Mikä tekee iPhone 3G S:stä edeltäjäänsä suorituskykyisemmän?
Apple on pysynyt julkaisun jälkeenkin vaitonaisena uuden iPhone 3G S:n sisältä löytyvästä tekniikasta. Uutuusmallin on vain kerrottu olevan joissain tilanteissa jopa yli kolme kertaa edeltäjäänsä nopeampi. Väitettä on hankala niellä purematta eli tietämättä tarkemmin mitä rautaa 3G S:n sisältä oikeastaan löytyykään. Kahden ensimmäisen iPhone-sukupolven SoC (System on a Chip) sisälsi ARM11-suoritinyksikön sekä PowerVR MBX-Lite -grafiikkayksikön. Uuden iPhone 3G S:n sisällä hyrrää sen sijaan Samsungin valmistama SoC, joka sisältää Cortex A8 -prosessorin ja PowerVR SGX -GPU:n. Esimerkiksi Palm Pren sisältä löytyy sama yhdistelmä. Lisäksi uudesta iPhone 3G S:stä löytyy 256 Mt DDR-muistia, eli kaksinkertainen määrä iPhone 3G:hen nähden.
Mitä käytännön etua iPhone 3G S:n uudesta SoC-piiristä sitten on? Jos kahden ensimmäisen iPhone-sukupolven ARM11-suoritinta ajattelee modernina 486-prosessorina, on Cortex A8 kuin moderni Pentium. iPhone 3G:n ARM11 toimii 412 MHz kellotaajuudella, kun taasen 3G S:n Cortex A8:n kellotaajuus on 600 MHz. Kun tämä yhdistetään kehittyneempiin ominaisuuksiin, kuten 13-vaiheiseen kokonaislukuliukuhihnaan, kahden RISC-käskyn rinnakkaiskäsittelyyn, kehittyneeseen NEON SIMD-moottoriin, lisääntyneeseen L1-välimuistiin sekä ARM11:sta kokonaan puuttuvaan L2-välimuistiin, on Applen ilmoittama kaksinkertaistunut suorituskyky täysin realistinen.
Entäpä sitten virrankulutus? Apple on luvannut akunkeston pidentyneen, mutta miten se on mahdollista tehokkaamman suorittimen kanssa? Vaikka 3G S:n SoC valmistetaan 65 nm valmistustekniikalla vanhan piirin 90 nm sijaan, kuluttaa se silti enemmän virtaa vanhaan piirin nähden. ARM:n sivut kertovat ARM11:n virrankulutukseksi noin 0,25 mW/MHz, kun Cortex A8:n vastaava lukema on alle 0,59 mW/MHz. Samalla akkukapasiteetilla ja täydellä teholla iPhone 3G S kuluttaa siis akun tyhjäksi nopeammin kuin iPhone 3G, mutta puhelinta harvoin käytetään jatkuvassa täydessä rasituksessa. Yleisimmin älypuhelimella suoritetaan tiettyjä tehtäviä ja suurimman osan ajasta laite on levossa. Vaikka suoritin vie piikkeinä enemmän energiaa, pysyy virrankulutuksen kokonaiskeskiarvo pienempänä, koska tehtävät suoritetaan nopeammin.
3G S:n grafiikkapuolesta pitää huolen PowerVR SGX, joka edustaa Imagination Technologiesin PowerVR-arkkitehtuurin viidettä sukupolvea. SGX-yksikkö käyttää aikoinaan työpöytäpuolelta Kyro-näytönohjaimista tuttua renderöintitekniikkaa, jossa ruutu jaetaan useisiin pienempiin osiin ja näytölle piirretään vain se mitä kamera näkee – objektien taakse jäävät alueet jätetään piirtämättä. Myös aiemmissa iPhoneissa käytetty MBX-Lite käyttää samaa tekniikkaa, mutta SGX on vain huomattavasti edistyneempi. PowerVR SGX on täysin ohjelmoitavissa oleva ydin, aivan kuten työpöytäkoneiden DX8/DX9-GPU:t. SGX:n arkkitehtuuri muistuttaakin hyvin pitkälti modernia GPU:ta. SGX:n myötä iPhone 3G S: geometrinen suoritusteho on arviolta seitsenkertainen ja piirtonopeus 2,5 kertainen iPhone 3G:hen nähden.
Yksi merkittävä SGX:n mukanaan tuoma ominaisuus on rautatason OpenGL ES 2.0 -tuki. Vanhempien iPhone-mallien MBX-Lite tukee vain 1.1-versiota. OpenGL ES on kevennetty versio OpenGL:stä – monet nykypäivän modernit puhelimet tukevat 1.1 versiota, mutta 2.0 vähemmän yleinen. OpenGL ES 2.0 mahdollistaa monimutkaisempien tekstuureiden piirtämisen ja varjostusoperaatioiden suorittamisen, joka tarkoittaa käytännössä näyttävämpää grafiikkaa. Ongelmana kuitenkin on, että 1.1- ja 2.0-versiot ovat täysin epäyhteensopivia keskenään. 2.0:lle kirjoitettu ohjelma ei pyöri lainkaan vain 1.1-versiota tukevassa laitteessa. Tämä johtaa väistämättä siihen, että App Storeen tulee tarjolle ohjelmia, jotka toimivat vain uudella iPhone 3G S:llä. Onkin mielenkiintoista nähdä, miten Apple toteuttaa tämän kahtiajaon.
Anandtech, The iPhone 3GS Hardware Exposed & Analyzed
