Smart phones
- 1. SmartPhones Trabajo para ArquitecturasEspecializadas Calvo Tudela, David Jesse Guerrero Martínez, Daniel
- 2. Índice Introducción ◦ Motivación Descripción de los Smartphones Diseño ◦ 3ª Generación ◦ 4ª Generación ◦ Generaciones del Futuro Comparativas Conclusión Diseño • 3ª Generación Introducción Motivación Descripción Comparativa Conclusión • 4ª Generación • Generaciones Futuras
- 3. Introducción Objetivo de la Exposición ◦ Fijar el concepto de un SmartPhone y las decisiones de diseño que lo rodean
- 4. Motivación Evolución de los teléfonos móviles 1967 • Mobile Telephone System • Pesaba 40 Kg • Solo para el coche 1983 • DynaTAC 8000x • Precio: 4.000$ • 1 hora de batería 1984 • Mobira Talkman • Varias Horas de Batería 1989 • MicroTAC • Diseño de Tapa • El más pequeño y ligero hasta la época 1996 • StartTAC • Compacto gracias al diseño ClamShell
- 5. Motivación Evolución de los teléfonos móviles 1997 • Nokia 9000i • Primer Smartphone del mercado • QWERTY, CPU Intel, 8 MB… 2002 • BalckBerry 5810 • Primer modelo en integrar soporte para datos (email…) 2007 • iPhone • Nacen los Smartphone actuales 2009 • Despega Android en multitud de moviles: HTC, Sansung…
- 6. Motivación El SmartPhone actual
- 7. Motivación El SmartPhone actual Android iOS BlackBerry W. Phone Symbian
- 8. Motivación Sistemas Operativos
- 9. Restricciones del Diseño AltaConectividad • Emisión y Recepción de Llamadas, SMS • Wifi, 3G/4G, Bluetooth… Ejecución de Aplicaciones • Soportadas por un Sistema Operativo (Android, iOS, Symbian,Windows Phone…) • Sistemas cercanos a los de propósito general • Calendario, Email, Navegador, Alarmas, Aplicaciones Java Consumo Mínimo • Tamaño Pequeño → Batería Pequeña • Inaceptable poca duración Alto Rendimiento Multimedia • Visualización de Videos e Imágenes • Captura de Videos y Fotos • Generación 3D • Video Juegos → Alto Rendimiento
- 10. Descripción Antena Altavoz Antena GSM MTS Memoria Antena Pantalla GPS Procesadores GPU Antena 3G, WIFI Administradores de energía Cámaras Procesamiento Micrófono de video y audio
- 11. Procesador GPU Procesamiento de imagen y video Controladores
- 12. Diseño a travésde las Generaciones 3ª Generación 4ª Generación +3D Estereoscópico + Emisión HD Futuras Generaciones (5ª) +Número de Cámaras +Emisión HD 3D +Calidad Video y Displays Estereoscópico
- 13. 5G 4G OMAP5 3G OMAP4 2G OMAP3 OMAP2 1G OMAP1 • Primera Generación OMAP I • No considerado SmartPhone DSP ARM9 (TMS320) • Diseño Muy Simple DMA Acelerador 2D • Usado en Multitud de Móviles: • Nokia 6600, 3650, Nx
- 14. 5G 4G OMAP5 3G OMAP4 2G OMAP3 OMAP2 1G OMAP1 • Segunda Generación OMAP 2 DSP ARM11 (TMS320) Acelerador • Diseño Más complejo Video 2D/3D Acelerador Acelerador Video DMA • Usado en Multitud de Móviles: • Nokia N93, N-gage 3…
- 15. 3ª Generación No Usado en SmartPhones • Motorola FlipOut • Motorola Milestone 2 • Motorola Droid 2 Global • 600 MHz • 1GHz • 1,2 GHz • OMAP 34x • OMAP 3630 • OMAP 3640 OMAP 34x OMAP 35x OMAP 36x
- 16. 3ª Generación OMAP36x
- 17. 3ª Generación OMAP36x
- 18. 3ª Generación Procesador ◦ ARM Cortex A8 3 Veces más eficiente que el ARM11 2000 DMIPS Desde 600Mhz en OMAP34x hasta 1,2GHz en OMAP 36x Mejora Multimedia gracias a NEON -> Para procesamiento Vectorial GPU ◦ PowerVR SGX (Serie 5) Tratamiento Hardware de pixel, vértices y sombras Soporte para OPEN GL ES 2.0 (usado en iOS y Android) ISP ◦ Encargado del procesamiento de las imágenes capturadas por la cámara ◦ Permite capturas de hasta 12 Mpixels ◦ Codifica JPEG “al vuelo” Acelerador Video ◦ IVA 2+ Encargado del Procesamiento Multimedia Codifica y decodifica multitud de estándares (MPGE, H264, WMV…) Resolución de 720p a 30fps
- 19. 3ª Generación SmartReflex ◦ Es un sistema de TI ◦ Reduce el Consumo Energético ◦ Técnicas Hardware/Software que controlan y regulan el voltaje, frecuencia y energía basandose en la actividad del dispositivo ◦ Se centra sobre todo en periféricos de gran consumo como es la conexión wifi ◦ 3 Niveles de Implantación Sistema Software Diseño del SOC Silicon IP
- 20. 3ª Generación Seguridad de los datos ◦ Soporte Hardware para encriptación y desencriptado (AES, SHA1,MD5…) Conexiones seguras (Bluetooth, Wifi, 3G) Alivio del procesador Aprovechando el módulo, se aumenta seguridad en: Almacenamiento Interconexiones entre chips… ◦ Sistemas de Alerta Protención SIM ◦ ARM TrustZone 2 Mundos ( Normal Word, Secure Word) SecureWorld implementa mecanismos que evitan el filtrado de información
- 21. 3ª Generación ARM TrustZone Hardware Software
- 22. 3ª Generación Apple iPhone iPhone 3GS iPhone 4 iPhone 5 S5L8900 S5L8920 A4 A5 ARM Cortex- ARM11 400MHz ARM Cortex- ARM Cortex- CPU A9 MPCore & ARM7 A8 600MHz A8 800MHz 1GHz PowerVR MBX PowerVR SGX PowerVR SGX PowerVR SGX GPU lite 3D 535 535 543 MPCore Tecnología de 90nm 65nm 45nm 45nm integración No contiene No contiene 128MB SDRAM 512MB DDR2 RAM RAM integrada RAM integrada interna a 1066MHz AMBA 3 AXI AMBA 3 AXI L1: 32KB ins + L1: 32KB ins + L1: 16KB Ins + L1: 32KB Ins + Cache 32KB datos 32KB datos 16KB datos 32KB datos L2: 640KB L2: 1MB
- 23.
- 24. Arquitectura – 3ªGeneración Qualcomm MSM7000 series
- 25. Arquitectura – 3ªGeneración MSM7000 series Procesamiento de aplicaciones ARM11 para ejecutar el SO y aplicaciones QDSP5000 para codificación y decodificación multimedia Procesamiento tiempo real y de telefonía ARM 9 ejecución la pila GSM y llamadas en tiempo real. QDSP4000 para la codificación y decodificación telefónica
- 26. PM7500 Administrador de energía RFR6500 Low-noise amplifier RFT6150 ZIF
- 27. Arquitectura – 3ªGeneración Procesador Scorpion ◦ Con arquitectura ARMv7 muy similar al ARM Cortex-A8. ◦ Aumento de etapas del cauce ◦ Implementación de NEON para procesar 128 bits en paralelo ( Cortex-A8 64bits ). ◦ Segmentación de VFPv3. GPU Adreno
- 28. Arquitectura – 3ªGeneración Snapdragon QSD8x50
- 29. 5G 4G OMAP5 3G OMAP4 2G OMAP3 OMAP2 1G OMAP1 Futuro LG Optimus 3D OMAP4460 – Q3 2011 OMAP4433 OMAP4470 – Q1 2012
- 30. 4ª Generación OMAP4
- 31. 4ª Generación Procesador ◦ 2 ARM Cortex A9 Su gestión se realiza mediante SMP (Symmetric Multiproccesing) ◦ Acelerador Multimedia IVA 3 1080p a 30 fps Codificación/Decodificación 3D Estereoscópico 2 Partes: Hardware Acelerador con los estándares más comunes DSP programable para los nuevos ◦ GPU Power VR 540 2 veces mejor que la anterior ◦ ISP Mejorado. Ahora capta imágenes de 2 cámaras estereoscópicas Permite hasta 20 Megapixels de resolución Menos de 1s de retraso entre disparos Numerosas mejoras
- 32. 4ª Generación MSM8x55 ◦ Procesador Scorpion 1,4 GHz ◦ GPU Adreno 205 ◦ Capacidad multimedia 720p ◦ Compatibilidad con pantallas de alta resolución XGA (1024x768) MSM8x60 ◦ Doble núcleo Scorpion asíncrono con tecnología SMP a 1,5 GHz ◦ GPU Adreno 220 ◦ Capacidad multimedia 1080p ◦ Compatibilidad con pantallas de alta resolución WXGA (1440x900)
- 33. 4ª Generación 16Mpx ISP Scorpion Scorpion 16Mpx SMP Video Audio Codificación/ Decodificación GPU Adreno 220 Dolby 5.1 3D Surround estereoscópico Secure MSM Codec Trustzone Codec support support MPEG- 4,H263,H264 ... HDMI 1080p
- 34. 5G 4G OMAP5 3G OMAP4 2G OMAP3 OMAP2 1G OMAP1 A modo de curiosidad
- 35. 5ª Generación OMAP5
- 36. Comparativa Consumo Velocidad Consumo Dhrystone mW/DMIP Nombre mW/Mhz Área mm3 Mhz mW MIPS S ARM 7 204 14,28 189 0,07 0,076 0,35 TDMI ARM 366 89,304 402 0,244 0,222 0,875 926EJ-S ARM 772 160,576 772 0,208 0,208 1,937 1176JZ(F)-S ARM 500 375 1000 0,75 0,375 3,4 Cortex-A8 ARM 2000 276 10000 0,138 0,028 6,7 Cortex-A9
- 37. Comparativa Consumo
- 38. Comparativa Consumo 0,400 0,350 0,300 ARM 7 TDMI 0,250 ARM 926EJ-S ARM 1176JZ(F)-S 0,200 ARM Cortex-A8 ARM Cortex-A9 0,150 0,100 0,050 0,000 mW/DMIPS
- 39. Comparativa Dhrystone mW/DMIP Nombre Velocidad Mhz Consumo W MIPS S Intel Core i7 3467-3733 130 153.000 0,850 (990X EE) AMD Athlon 1600 18 10.055 1,790 Neo x2 L335 Intel Atom 1660 2 4.155 0,481 N280 ARM Cortex- 2000 0,276 10.000 0,0276 A9 Intel Core 2 2200 35 11.254 3,110 Duo T6670 ARM Cortex- 500 0,375 1000 0,375 A8 AMD Geode 500 4 740 5,4054 LX 800
- 40. Comparativa 5,4054 Consumo 3,11 1,79 0,85 0,481 0,375 0,0276 mW/DMIPS
- 41. Conclusiones Existe una alta competencia en arquitecturas de SmartPhone ◦ Coexistiendo numerosas soluciones del mismo problema Existen soluciones a medida en diferente grado, desde totalmente especializado como A4 y A5 hasta totalmente genérico como OMAP, pasando por intermedias como Qualcomm. ◦ iPhone usa sus SoCs y el resto decide entre las otras ofertas (OMAP, Qualcomm, Samsung…).
- 42. Conclusiones ARM favorito ◦ Si no se usa están basados en él Según el sistema de diseño ◦ TI apuesta por disminuir a toda costa el Time to market ◦ Qualcomm tarda más tiempo pero acaba llevándose gran cuota de mercado
- 43. Conclusiones Tendencia ◦ Mejora prestaciones multimedia ◦ Sistemas cada vez más cercanos a un PC ◦ Cuello de botella → Consumo → Batería → Tamaño
- 44. ¿Preguntas? ¿?