Apple A4についてのメモ（iPhone CPU比較表付き）

iPadやiPhone 4に搭載されている「Apple A4」について、ちょっと気になったので調べてみた。

Apple A4は、CPUやGPUを統合したシステムチップだ。 Appleがデザインし、Samsungが製造している。iPhone 3GSと同じCPUとGPUをワンチップに集積し、1GHzにクロックアップしたものとして紹介されている。しかし、CPUクロックが600MHzから1GHzになった程度では、それほど劇的な性能アップにはならない。それで画面解像度が4倍になったら動作はもっさりと遅くなるはずだが、iPadは軽快に動作する。さらにHDクオリティのビデオ再生までこなす。その秘密はどこにあるのだろう？

Apple A4の内訳を見ると、CPUにはARMのCortex-A8、 GPUにPowerVR SGXを採用している。これらは、最近の高性能スマートフォンによく採用されているポピュラーなもので、Apple独自のものはない。前にA4を分解して分析した記事で「ここには新しいものは何もない」と評したものもあった。しかし、さらに調べるとA4が単なる集積チップではないことがわかる。

CPUのCortex-A8は、ARMが2005年10月に発表した携帯機器向けのCPUだ。スマートフォン向けCPUとしてヒットしたARM11と同等の消費電力で「デスクトップPC並の性能を発揮する」とされた。Cortex-A8は、iPhone 3GSに採用されたほか、クアルコムのスマートフォン向け統合チップ「Snapdragon」にも採用され、XperiaなどのAndroidフォンにも搭載されている。

Apple A4の場合、Cortex-A8コアを1GHzで駆動するだけでなく、L2キャッシュを標準の256KBから2倍以上の640KBに増やし、メモリとのデータバスも倍の64bit幅に拡張している。これがiPadやiPhone 4の圧倒的なパワーの源泉だ。

GPU部分はPower VR SGX 535 + VXD375だという。Power VR SGX 535もモバイル機器のGPUとして非常に成功した製品で、IntelのAtom向けチップセットのGMA500にも採用されている。iPhone 3GSのGPUは当初PowerVR SGX 520だとされたが、その後iPhone OSにSGX 535のドライバが含まれていることやベンチマーク結果からSGX 535であることが定説となっている。つまり、GPUはiPhone 3GSもiPad / iPhone 4も変わらないことになる。

果たして、同じGPUで4倍の広さの画面をより速く表示できることが可能なのだろうか？　Cortex-A8を拡張したように、PowerVR SGX 535でもデータバスの拡張が行われたりしていないのだろうか？

VXD 735はPowerVRのビデオデコード用のIPコアで、HDクオリティのビデオをデコードできるという。iPhone 4がHDビデオを撮影・編集できるのは、このVXD 735の採用が効いているのだろう。

最後のポイントは消費電力で、A4の採用によって、iPadやiPhone 4はロングバッテリーライフを実現していると、Appleはいう。

2007年にAppleが買収したCPU設計会社のP.A. semiは、低消費電力でハイパフォーマンスなCPUを作ることを得意としていた。A4にはP.A. semiのチームは関与していないという説も流れたが、iPadの驚異的なバッテリの持続時間を見ると、そこにP.A. semiの技術の存在があるのではないかと感じる。

ただ、残念なことのP.A. semiのメンバーの多くは、iPad発表後にAppleを離れて別会社を設立したそうだ。彼らがAppleに在籍し、A4プロセッサを作り上げる課程で、その技術の遺伝子が多少なりともAppleに継承されていれば、いいのだが。

iPhone CPU比較表

機種名	iPhone 3G	iPhone 3GS	iPhone 4
システムチップ	Samsung S3C6400	Samsung S5PC100	Apple A4
CPUコア	ARM1176/412MHz	Cortex-A8/600MHz	Cortex-A8/1GHz
CPU L1キャッシュ	16KB+16KB	32KB+32KB	32KB+32KB
CPU L2キャッシュ	N/A	256KB	640KB
CPUメモリバス幅	32bit	32bit	64bit
GPUコア	PowerVR MBX-Lite	PowerVR SGX 535	PowerVR SGX 535 + VXD 375
RAM	128MB	256MB	256MB