Un approfondimento sul processore A7 a 64 bit

processore A7

Negli ultimi giorni abbiamo visto approfonditamente le novità hardware dei nuovi iPhone 5S. Abbiamo visto come funziona e il grado di sicurezza offerto da Touch ID e abbiamo conosciuto il coprocessore M7 che consente di monitorare il giroscopio, l’accelerometro e la bussola portando ad un risparmio energetico. Oggi, invece, chiudiamo il trittico con il processore A7.

Questo processore, realizzato da Apple, è costruito materialmente da Samsung, anche se la società sta lavorando con TSMC per spostare la produzione dei chip e sottrarli all’amica-nemica coreana. La realizzazione di questo chip ha richiesto l’investimento di diverse centinaia di milioni di dollari. Negli ultimi anni, infatti, Apple ha acquistato PA Semi, Passif e Intrinsity. Tutte società specializzate nel settore dei processori e che sono state fondamentali per progettare l’A7 che è il primo nel suo genere con un’architettura a 64 bit.

Anche se a molte persone la differenza tra un 32 e 64 bit potrebbe apparire superflua, in realtà questo passaggio è fondamentale per lo sviluppo futuro di iOS. Considerate che ogni bit è formato da due cifre: 0 e 1 che fanno parte del codice binario. 32 bit, quindi, generano 2^32 collocazioni sulla memoria, mentre 64 bit ne generano 2^64 collocazioni, il che porta ad un numero enorme.

Il raddoppio dei bit è un po’ come il raddoppio delle scrivanie presenti in un’azienda. Siccome ci sono il doppio di lavoratori che si occupano di un progetto, arrivare all’esecuzione di tutte le pratiche riduce il tempo di attesa di circa la metà. Per tale ragione passando da 32 a 64 bit si raddoppia la velocità di calcolo, anche se il sistema necessita di applicazioni in grado di funzionare a 64 bit. Vale a dire che bisogna dire ai progetti che sono stati raddoppiati gli uffici.

Per comprendere l’evoluzione dei processori di Apple dal 2007 ad oggi, ricordando che i primi chip erano prodotti da Intel, la società ha mostrato un grafico in cui si vede un aumento di 40 volte della velocità per la CPU e ben 56 volte l’aumento della velocità per la GPU rispetto al primo telefono. Questo porterà a dei giochi più potenti e realistici, applicazioni più veloci e transazioni grafiche più fluide.

Dai primi test effettuati in maniera indipendente, per esempio quelli realizzati da GFXbench, si notano dei grandi passi avanti nel settore della grafica. Il test Egypt HD 2.5 nell’iPhone 5 ha portato a 3370 frame alla velocità di 29,8 fps in formato full HD, mentre nell’iPhone 5S si è arrivati a ben 6332 frame alla velocità di 56 fps. Vale a dire una velocità di calcolo doppia. Questo è stato reso possibile anche grazie al supporto dell’OpenGL ES 3.0.

Gli sviluppi del processore A7 sono molto interessanti, perché aprono l’ingresso anche all’interno dei computer portatili di Apple. Siccome sono processori dai consumi ridotti, potremmo vedere anche un aumento dell’autonomia delle batterie. Lo sviluppo di questi processori potrebbe portare alla vera convergenza tra sistemi operativi fissi e mobili, permettendo di sviluppare un OS unico tra Mac e dispositivi mobili. Un sistema operativo in grado di comprendere in quale dispositivo è stato installato e funzionare di conseguenza, fornendo all’utente l’accesso ai software e ai dati mediante l’uso di iCloud.

Lo sviluppo di questa tecnologia diventa un trampolino di lancio verso un futuro formato da un legame ancora più stretto tra hardware e software aprendo la strada ai prossimi dispositivi di Apple.

  • ilMartiniano

    Avere un sistema a 64bit senza superare i 4 gb di ram secondo me è solo uno spreco di risorse. è come avere una macchina che fà i 200km/h con gomme che non possono superare i 100km/h

    • Secondo me è sbagliato portare la modalità di calcolo nel settore dei computer in quello degli smartphone. A cosa servono 4 GB nel telefono? Non credo che si lavora con software così avidi di memoria.

      • ilMartiniano

        Eh appunto, c’è da dire anche questo. già non servono i 4gb di ram, figuriamocci i 64bit.

  • lillo

    parlo da ingegneria informatico, ma cmq con conoscenza nulla riguardo a iOS.

    I processori a 64 bit non aumentano la potenza di calcolo, non parallelizzano le operazioni da eseguire, a volte la stessa operazione un processore da 64 bit la esegue in modo meno efficiente di uno a 32 bit, perché lo fa tramite una virtualizzazione dei registri interni, ma questa perdita di efficienza può essere ridotta al minimo. L’uso dei 4 GB di memoria è invece il pro più noto che si conosce, ma non solo.. nel caso di processori intel, quando uscirono i primi 64 bit, vennero introdotti un nuovo set di istruzioni molto complesse, per esempio per la sicurezza, e i maggiori benefici vennero dapprima utilizzati dall’ottimizzazione del sistema operativo che poteva usare tali istruzioni. Dipenda da quali istruzioni nuove avrà introdotto apple (visto che nella slide sono citate ma non nello specifico).

    Per quanto riguarda l’ultimo keynote invece, da professionista del settore, molte cose mi sono piaciute poco.

    1) la presentazione in video dei benefici della plastica (a mio avviso apple poteva adottare un materiale simile a quello di ipod touch)

    2) quel grafico delle prestazioni dei vari iphone. e’ totalmente falsato e cerco di spiegarlo bene.

    l’andamento che si vede è esponenziale, sale molto in fretta; ma i grafici delle funzioni devono avere dei criteri di costruzioni molto semplici, sull’asse y ci sono le prestazioni della cpu (senza unità di misura ma poco importa), sull’asse delle x uno si aspetterebbe di mettere il tempo, e nel nostro caso gli iphone devono essere ugualmente distanziati il precedente con il successivo. In questo caso no, l’asse X non corrisponde a nulla. e come se avessero tracciato il grafico e poi ricavato i punti per dove posizionare gli iphone. infatti gli iphone sono distribuiti in modo casuale, si vede che iphone 3g e 3gs sono lontani, 3gs e 4 molto vicini come anche 4s e 5…sono trucchi da marketing

    l’immagine in questione è questa: http://cdn2.sbnation.com/entry_photo_images/8920075/LB_8222_verge_super_wide.jpg

    • Enrico Zamagni

      Da ingegnere informatico, condivido pienamente quanto detto da lillo.
      Kiro: rimuovi o correggi la frase “passando da 32 a 64 bit si raddoppia la velocità di calcolo” e il relativo esempio delle scrivanie. E’ sbagliato quanto affermare che la terra gira attorno al sole.

      L’intero articolo è comunque fuorviante: gli unici due vantaggi concreti nel passaggio ai 64bit riguardano la possibilità di indirizzare più memoria e il potersi avvalere di un set di istruzioni più ricco e avanzato.
      La scelta di Apple è quasi sicuramente dettata dal voler gettare le basi per OS/Apps che sfrutteranno appieno queste funzionalità e per dispositivi con più di 4GB di memoria. In questo scenario futuro, l’attuale iPhone 5C costituirà il minimo comune denominatore.

      • L’ho letto nella fonte dell’articolo.

      • lillo

        ma è sicuramente un esempio sbagliato..in questo caso non abbiamo più tavole da lavoro come nel caso di processori multicore, dove opportunamente sincronizzati possiamo parallelizzare i vari processi.. è come avere una tavola da lavoro più grande, fare dei conti su un foglio a3 invece che a4, non velocizzo niente.. potrei fare calcoli con numeri più grandi ma in pratica questo effetto è trascurabile visto che 32 bit sono abbastanza..(mi astengo dai dettagli tecnici)

    • lillo

      più che altro la cosa interessante sarà vedere come verranno gestite le app a riguardo. In pratica lo sviluppatore deve fare poco o niente, sarà soltanto un opzione in fase di compilazione; farà tutto il compilatore. Ovviamente se utilizzerà delle nuove istruzioni non potrà fare la compilazione per 32 bit in quanto manca il supporto hardware a queste istruzioni. Quindi gli scenari che si potranno verificare sono:
      1) il compilatore farà sempre sia la versione da 32 e 64 bit in un unico eseguibile con aumento della dimensione delle app.
      2) lo sviluppatore deciderà se compilarla a 32 o a 64 oppure entrambe.
      In entrambi i casi prevedo che nel giro di pochi anni apple potrà togliere il supporto ad iOS e alle app dei 32bit. L’iPhone 5C per quanto nuovo, parte già vecchio su questo, sarà supportato esattamente come iPhone 5 e quindi prevedo fino a iOS 9. (3 aggiornamenti invece di 4 come da iphone 3gs a questa parte). Da iOS 10 in poi apple potrà abbandonare i processori a 32 bit sia da iOS sia da appstore.

      • lillo

        come dicevo, si rischia di rimanere a secco di nuove app dall’iphone 5 in giu..
        questo lo ha mandato apple ai suoi sviluppatori

        “Puoi ora inviarci applicazioni a 64-bit per iOS già da oggi in modo da
        cogliere tutti i vantaggi della potenza di iPhone 5S. Xcode può
        realizzare la tua applicazione sia a 32 che a 64 bit in modo tale da
        poter funzionare su tutti i dispositivi iOS 7. Se vuoi che la tua
        applicazione continui a supportare iOS 6 dovrai però svilupparla
        unicamente a 32-bit. Il mese prossimo effettueremo dei cambiamenti che
        ti consentiranno di sviluppare due versioni differenti dell’applicazione
        in modo da svilupparne una a 32-bit per iOS 6 ed una a 64-bit per iOS
        7.”

    • A quanto pare questo nuovo SoC la sua utilita’ c’ e’ l’ ha.

      http://www.mikeash.com/pyblog/friday-qa-2013-09-27-arm64-and-you.html

  • Ricky

    Avere 64 bit e’ fondamentalmente inutile, come avere 4 gb di ram.

    Inutile SEMPRE? No, inutile adesso e per ancora molto tempo…ma restano AD ORA inutili.

    Solo marketing per allocchi e creduloni.

    Come al solito del resto…

    Lo
    schermo retina assolutamente non allineato con la NORMA attuale e’ un
    autogoal per me ma in fin dei conti, anche lo schermettino microscopico
    se comparato con i modelli piu’ richiesti lo e’.

    Qui pero’ entra
    in gioco l’ergonomia, quindi lasciamo alla gente decidere se ne vale la
    pena preferirlo ad uno bello grande e ben visibile/fruibile.

    Potenza doppia, coprocessore per i sensori e sensore per lettura impronte.

    Tutto
    bello e siccome il prezzo resta praticamente lo stesso del precedente
    modello, avere di piu’ allo stesso prezzo e’ solo che un bene, anche se
    poi e’ tutto da dimostrare che sia davvero utile ai piu’.

    La
    batteria? Non e’ che sia meglio o peggio delle altre, e’ solo la stessa
    minestra di sempre…li non si migliora mai ed e’ una delle cose che
    TUTTI vorrebbero su QUALSIASI terminale.

    Aspettiamo…chissa’ che
    al prossimo giro si inventi qualche cosa, finalmente, anche avendo visto
    moti passi avanti in tal senso della ricerca.

    IOS7 e’ la stessa
    cosa del 6 ma con il tentativo di colmare, almeno in parte, il divario
    mostruoso con Android.Un passo avanti e’ sempre gradito ma ne hanno da
    fare di lavoro ancora…

    Che dire…non penso di essere cosi’
    lontano dal sentore comune quando dico che mi ha deluso…ma oramai
    sembra difficile riuscire a produrre qualche cosa di davvero
    rivoluzionario e tecnologicamente avanzato rispetto alla concorrenza
    agguerritissima.Design, materiali e lo status che iphone
    conferisce sono ancora il volano per le vendite, condito da una marea di
    accessori che solo un telefono MONOSCOCCA IN UNICO MODELLO puo’
    vantare…gli altri hanno troppe versioni e troppe forme per potergl
    istare dietro, li Apple guadagna quello che vuole perche’ ha ricarichi
    impressionanti, come l’assistenza …150 euro per una batteia di
    iphone5…il costo reale e’ di 20 euro…farte voi.

    • Cioè per te il 64 bit è marketing e uno schermo maggiore al Retina no? Visto che già nel Retina non si vedono i pixel, che senso ha averne uno più definito?

      • Ricky

        Su uno schermettino come quello dell’iphone? in verita’ poco, per questo mi chiedevo quando ne producevano uno SERIO…senza usare la scusa dell’ergonomia.
        E 64 bit e’ marketing COMUNQUE, qualsiasi cosa ci aggiungi a corredo…non e’ una mia opinione ma un fatto.

      • Beh, uno SERIO come lo intendi tu l’ hanno gia’ prodotto ed e’ stato un successo.
        Si chiama Tablet ma per i normodotati che non hanno bisogno di aggiunte c’ e’ il 4 pollici.

      • Ricky

        Gia’, e quindi? Restiamo dove la Apple per prima diceva di NON voler arrivare e poi ci e’ arrivata.
        Ora e’ giusto cosi’, tra un po arriva con i 6 pollici…eh?
        diciamo che per gente normale anche un 5 si usa senza problemi, che un 4 copre anche chi potrebbe non riuscire ma resta una decisione di ergonomia, come gia’ detto.
        La verita’ e’ che a livello di innovazione stiamo a ZERO.
        Ma c’e’ sempre qualcuno che ha 7/900 euro da cacciare…quindi per ora Apple puo’ stare tranquilla.

      • Innovazione zero non direi. Dov’è un altro smartphone con processore a 64 bit? Dov’è un altro smartphone con coprocessore M7? E dov’è un altro smartphone con sensore biometrico capacitivo?

      • Ricky

        Tu consideri innovazione l’inserimento di cose nuove!? Indipendentemente dal fatto che siano davvero NUOVE (i sensori li montano ovunque) e che servano davvero?
        PErche’ se e’ cosi’, e’ innovativo parecchio…
        Non discuto che non esistea un altro chippetto 64 bit in uno smartphone, ma discuto sul fatto che non serva a nulla e che ce lo mettano solo per attirare gonzi.
        M7 e’ sicuramente un aiuto ma altrove vivono benissimo SENZA e non pare poprio ci siano problemi.
        Kiro , ripeto:per me questo iphone e’ un potenziamento dell’altro come lo e’ stato il 4S col 4 ma con qualche aggiunta messa liu piu’ per merketing che per altro.
        Questo non vuol dire che non sia buono trovarsi con un Iphone 5 migliore allo stesso prezzo del precedente, solo che non c’e’ innovazione VERA e che come tanti sono rimasto deluso dal burst prestazionale oramai obituale che sserve solo ad Apple…

      • Io credo si faccia confusione tra Innovazione e Rivoluzione. Innovazione non significa cambiare le carte in tavola, anche perché nessuna azienda al mondo potrebbe farlo, sarebbe impossibile.

        Inoltre per il sensore biometrico capacitivo, attenzione non ottico, ma capacitivo. Dimmi quale altro dispositivo lo monda. Solo uno me ne basta.

      • Interstellar

        Il Motorola atrix lo aveva già 2 anni fa il sensore biomerico, informati e documentati prima di scrivere articoli, nom tutte le fonti sono attendibili

      • Il sensore di Motorola è di tipo ottico, quello di Apple di tipo capacitivo. Sono due tecnologie molto differenze. Ora potrei invitarti ad informarti prima di commentare, ma non scendo a questi livelli.

      • Interstellar

        Vedo che non hai minimamente capitoil senso della mia risposta, era oer farti capire che nn c’é alcuna ruvoluzione o innovazione, c’é chi già ci aveva pensato…vai a dormire che è meglio

      • Questo tono non è tollerato su questo blog. O ti esprimi in maniera educata oppure è meglio astenersi.

      • Dunque la domanda sorge spontanea, cosa sarebbe innovativo secondo la tua particolare logica ?

      • Ricky

        A me pare semplice, basta che ti poni la domanda:cosa servirebbe al mio smartphone che gia’ non ho?
        Rispondi e hai la soluzione.

      • Peccato che tu non abbia dato una risposta…

  • EmEr

    Kiro, l’articolo che hai preso come fonte può aver scritto ciò che vuole ma ciò non toglie che quello che è stato riportato rimane sbagliato. Passare da 32 a 64 bit in sé non apporta nessun giovamento se non un aumento della memoria richiesta per le istruzioni e, così facendo, alcuni programmi che non avevano bisogno di 4 GB di Ram per girare (ovvero la totalità delle app presenti) risulteranno più lenti perché non più in grado di entrare nella parte più veloce della CPU, ovvero la cache. Il termine “64 bit”, come sappiamo, indica solamente la quantità di informazioni che è in grado di indirizzare ed è veramente utile solamente per lavori che impiegano quantitativi massicci di dati (ad es., ricerche scientifiche ecc. ecc.) suscitando, anche in quei casi, accesi dibattiti sul fatto che la loro controparte a 32 bit sia più performante.

    • Secondo me si sta ragionando troppo con i processori per computer senza pensare che l’A7 è stato disegnato per iPhone e il suo hardware.

      • EmEr

        No, mi dispiace, ma non è così, non cambia assolutamente nulla. Un processore a 64 bit funziona in quel modo. A meno che non sia stata riscritta la storia dell’Informatica e nessuno di noi se ne sia accorto.

      • Ricky

        Gia’…l’unica cosa che si puo’ pensare e’ che Apple decida di riscrivere il codice delle applicazioni piu’ popolari e produttive in modo da ottimizzarle , anche in funzione del famoso multitasking che ne gioverebbe.
        Avere piu’ ram puo’ servire ma non ora, gia’ 2 gb sono piu’ che adeguati, averne 4 sarebbe eccessivo e poi se non erro i 32 bit possono comunque indirizzarne 4, gia’ con windows xp 32 bit si poteva usarli tutti, anche se introducevi seri problemi di stabilita’…ma era per come e’ fatto windows, non per l’indirizzamento di per se’.
        E’ marketing…punto. Ma ritorno al discorso di prima, e’ solo per questioni di concetto, perche’ alla fine se mi dai allo stesso costo un oggetto cpiu’ potente, con altre opzioni e con il 64 bit, perche’ no!?In fin dei conti…pago uguale.

  • lillo

    mi è venuto in mente un altro vantaggio di un processore a 64 bit che non è per niente da sottovalutare. Si chiama memoria fisica, ora i programmi possono gestire memoria virtuale fino a 2^64 byte. è come se un programma può vedere una RAM quasi infinita (fate il conto 4 GB x 4GB di memoria). Ovviamente la memoria fisica è minore, e quindi ciò consente a un programma di occupare la RAM fino a per esempio 6GB ma che in memoria RAM non ci potranno stare, e quindi il caricamento delle varie porzioni di codice e dati che servono al programma verranno caricati a domanda dallo storage (SSD). Ora, nel caso di pc desktop, questa cosa è elaboriosa, perché gestire questa area su un hard disk “lento” rispetto alla RAM è cmq una cosa negativa ed è sempre meglio averci più RAM. ma nel caso delle SSD, chi lo sa?
    Comunque ci tengo a precisare che sto parlando di memoria vista da un solo programma, ed è difficile che un programma più il sistema operativo che è sempre in esecuzione possano occupare più di 2GB di RAM.
    Per maggiori informazioni sull’argomento di cui ho parlato potete trovare la pagina swap su wikipedia

    • EmEr

      Un conto è l’uso della RAM un conto è l’uso della cache. Un programma con istruzioni di dimensioni più grandi, come quelle del 64 bit, può non entrare nella cache a differenza di un programma a 32 bit.

      • lillo

        L’iPhone 5S ha una cache con blocchi a 64 bit..quindi questo problema
        non c’è..(il numero dei blocchi sono uguali a quelli del predecessore)

  • lillo

    mi è venuto in mente un altro vantaggio di un processore a 64 bit che non è per niente da sottovalutare. Si chiama memoria fisica, ora i programmi possono gestire memoria virtuale fino a 2^64 byte. è come se un programma può vedere una RAM quasi infinita (fate il conto 4 GB x 4GB di memoria). Ovviamente la memoria fisica è minore, e quindi ciò consente a un programma di occupare la RAM fino a per esempio 6GB ma che in memoria RAM non ci potranno stare, e quindi il caricamento delle varie porzioni di codice e dati che servono al programma verranno caricati a domanda dallo storage (SSD). Ora, nel caso di pc desktop, questa cosa è elaboriosa, perché gestire questa area su un hard disk “lento” rispetto alla RAM è cmq una cosa negativa ed è sempre meglio averci più RAM. ma nel caso delle SSD, chi lo sa?
    Comunque ci tengo a precisare che sto parlando di memoria vista da un solo programma, ed è difficile che un programma più il sistema operativo che è sempre in esecuzione possano occupare più di 2GB di RAM.
    Per maggiori informazioni sull’argomento di cui ho parlato potete trovare la pagina swap su wikipedia

  • lillo

    scusate se aggiungo troppi commenti a questo articolo, ma sono informazioni interessanti, che credo meritano.
    Vorrei parlare delle OpenGL ES versione 3. Sono state adottate anche da Google con Android 4.3 e sono compatibili con la maggior parte dei processori, anche vecchi di anni. Apple invece permette il nuovo standard compatibile solo con processore A7. Probabilmente ha voluto ottimizzare tale tecnologia a 64 bit, spero, ma credo che facilmente poteva aggiungere il supporto a processori come A5 e A6. Queste nuove librerie sono molto potenti, leggere e ottimizzate a pieno per processori a 32 bit (conosco discretamente tale standard).

    • Interstellar

      Insomma dopo tutti questi commenti si deduce solo una cosa, la capacità di apple di vendere il niente per oro, e non uscirtene con la storia di sensore biomerico rivoluzionario che come vedi con le persone che hanno un cervello pensante nn regge

  • David Galet

    le differenze più sostanziali di questo processore non sono i 64bit
    (solo marketing) la differenza sta nella gpu! che da 3core logici che
    erano presenti nel modello A6 siamo passati a 5 core! differenza abissale
    per i processi grafici e riscaldamento del della cpu. Poi anche la
    tecnologia utilizzata è differente = meno riscaldamento = meno consumi
    (come ben sappiamo apple lavora anche sul layout della cpu). come si
    nota anche la velocità clock sono cambiate in negativo da 1.5 siamo
    passati a 1.3 (intendo frequenze base no strers).

    La apple ha
    capito che con le app video ludiche ci fa i soldi ecco il futuro avremo
    un terminale con una Gpu mostruosa e una cpu nella media.

    nulla di più e nulla di meno.

    note informative per approfondire l’argomento.

    http://www.ifixit.com/Teardown/Apple+A6+Teardown/10528

    http://www.ifixit.com/Teardown/Apple+A7+Teardown/17682