Cortex A8

O Cortex A8 foi o primeiro a ser lançado e é o encontrado em mais aparelhos. Ele é o chip “mainstream” dentro da família, um processador dual-issue (duas unidades de processamento), que processa instruções em ordem (assim como o Intel Atom) e inclui um cache L1 de 64 KB, dividido em dois blocos de 32 KB (dados e instruções).

Ele inclui também um grande (do ponto de vista de um chip para sistemas embarcados) cache L2 de 256 KB, que pode ser expandido para até 1 MB de acordo com o nível de desempenho desejado pelo fabricante.

O Cortex A8 incorporou também um pipeline de 13 estágios (contra os 8 estágios do ARM11), o que possibilita o uso de frequências de operação muito mais altas. Os chips produzidos usando uma técnica de 65 nm (como os usados no iPhone 3GS e no Nokia N900) operam na casa dos 600 MHz, mas dispositivos maiores (como no caso dos smartbooks) e também chips produzidos usando técnicas mais avançadas podem vir a operar em frequências muito mais altas, de até 1.0 GHz.

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Em teoria, um SOC baseado no A8 não teria problemas para operar na casa dos 1.5 GHz, frequência na qual o desempenho seria competitivo em relação ao Intel Atom, mas isso resultaria em um consumo muito mais alto, inaceitável para um smartphone ou outro dispositivo portátil.

A grande vantagem do Cortex A8 sobre o ARM11 é o desempenho. Além de oferecer um desempenho por clock cerca de 60% superior (de até 2 DMIPS por MHz), ele é capaz de operar a frequências mais altas, o que faz com que o desempenho da maioria dos SOCs seja pelo menos duas vezes superior ao dos chips da geração anterior.

A grosso modo, poderíamos comparar o ARM11 com o 486 (que processava uma instrução por ciclo e estacionou na casa dos 100 MHz) e o Cortex A8 com o Pentium (que processava duas instruções por ciclo e chegou aos 200 MHz).

É possível também traçar um paralelo com o Atom, que (sendo baseado na arquitetura do Pentium 1) também processa duas instruções por ciclo e também usa um pipeline relativamente curto (para um processador x86), com 16 estágios. O Atom é capaz de operar a frequências mais altas que o Cortex A8, mas o desempenho por ciclo de clock não é muito diferente.

A grande questão é que o Atom consome quase 5 vezes mais energia que um Cortex A8 do mesmo clock. Se levarmos em conta o consumo total da plataforma (processador, chipset e outros circuitos de apoio) o Atom se torna ainda menos competitivo, já que o chipset 945GSE/ICH7M da plataforma Diamondville é terrivelmente ineficiente.

Um exemplo de SOC baseado no Cortex A8 é o TI OMAP 3430, que é o usado no Nokia N900 e no Palm Pre. Ele é um chip produzido usando uma técnica de 65 nm, que inclui também uma GPU PowerVR SGX 530, um acelerador de vídeo IVA 2+ e um chip ISP, juntamente com todas as interfaces de praxe:

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O PowerVR SGX 530 é um chipset 3D relativamente poderoso, que inclui uma unidade programável para o processamento de shaders, batizada de USSE. Operando a 200 MHz, ele oferece um fill-rate de 250 megapixels, o que equivale à quase metade do poder de processamento de uma GeForce 6200, porém com um consumo elétrico ridiculamente baixo.

Ele é descendente do Kyro II, que concorreu com as GeForce 2 MX no início do milênio e, assim como ele, faz uso do tile-based rendering, para minimizar o uso de processamento e texturas, renderizando apenas os polígonos visíveis dentro de cada frame.

Embora a arquitetura não tenha feito muito sucesso nos PCs (onde perdeu para a força bruta das GPUs da nVidia e da ATI), o Power SGX acabou encontrando um bom nicho nos dispositivos móveis, onde o bom nível de eficiência oferece a possibilidade de desenvolver títulos 3D com gráficos complexos sem comprometer a autonomia das baterias. Um bom exemplo são os jogos 3D do iPhone 3GS, que também é baseado nele:

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Diferente dos jogos para PC, que utilizam primariamente o DirectX 9.0c, os jogos 3D móveis são baseados no OpenGL ES 2.0. Os dois grandes motivos são a ausência de uma versão do DirectX para processadores ARM e o simples fato de que o OpenGL permite a criação de código muito bem otimizado, o que resulta em um melhor desempenho e uma melhor autonomia das baterias.

O Cortex A8 é eficiente também na decodificação de vídeos. Ele é capaz de decodificar vídeos VGA codificados em H.264 operando a apenas 350 MHz. No caso do TI OMAP 3430 ele faz par com um chip acelerador IVA 2+, que é capaz de decodificar vídeos H.264 ou MPEG4 a 720×480 e 25 a 30 FPS (qualidade de DVD), o que não apenas permite assistir vídeos não-HD sem precisar primeiro convertê-los usando o PC, mas fazê-lo sem comprometer a autonomia das baterias.

Graças à técnica de fabricação de 65 nm, os chips Cortex A8 são mais eficientes que os antigos ARM11 (90 nm), demandando menos energia para executarem o mesmo volume de operações. O sistema de gerenciamento de energia é também mais eficiente, fazendo com que o consumo elétrico quando o processador ocioso seja de apenas alguns miliwatts, praticamente insignificante.

O grande problema é que com um sistema mais rápido você tende a fazer mais coisas (navegar em mais páginas, deixar mais aplicativos carregados em segundo plano, etc.) o que faz com que no final o consumo elétrico total acabe sendo maior. Isso explica o fato de muitos dos smartphones baseados no A8 oferecerem uma autonomia longe do ideal, obrigando o dono a recarregar todas as noites.

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