Texas Instruments OMAP 4

OMAP 4 — это семейство однокристальных систем (SoC) на базе архитектуры ARM, разработанное американской компанией Texas Instruments (TI) для мобильных устройств, таких как смартфоны, планшеты и встраиваемая электроника. Семейство было анонсировано в 2010 году как преемник платформы OMAP 3 и ориентировалось на рынок устройств среднего и верхнего ценового сегмента в период с 2011 по 2013 год. Ключевой особенностью OMAP 4 являлось использование двухъядерного процессора ARM Cortex-A9 MPCore и графического ускорителя PowerVR SGX540 или SGX544, что обеспечивало более высокую производительность и энергоэффективность по сравнению с предшественниками.

История

Разработка OMAP 4 началась в конце 2000-х годов, когда Texas Instruments стремилась укрепить свои позиции на быстрорастущем рынке мобильных процессоров. Первая модель семейства, OMAP4430, была представлена в феврале 2010 года на выставке Mobile World Congress. Коммерческие поставки чипов начались в первой половине 2011 года. Первым устройством на OMAP4430 стал смартфон Motorola Droid RAZR (октябрь 2011 года). Впоследствии платформа использовалась в таких устройствах, как Samsung Galaxy S II (в некоторых регионах), LG Optimus 3D, Amazon Kindle Fire (первое поколение) и ряде планшетов.

В 2012 году Texas Instruments выпустила более производительные версии OMAP4460 и OMAP4470, которые отличались повышенными тактовыми частотами и улучшенным графическим ядром. Однако, несмотря на техническую конкурентоспособность, платформа OMAP 4 столкнулась с серьёзными рыночными вызовами. Основным конкурентом были чипы Qualcomm Snapdragon (особенно серии S4) и Samsung Exynos, которые предлагали более агрессивную ценовую политику и лучшую интеграцию с сетевыми модемами. В сентябре 2012 года Texas Instruments объявила о сворачивании инвестиций в мобильный сегмент OMAP, сосредоточившись на встраиваемых и промышленных решениях. Это привело к тому, что OMAP 4 осталась последней крупной мобильной платформой компании, а её дальнейшее развитие было прекращено.

Архитектура и характеристики

Процессорное ядро

Все модели OMAP 4 оснащены двухъядерным процессором ARM Cortex-A9 MPCore, работающим на частотах от 1,0 до 1,5 ГГц в зависимости от версии. Архитектура Cortex-A9 поддерживает внеочередное выполнение инструкций (out-of-order execution), что повышает производительность по сравнению с более старыми Cortex-A8. В состав SoC также входит сопроцессор ARM Cortex-M3, отвечающий за низкоуровневое управление питанием и обработку фоновых задач, что позволяет снизить энергопотребление.

Графическая подсистема

Графический ускоритель в OMAP 4 — это PowerVR SGX540 (в OMAP4430 и OMAP4460) или PowerVR SGX544 (в OMAP4470). Оба ядра разработаны компанией Imagination Technologies. SGX540 поддерживает OpenGL ES 2.0, OpenVG 1.1 и EGL, а SGX544 — также OpenGL ES 3.0 и DirectX 9.0c. Производительность графики варьировалась от 20 до 40 млн треугольников в секунду, что было конкурентоспособным для своего времени, но уступало более поздним решениям.

Мультимедийные возможности

OMAP 4 включает в себя аппаратный блок обработки видео, поддерживающий декодирование и кодирование H.264, MPEG-4, H.263, VC-1 и других форматов в разрешении до 1080p. Также присутствует блок обработки изображений (ISP) для работы с камерами, поддерживающий сенсоры до 20 мегапикселей и запись видео с частотой 30 кадров в секунду.

Связь и интерфейсы

В отличие от конкурентов (например, Qualcomm Snapdragon), OMAP 4 не имел встроенного модема. Для сотовой связи требовался внешний чип (например, от Infineon или Intel). Это было одним из недостатков платформы, так как увеличивало стоимость и сложность разработки устройств. В состав SoC входили контроллеры USB 2.0, HDMI 1.4, MIPI DSI для дисплеев, а также интерфейсы для подключения Wi-Fi и Bluetooth через внешние чипы.

Модельный ряд

Семейство OMAP 4 включало несколько основных моделей, различавшихся тактовой частотой, графическим ядром и объёмом кэш-памяти:

Также существовали варианты с пониженным энергопотреблением (например, OMAP4430 Low Power) для встраиваемых систем.

Применение

Смартфоны и планшеты

OMAP 4 использовалась в ряде известных устройств начала 2010-х годов. Среди смартфонов: Motorola Droid RAZR и Droid RAZR MAXX, LG Optimus 3D (P920), Samsung Galaxy S II (в версиях для некоторых рынков), Sony Xperia S и Xperia P. Среди планшетов: Amazon Kindle Fire (первое поколение), Barnes & Noble Nook Tablet, а также несколько моделей от Samsung и Asus.

Встраиваемые и промышленные системы

После ухода с рынка мобильных устройств, Texas Instruments продолжала поставлять OMAP 4 для встраиваемых решений. Чипы использовались в автомобильных информационно-развлекательных системах, медицинском оборудовании, промышленных контроллерах и цифровых вывесках. Например, в автомобилях некоторых моделей Toyota и Ford применялись системы на базе OMAP 4 для управления мультимедиа.

Критика и недостатки

Основным недостатком OMAP 4 считалось отсутствие встроенного модема, что делало платформу менее привлекательной для производителей смартфонов по сравнению с интегрированными решениями Qualcomm. Кроме того, к 2012 году двухъядерные процессоры начали уступать четырёхъядерным конкурентам (например, Samsung Exynos 4412), что снижало конкурентоспособность OMAP 4 в верхнем сегменте. Также отмечалась относительно высокая стоимость чипов и ограниченная поддержка со стороны операционной системы Android (некоторые производители жаловались на сложности с драйверами).

Наследие

Несмотря на коммерческий неуспех, OMAP 4 оказала влияние на развитие мобильных процессоров. Архитектурные решения, такие как использование сопроцессора Cortex-M3 для управления питанием, были впоследствии заимствованы другими производителями. Платформа также продемонстрировала, что интеграция модема становится критически важной для успеха на рынке смартфонов. После прекращения выпуска OMAP 4, Texas Instruments сосредоточилась на встраиваемых системах, выпустив серию Sitara на базе ARM Cortex-A8 и Cortex-A9, которые унаследовали некоторые технологии OMAP.

Источники

• Texas Instruments. OMAP 4 Platform Technical Reference Manual (2011).
• AnandTech. «Texas Instruments OMAP 4: A New Mobile Platform» (2010).
• ARM Holdings. Cortex-A9 Technical Reference Manual (2009).
• Imagination Technologies. PowerVR SGX Series5 Graphics IP Core (2011).
• IDC. «Mobile Processor Market Share Report, 2012» (2013).