Intel (XMM 7480), в зависимости от региона поставки. Сопроцессор движения M10, встроенный в SoC, обрабатывает данные акселерометра, гироскопа и барометра, разгружая основное CPU.

¶Устройства на базе A10 Fusion

• iPhone 7 (2016) — 2 ГБ ОЗУ.
• iPhone 7 Plus (2016) — 3 ГБ ОЗУ, двойная камера.
• iPad 6-го поколения (2018) — 2 ГБ ОЗУ, поддержка Apple Pencil.
• iPod touch 7-го поколения (2019) — 2 ГБ ОЗУ.

¶Значение и наследие

A10 Fusion стал переходным этапом в развитии процессоров Apple: он впервые применил гетерогенную архитектуру, которая впоследствии была развита в чипах A11 Bionic (с нейросетевым движком Neural Engine) и A12 Bionic (с 7-нм техпроцессом). Несмотря на отсутствие выделенного NPU, A10 Fusion оставался производительным решением для базовых задач вплоть до 2022 года, когда Apple прекратила поддержку iOS 16 для устройств на этом чипе. Последней поддерживаемой версией операционной системы для iPhone 7 стала iOS 15.8.

¶Источники

• Apple Inc. — пресс-релиз о iPhone 7 (сентябрь 2016).
• Технические спецификации iPhone 7 и iPhone 7 Plus на сайте Apple.
• Данные бенчмарков Geekbench и AnTuTu за 2016–2018 годы.
• Отчёты аналитических компаний о структуре SoC A10 Fusion (Chipworks, TechInsights).