Apple iPad 4: le novità sono nascoste agli occhi

La principale novità implementata in iPad 4 riguarda il SoC, cioè il chip che integra CPU e GPU che è alla base del funzionamento del tablet. Come già visto con il debutto degli smartphone iPhone 5, con iPad 4 Apple introduce il SoC A6X, soluzione sempre basata su architettura ARM e dotata al proprio interno di sottosistema video sviluppato da PowerVR che introduce significative differenze rispetto a quanto messo a disposizione con il chip A5X di iPad 3.

Per meglio spiegare le peculiarità di A6X sono utili alcune informazioni preliminari: la filosofia seguita da Apple è la stessa vista con le precedenti generazioni e che è del resto giustificata anche dalla lettera X aggiunta alla sigla, quella di utilizzare l'architettura alla base degli smartphone della famiglia iPhone sfruttando le superiori dimensioni dei tablet iPad, così da fornire prestazioni velocistiche superiori a fronte anche di un aumento nella superficie complessiva del chip. Così è stato nel confronto tra A5, adottato per i terminali iPhone 4S, e A5X impiegato in iPad 3 e lo stesso vale nel passaggio da A6 impiegato in iPhone 5 e A6X adottato nelle nuove generazioni di tablet iPad.

In secondo luogo è la stessa Apple a fornire alcune interessanti indicazioni: le prestazioni di iPad 4, questo ha dichiarato l'azienda americana, sono raddoppiate rispetto a iPad 3 tanto per la componente CPU come per quella GPU. In considerazione del fatto che in A6X il numero di core lato CPU è rimasto pari a 2 e quello dei core GPU invariato a 4, l'incremento prestazionale così netto può essere solo frutto di frequenze di clock incrementate e/o di un'architettura completamente nuova molto più efficiente. La risposta, osservando quanto accaduto con iPhone poco più di 1 mese fa nel passaggio da iPhone 4S (A5) a iPhone 5 (A6) è evidente: è un mix di queste due componenti, con il peso maggiore rivestito dalle novità architetturali.

Apple A6X - Chipworks

Dal versante CPU A6X non differisce da A6 adottato in iPhone 5: aumenta leggermente la frequenza di clock che passa da 1,3 GHz a 1,4 GHz ma nulla cambia dell'architettura di base, anche per quanto riguarda il memory controller. Troviamo quindi moduli LP-DDR2 con architettura quad channel, ciascuno da 32bit di ampiezza e frequenza di clock pari a 800 MHz per una bandwidth massima teorica che raggiunge i 12,8 Gbytes al secondo. Di seguito riproponiamo i dati di bandwidth massima teorica per le differenti tipologie di prodotti Apple smartphone e tablet:

• iPad 4: 12.800 MB/s
• iPad 3: 12.800 MB/s
• iPhone 5: 8.528 MB/s
• iPad 2: 6.400 MB/s
• iPhone 4S: 6.400 MB/s
• iPhone 4: 3.200 MB/s
• iPad: 1.600 MB/s
• iPhone 3GS: 1.600 MB/s
• iPhone 3G: 532 MB/s
• iPhone: 532 MB/s

In A6X troviamo quindi tutte le innovazioni introdotte da Apple con A6, partendo dalla tecnologia produttiva che passa a 32 nanometri sino all'utilizzo di un design proprietario basato su processor design ARMv7 con le istruzioni ARM a questo collegato. Grazie a questo nuovo approccio Apple può vantare un raddoppio nelle prestazioni velocistiche lato CPU: 40% di aumento della frequenza di clock rispetto a A5x (1,4 GHz contro 1 GHz) e utilizzo di una nuova architettura ben più efficiente. Ad un'analisi simile eravamo giunti in precedenza nel corso della nostra recensione di iPhone 5: il passaggio da A5 a A6 ha visto un incremento di oltre il 60% della frequenza di clock (da 800 MHz sino a 1,3 GHz) parallelo alle innovazioni dal versante architetturale.

La tabella riassume chiaramente le differenze esistenti tra le diverse tipologie di SoC che Apple ha abbinato ai propri iPad e iPhone di ultima generazione. Notiamo come non siano cambiate le dimensioni delle cache L1 e L2, la tipologia di controller memoria e il quantitativo totale di memoria di sistema in dotazione; quest'ultima è quella abbinata al SoC e non il quantitativo per l'archiviazione dei dati, variabile in tagli da 16, 32 oppure 64 Gbytes a seconda della versione di tablet acquistata.

Assieme alla componente CPU in A6X Apple ha introdotto un sottosistema video completamente nuovo rispetto a quanto integrato in A5X; quanto presente in A6X è differente rispetto a A6, e giustifica la superficie complessivamente più elevata di circa il 30%, viste le differenti esigenze di un tablet con display da 2.048x1.536 pixel di risoluzione rispetto a quelle di uno smartphone con schermo da 1.136x640 pixel. Mettendo a confronto questi due schermi è evidente come la GPU integrata in A6X sia chiamata ad un lavoro ben più esigente di quanto non accada in A6: 3,14 milioni di pixel da gestire contro i poco più di 727.000 di iPhone 5, quindi 4,3 volte in più, implicano requisiti ben più importanti.

Per questo motivo, e per rispettare la "promessa" di un raddoppio delle prestazioni velocistiche rispetto a iPad 3, Apple ha integrato in A6X la GPU PowerVR SGX 554MP4, soluzione che mantiene rispetto al modello PowerVR SGX 543MP4 integrato nel SoC A5X lo stesso numero di Core, pari a 4, ma implementa un'architettura completamente diversa in quanto è stato raddoppiato il numero di ALU integrate per ogni core, passando dalle 4 per core di SGX 543MP4 agli 8 di SGX 554MP4. In totale quindi le ALU sono incrementate dalle precedenti 16 a 32, elemento che a parità di frequenza di clock e ipotizzando che altri componenti non concorrano a limitare le prestazioni velocistiche complessive (memory controller in testa, ad esempio) conducono a quel raddoppio nelle prestazioni che è atteso.

Nella pagina seguente andremo ad analizzare con alcuni benchmark quali siano le potenzialità del SoC A6X a confronto con le altre soluzioni sviluppate da Apple.