iPhone : du processeur de lecteur DVD au processeur mobile le plus avancé au monde

Stéphane Moussie |

Un CPU 120 fois plus rapide, un GPU 240 fois plus rapide, la différence de puissance entre un iPhone 7 et un iPhone original est tellement grande qu’elle en devient abstraite.

Les superlatifs qui s’enchaînent lors des keynotes de présentation d’iPhone ne sont pas toujours justifiés (Plans n’était pas si « beautiful » que ça au lancement d’iOS 6), mais quand Phil Schiller déclare que « l’équipe d’Apple en charge des puces fait des exploits en matière de performances » et que « chaque année, l’iPhone est le smartphone le plus rapide sur le marché », il n’exagère pas. Comment en est-on arrivé là ? Retour sur les principales étapes d’une maitrise presque absolue.

iPhone : un processeur de lecteur DVD pour démarrer

De puissance, il n’en était pas question concernant le premier iPhone. Ou plutôt, il en était question différemment. La rapidité de l’iPhone par rapport à un BlackBerry ou un Palm se mesurait à l’aune de son écran tactile et de son interface, et non de son processeur. L’iPhone était présenté par Apple comme l’instigateur d’« une ère de puissance et de sophistication logicielles sans précédent pour un appareil mobile ».

Processeur du premier iPhone. Image iFixit.

Cette puissance logicielle masquait un matériel incomplet. Sans parler de l’absence de GPS ou de modem 3G, le premier smartphone d’Apple était équipé d’un processeur Samsung utilisé dans des lecteurs de DVD. Pas de quoi faire rêver, même s’il remplissait honnêtement sa tâche.

Deux ans plus tard, l’iPhone 3GS doublait les performances en adoptant un processeur Samsung plus récent. Mais ce n’était rien en comparaison de ce qui allait suivre.

iPhone 4 : un processeur A4 pour marquer son empreinte

« Steve [Jobs] était arrivé à la conclusion que le seul moyen pour Apple de vraiment faire la différence et de proposer quelque chose d’absolument unique et de vraiment génial était de posséder son propre processeur », expliquait Johny Srouji, responsable des technologies matérielles d’Apple, dans une interview accordée à Bloomberg début 2016. L’ingénieur est débauché d’IBM en 2008 pour mener la conception du premier système sur puce de Cupertino.

À son arrivée, l’entreprise a une équipe de 40 personnes dont le travail consiste à intégrer dans l’iPhone des puces venant de multiples fournisseurs. 150 ingénieurs viennent gonfler les rangs quelques mois plus tard, à la faveur de l’acquisition de P.A. Semi pour 278 millions de dollars, un concepteur de processeurs à basse consommation.

Johny Srouji et son équipe qui s’accroît progressivement conçoivent alors à toute allure un système sur puce en se basant sur un design de référence d’ARM : « l’avion décollait et j’achevais juste la construction de la piste. »

Le décollage, c’est la présentation de l’iPhone 4 par Steve Jobs le 7 juin 2010 :

L’iPhone 4 est alimenté par la puce A4. La puce A4 d’Apple. C’est une puce conçue par notre propre équipe, ils sont vraiment bons, et c’est fantastique de l’avoir dans un iPhone.

Si le CEO d’Apple souligne avec fierté que c’est une puce maison — son développement aurait coûté environ un milliard de dollars au total —, il ne s’étend pas sur le gain de performances. Il faut dire que cette puce doit gérer les pixels supplémentaires de l’écran Retina.

L’année suivante, l’iPhone 4S, le premier iPhone double-cœur, marque le véritable coup d’envoi de la course à la puissance. Le CPU de l’A5 est jusqu’à deux fois plus rapide que celui de l’A4, et son GPU jusqu’à sept fois plus rapide. L’iPhone 5 continue sur cette lancée avec un A6 jusqu’à deux fois plus performant que son prédécesseur, et ce sans sacrifier l’autonomie.

iPhone 5s : un processeur 64 bits pour écraser la concurrence

Mais Apple n’est pas la seule à faire des progrès significatifs, qui sont aussi à mettre sur le compte du perfectionnement des processus de gravure, à chaque nouvelle génération. Qualcomm, qui fournit les principaux constructeurs Android, marque Cupertino à la culotte avec ses Snapdragon jusqu’à l’iPhone 5s, en septembre 2013.

« L’A7 est 64 bits. C’est une première mondiale dans un téléphone. […] C’est une architecture 64 bits du même rang que celle d’un ordinateur de bureau », annonce Phil Schiller lors de la présentation de l’iPhone 5s. La surprise est générale. ARM n’avait pas prévu de puces mobiles 64 bits avant mi–2014.

Pour Qualcomm, « ce 64 bits a été un coup dans l’estomac, racontera sous couvert d’anonymat un employé du fabricant de puces. La feuille de route pour le 64 bits n’était absolument pas calée sur celle d’Apple, du fait que personne ne jugeait cela à ce point indispensable. »

Abasourdi par cette annonce, Qualcomm tente d’abord de la minimiser en parlant de « gadget marketing », puis se ravise en déclarant qu’il prend au sérieux le 64 bits — il faudra attendre presque un an avant de voir un Snapdragon 64 bits dans un smartphone.

De fait, si à l’époque peu d’apps mobiles savent tirer parti des avancées du 64 bits (augmentation de la mémoire maximale, certaines techniques de programmation plus viables…), la nouvelle architecture bénéficie immédiatement à Touch ID, qui exploite ses fonctions de chiffrement bas niveau.

Et c’est surtout un pari sur l’avenir qui est en train de se concrétiser aujourd’hui avec des applications et des terminaux iOS aussi puissants que des logiciels de bureau et des Mac, sur un système bientôt uniquement 64 bits.

Un futur toujours plus maison

« Lorsqu’on choisit de faire quelque chose, c’est parce qu’on pense qu’il y a un problème auquel personne ne peut s’attaquer, ou qu’il y a une idée à ce point originale et différente que le meilleur moyen de la réaliser est encore de s’en occuper soi-même », indiquait Johny Srouji plusieurs mois avant que l’on ne découvre la puce W1 des AirPods et la puce T1 des MacBook Pro Touch Bar.

Johny Srouji. Image Bloomberg.

En ce qui concerne le système sur puce des terminaux iOS, on sait qu’Apple va lancer d’ici deux ans un GPU conçu de A à Z en interne, au détriment d’Imagination qui lui fournissait un design de référence et qui perd là son client essentiel.

L’optimisation déjà impressionnante dont bénéficient les puces Ax — elles font aussi bien, voire mieux, que les Snapdragon dotés de deux fois plus de cœurs et cadencés à plusieurs centaines de MHz supplémentaires — pourrait donc franchir une nouvelle étape dans les années à venir.

Dès lors, il n’est pas étonnant que Google débauche chez Apple un des meilleurs spécialistes des puces Ax pour concevoir ses propres processeurs.

avatar Spinnozza | 

Trolleur fanboy de samsung : top à la vachette!

avatar malcolmZ07 | 

j'adore toutes ces timeline (retrospective) :p mais ça me donne le sentiment qu'un gros truc se prépare pour "l'iphone 8"

avatar ya2nick | 

Déjà que mon iPhone est je ne sais combien de fois plus puissant que mon premier PC, je n'ose pas imaginer le futur.
Et pour les aWatch on en est aussi qu'au début, quel sera leurs puissances dans 10 ans ? Et surtout que feront-elles de plus que maintenant ?

avatar 8enoit | 

Qu'en est-il de la confidentialité lorsque Google débauche une pointure de chez Apple ? Les secrets industriels sont menacés de diffusion à l'adversaire. Il y a des clauses de secret je suppose, mais qui courent jusque quand?

avatar whocancatchme | 

@8enoit

Si mes souvenirs sont bon google et apple s'était pris un procès parce qu'il se filait des listes de mec a pas engagé, maintenant c'est fini et à mon avis c'est au plus offrant et ils peuvent pas vraiment dire quelque chose

avatar jerome christopher | 

Tchuipps ce timeline devient de plus en plus lassant , on dirait France Info qui s'agenouille devant macron 🙄

avatar XiliX | 

J'adore ces timelines
Merci

avatar 0MiguelAnge0 | 

@MacG

Il ne faut pas confondre accélération materielle et profondeur de bus.
La fonction touchID repose sur des mecanismes de chiffrements. Ce qui accélère le process, c'est la précense materiellement de donction crypto sur silicium. Sans cela, on peut réaliser les fonctions logiciellement et le 64bits apporte un gain par rapport à une architecture 32bits.
Mais rien de comparable par rapport à l'acceleration hardware.

Pour en revenir au sujet de l'article, ces dernières années Apple a sorti son chequier pour acheter une boîte ou la vider de sa substance comme avec Imagination. Oui, ils obtiennent des résultats mais sans jamais partir d'une feuille blanche depuis qu'il se tire la bourre avec les autres constructeurs.

avatar R1x_Fr1x | 

Conçu à coup de procès pour violation de brevets, vous n'en parlez pas de ces casseroles? Genre Apple a tout fait en 10 ans ce qu'Intel n'est pas parvenu en des décennies de savoir faire? Et eux n'ont pas d'équipes de 40 bonhommes pourtant.

Ces histoires à l'eau de rose sont totalement déconnectée de la réalité pour pas dire propagande.

avatar Thaasophobia | 

@ R1x_Fr1x

Tout à fait d'accord. Tout comme le scandale de célébrer Einstein qui a volé la théorie de la relativite à Poincaré.

Allez, on se relaxe, on respire... ;)

avatar Hugualliaz | 

Deux iPhone qui ont révolutionné les iPhone :
-l'iPhone 4 par son design et ses nouvelles fonctions
-l'iPhone 5s : le 64 bits sous estimé à l'époque est ce qui lui permet de tenir le coup sans broncher aujourd'hui !

avatar Malum | 

À l'époque de la sortie du 64 bits, nos amis verts de rage (ils le sont encore rien qu'à lire certains commentaires) parlaient de marketing. Bon les autres ont suivi. Ils oubliaient deux-points fondamentaux :
1- le 64 bits était absolument mécessaire pour le chiffrement en interne
2- Apple avait développé le nouvel iOS en 64 bits. Ce, oh tout petit détail, leur avait échappé. Il est vrai qu'ils ont une telle rage contre Apple qu'ils sont totalement infoutus de décoller leur nez de leur catalogue d'insultes, de cris, d'arguments foireux pour avoir un peu de recul et analyser les faits tels qu'ils sont et non tels qu'ils les cauchemardent.
Au fait entre 10 et 20 % des possesseurs de portables Windows lorgnent ceux d'Apple et pensent switcher dans les six mois, contre 2% dans l'autre sens. Petit calcul prenons 10 % de 90 % de part de marché cela fait 9 % et 2 % de 10 cela fait 0,2 différentiel 8,8 si cela se fait cela ferait une augmentation de plus de 80 % de la part de marché. Et cerise sur le gâteau ce sont les deux extrêmes qui ont le plus fort pourcentage ceux au-dessus de 50 000 $ de revenus à 20 % et ceux à moins de 15 000 $ par an avec 14 %. Ce ne sont donc pas que les bobos richards mais aussi ceux à faibles revenus.

avatar Ios_What a joke | 

Tu devrais consulter. C'es grave ma parole. Pas un de tes commentaires n'est pas de la rage envers la concurrence et/ou du culte à Apple. Tu es pire que ceux que tu décries et en plus c'est toi qui lance le sujet sur la concurrence alors que dans ce thread, personne n'en a encore parlé. C'est lourd au bout d'un moment.

avatar sachouba | 

@Malum :
"le 64 bits était absolument mécessaire pour le chiffrement en interne"
???
Quel lien entre le chiffrement et le 64 bits, si ce n'est que l'accélération matérielle du chiffrement et le 64 bits sont tous les deux supportés par l'architecture ARMv8 ?
On peut très bien utiliser l'accélération matérielle du chiffrement sans activer le 64 bits, comme on l'a vu avec l'Exynos 5433, de mémoire.

Je ne suis pas persuadé que le passage au 64 bits sur les processeurs mobiles ait eu un impact plus grand sur les performances que les évolutions "classiques" annuelles des processeurs : finesse de gravure, nombre de transistors, architecture...

Et quel lien entre Windows, macOS et les processeurs de smartphones ?

avatar sachouba | 

"L’optimisation déjà impressionnante dont bénéficient les puces Ax — elles font aussi bien, voire mieux, que les Snapdragon dotés de deux fois plus de cœurs et cadencés à plusieurs centaines de MHz supplémentaires"

Les rédacteurs de MacG n'ont pas compris que l'augmentation du nombre de coeurs servait davantage à améliorer l'autonomie que les performances ?
Pourtant, même Apple a fini par le comprendre, avec ses processeurs 4 cœurs, et maintenant 6 cœurs...

Et les performances dépendent autant du nombre de transistors que de la fréquence ou du nombre de coeurs.
"L'optimisation" de l'architecture n'est pas une solution magique qu'Apple maîtriserait bien mieux que les entreprises qui travaillent sur des processeurs depuis des dizaines d'années, ce n'est qu'un moyen d'augmenter les performances parmi d'autres. Un moyen qui atteint ses limites plus rapidement que d'autres, d'ailleurs (finesse de gravure, nombre de transistors), et qui demande de plus en plus de travail pour des résultats de plus en plus faibles.

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