Soc что это в смартфоне

Процессоры в мобильных гаджетах — какие бывают и что лучше

Содержание

Содержание

На рынке десктопных процессоров все достаточно понятно — здесь лидерство делят компании Intel и AMD. Если же говорить о мобильных процессорах, то тут все несколько сложнее. Каждый из брендов предлагает свои модели, причем некоторые из них эксклюзивно стоят только в конкретных гаджетах. Мы расскажем о ведущих производителях мобильных процессоров и рассмотрим их ассортимент.

В чем разница между мобильными и десктопными процессорами?

Если не вдаваться в многочисленные технические особенности, то главным отличием можно назвать архитектуру.

Архитектура — это совокупность принципов построения, общая схема расположения элементов на кристалле и схема взаимодействия ПО с чипом.

В десктопных моделях используется архитектура x86/x64, однако инженерам так и не удалось добиться требуемой энергоэффективности, несмотря на все попытки. Процессоры потребляли слишком много энергии из-за необходимости дополнительных преобразований, поэтому не подходили для мобильной техники. В итоге разработчики предложили использовать новую архитектуру RISC (reduced instruction set computer) вместо существующей CISC (complex instruction set computing).

В CISC-архитектуре каждая команда имеет свой формат и длину, из-за чего процессору требуется больше времени и ресурсов на обработку. В RISC-архитектуре команды имеют не только общую длину, но и формат. Благодаря этому процессоры на RISC более энергоэффективны, быстрее обрабатывают команды и требуют меньшего объема ОЗУ, что делает их практически идеальным кандидатом для мобильной электроники.

Развитием RISC занялась компания ARM Limited, которая представила усовершенствованную архитектуру под названием ARM. Стоит отметить, что эта компания не только создает собственные вариации процессоров, но и предоставляет лицензии на свои разработки. В итоге на базе предоставленных ARM ядер крупные бренды создают авторские топологии и фирменные процессоры, о которых мы и поговорим далее.

Apple

Разрабатывать процессоры с собственной топологией компания Apple начала лишь в 2010 году, презентовав свой первый iPad. Модель процессора A4 построена на ядре ARM Cortex-A8 и стала началом всей линейки, которая продолжается до сегодняшнего дня. Кстати, в смартфонах первого поколения до iPhone 4 в Apple использовали микропроцессоры от Samsung.

С 2010 года Apple выпустили более 15 моделей в линейке, каждая последующая была усовершенствованием предыдущей и, как правило, устанавливалась в новой модели iPhone или iPad.

Компания Apple была одной из первых, кто понял все преимущества RISC-архитектуры в мобильном сегменте. В паре с ОС собственной разработки инженерам удавалось выпускать одни из самых мощных моделей, которые на 50–100 % обгоняли по производительности топовые продукты других брендов.

В среднем с каждым новым поколением процессоров Apple удавалось наращивать производительность от 1,3 вплоть до 2 раз.

Более того, в определенных тестах процессоры серии A не уступают в производительности десктопным моделям, показывая схожие или даже лучшие результаты. Мощнейшим прорывом можно назвать Apple M1 — это система на кристалле ARM-архитектуры, которая используется уже не только в iPad Pro, но и в последних MacBook.

За графику в мобильных процессорах до A11 отвечали ускорители от PowerVR, а, начиная с A11, инженеры Apple ставили собственное GPU, но используя лицензированное ПО.

Компанию Apple без преувеличения можно назвать одним из лидеров в области мобильных процессоров. Многолетний опыт и подгонка «железа» под операционную систему позволяют получать высочайшие результаты. Однако процессоры от Apple устанавливаются исключительно в технику этого бренда.

Qualcomm

Конкуренцию «купертиновцам» составляют инженеры из компании Qualcomm — одной из крупнейших фирм по разработке и исследованию беспроводных средств связи и систем на кристалле. В частности, компания известна процессорами линейки Snapdragon. Производство первых SoC фирма начала в 2007 году, предоставляя процессоры для HTC, Acer, Asus, LG, Huawei и других брендов. В период с 2007 по 2012 годы были созданы четыре поколения моделей S1–S4 по техпроцессу 28 нм и больше.

В поколениях до S4 архитектуру разрабатывали на базе собственных ядер, которые являются модифицированными версиями ARM-Cortex.

С 2013 года компания представила пять основных линеек своих процессоров, нацеленных на разные классы устройств:

Источник

Как выбрать смартфон с хорошим процессором? Учимся читать характеристики

Компания Samsung выпускает свои смартфоны как на фирменных чипах Exynos, так и на Snapdragon для американского рынка. Последние больше пользуются спросом из-за большей стабильности, хотя в синтетических тестах показатели обоих чипсетов практически не различаются. В чем дело? Есть такое волшебное слово, как оптимизация. Именно оптимизированное программное обеспечение может дать лучший пользовательский опыт, нежели увеличенная тактовая частота или больший объем оперативной памяти.

Как тогда выбрать смартфон, чтобы у него был хороший чипсет? На что стоит обращать внимание, важны ли показатели синтетических бенчмарков и что вообще значат цифры в AnTuTu и GeekBench?

SoC в смартфонах — основные категории и чем они отличаются

Мобильные аппараты можно грубо поделить на три категории: флагманы, средний сегмент и устройства начального уровня. В зависимости от того, в какой ценовой категории находится мобильник, пользователь получает чипсет с топовой, средней или базовой мощностью. Флагманские решения — это ультимативные разработки с использованием передовых технологий для идеальной работы во всех задачах.

Топовых SoC существует всего несколько, точнее три — они обновляются каждый год. В 2020 году актуальными чипами флагманского уровня являются Snapdragon 865 и 865+, Kirin 990 и Exynos 990. Есть еще свежий Mediatek Dimensity 1000+, но его уровень производительности сравним с флагманами Snapdragon, Kirin и Exynos 2019 года. То есть Mediatek отстает от конкурентов на одно поколение (на 1 год). Apple A Bionic и вовсе не берем в расчет, поскольку это совсем другая вселенная. При этом чипы Apple мощнее любого решения, производимого для Android-гаджетов.

Среднебюджетные SoC позволяют как поиграть в тяжелые игрушки на оптимальных настройках графики, так и предоставить комфорт пользователю в повседневных задачах. Чипы начального уровня дают возможность смартфону комфортно «переваривать» базовые утилиты и даже поиграть на низких настройках графики.

С чипсетами среднего и начального уровня существенно сложнее, поскольку их намного больше, они разнообразнее и не всегда новые модели лучше предшественников. Именно для этих целей и существуют такие программы, как AnTuTu и GeekBench (есть и другие, но эти самые популярные). С помощью бенчмарков определяется, скажем так, теоретическая мощность чипсета. Поэтому полностью полагаться на синтетику не стоит, важно еще и реальное быстродействие SoC и смартфона в целом.

Повторимся, это очень грубое представление той многогранности выбора, предоставляемого производителями мобильных чипов и смартфонов. Если углубиться в детали, чего делать на самом деле не стоит, рассказывать можно очень долго.

На что стоит обращать внимание при выборе SoC

В первую очередь на само мобильное устройство. Одним чипсетом сыт не будешь: важны дизайн, эргономика, камеры, экран, — в общем все. SoC — это лишь одна из важных составляющих мобильника, но не главенствующая.

Технологический процесс

Характеристика масштаба технологии, определяющая размер используемых полупроводников. Чем меньше значение (измеряется в нанометрах), тем лучше. Нынешний предел — это 5 нм (Apple A14 Bionic, Kirin 9000 и готовящийся к выпуску Snapdragon 875). Маленький техпроцесс позволяет при одних и тех же размерах кристалла разместить на нем больше транзисторов, тем самым увеличив мощность и снизив потребление энергии. Для 2020 минимально допустимым является техпроцесс 14 нм.

Тактовая частота

Показатель, измеряемый в ГГц, отображающий сколько вычислений может произвести процессор и графический ускоритель в единицу времени. В 2020 году флагманские чипсеты предлагают CPU с частотой до 3 ГГц, среднебюджетные решения имеют CPU с частотой до 2,5 ГГц, а бюджетники CPU до 2,2 ГГц. Чем выше этот показатель, тем лучше, но прямой зависимости между тактовой частотой и производительностью нет. Эффект от повышения этого параметра наблюдается только когда один и тот же вид ядер, допустим Cortex-A76, разгоняют до более высоких значений.

Тип и компоновка ядер CPU

В современных чипсетах применяется система кластеризации big.LITTLE. Кластер big отвечает за высокую производительность и в нем применяются тип ядер Cortex-A75, Cortex-A76, Cortex-A77 и т.д. (чем выше число, тем лучше). Кластер LITTLE необходим для выполнения несложных задач, таких как звонки, СМС, социальные сети и т.п. Он использует ядра Cortex-A53 и Cortex-A55 — другие не используются! В итоге получается сбалансированная система с оптимальным энергопотреблением и высокой производительностью.

Однако некоторые производители чипсетов любят поэкспериментировать. Так, Qualcomm использует в Snapdragon ядра Kryo, а Samsung — Mongoose. И первое и второе является кастомизированным решением ядер Cortex-A 50-й и 70-й серий. Также компании отступают и от классической компоновки ядер 4x big + 4x LITTLE, применяя схемы 1 + 3 + 4, 2 + 6 или 2 + 2 + 4.

Что из этого стоит усвоить? Если процессор включает в себя только ядра класса Cortex-A53/A55, то это чип начального уровня. Если имеется минимум 2 ядра Cortex-A 70-й серии, то это чип среднего класса. Остальное — флагманы.

Графический ускоритель (GPU)

В 2020 году актуальными являются видеоподсистемы Adreno и Mali. Adreno используется только в решениях Qualcomm (Snapdragon), а Mali применяется в Exynos, Kirin и Mediatek.

Что предпочтительнее? В последнее время видеоускорители Mali существенно подросли, но до Adreno им все еще далеко. Сказываются не только лучшие инженерные решения, разработанные Qualcomm, но и оптимизация игр, поэтому геймеры предпочитают девайсы на Snapdragon.

Оперативная и пользовательская память

Эти характеристики хоть и имеют прямое отношение к чипсетам, но тип используемой памяти необходимо смотреть непосредственно в параметрах смартфона. Дело в том, что условный Snapdragon 765G поддерживает как медленную память типа eMMC 5.1, так и быструю UFS 3.0. Производители смартфонов ради низкой цены могут экспериментировать с этими параметрами, используя память помедленнее. Для 2020 года актуальными стандартами являются LPDDR4 и выше для ОЗУ, а также UFS 2.0 и выше для ПЗУ.

Баллы в синтетических бенчмарках — что нужно знать

Бенчмарки, если что, это специальный софт, в котором можно посмотреть оценку конкретного процессора на основе множества параметров. И сравнивать его с другими. Здесь работает принцип «чем больше — тем лучше». Но не все так просто, как может показаться, — сейчас объясним.

GeekBench в плане информативности менее эффективен, так как оценивает только производительность процессорной части. С другой стороны, это кроссплатформенный бенчмарк и позволяет сравнить мощность процессора в телефоне с производительностью CPU на компьютере. Зачем это необходимо, не совсем понятно, но факт остается фактом.

Что в итоге?

Возникает вопрос, а что тогда выбрать, чтобы девайс работал быстро и плавно? Отвечаем числами из AnTuTu:

Источник

Учи матчасть. Выбираем смартфон по процессору

Во времена мобильных телефонов, которые были «глупыми» и мало что, по нынешним меркам, умели, особого внимания начинке покупатель не уделял. Бо́льшую важность представляли внешний вид, объем памяти для записи телефонных номеров и SMS, позже — «навороты» в виде браузера, почтового клиента и тому подобные. Может, играла роль престижность модели.

Как это часто бывает, все изменила Apple, выпустив джинна из бутылки — оригинальный iPhone. Он дал начало новой моде на девайсы. Хотя «яблочная» корпорация не была первой в сфере «умных телефонов» (ведь задолго до этого существовали IBM Simon, Nokia 9000 Communicator, Qualcomm pdQ 800 и другие), именно она смогла популяризовать направление — своим подходом, созданием должного образа и, что самое главное, экосистемы.

В бой ринулись многие, дав толчок развитию технологий, позволяющих нарастить мощность «телефонов» нового поколения — смартфонов в том виде, в котором мы привыкли их видеть. Постепенно мобильные устройства стали походить по своей производительности и возможностям на компьютеры, поэтому ожидания и требования к ним возрастали.

Сегодня рынок устоялся, основных игроков, выпускающих мобильные процессоры, не так много, к тому же они используют решение одной компании Аrm, подстраивая его под себя. Расскажем простыми словами, что это за зверь — мобильный процессор. А позже перейдем к другим компонентам смартфонов.

Коротко, о чем пойдет речь:

Мобильный процессор, но правильнее — SoC

В отличие от домашнего компьютера, смартфон использует несколько иную логику: в случае с умными мобильниками процессором часто называют всю «систему на чипе» — SoC (System-on-a-Chip), или «систему на кристалле». Это набор компонентов, которые выполняют основные функции смартфона — от обработки данных, поступающих из всех источников, до подключения к беспроводным сетям и вывода картинки на экран.

То есть SoC — это собственно вычислительный процессор (CPU), «видеокарта» (GPU), модемы (3G, 5G и тому подобные), модули беспроводной связи (Wi-Fi, Bluetooth) и что угодно еще, но мы будем говорить именно о «процессоре», то есть об основном вычислительном компоненте. Отметим, что существуют и раздельные решения, когда тот или иной компонент не интегрирован, однако основной путь — «все вместе».

Какие мобильные процессоры самые-самые? Сейчас к актуальным и топовым относятся: Apple A13 Bionic для iPhone, Snapdragon 855 и 855 Plus для большинства Android-смартфонов, Helio G90, Exynos 990 для смартфонов Samsung, Kirin 990 для Huawei и Honor. Хотя те, что постарше на год-два, не особенно хуже, и средний юзер не ощутит разницы в производительности от слова «вообще».

Многоядерность, тактовая частота

Все адекватные производители смартфонов используют сегодня решения с многоядерными процессорами. Многоядерность позволяет эффективнее утилизировать ресурсы.

«Многоядерность — это плюс и минус одновременно»

Появляется возможность одновременного выполнения нескольких заданий (работа приложений в фоне). Кроме того, в одном CPU обычно компонуются как менее производительные ядра, так и более производительные с разной тактовой частотой. В восьмиядерном процессоре это могут быть «наборы» 4+4, 4+3+1 или другие в зависимости от производителя процессора и требований заказчика.

Нужно набрать SMS или посмотреть список дел? Задействованы «слабые» ядра с низкой частотой, нагрузка на батарейку минимальная. Запустили игру? Включились «сильные» ядра, аккумулятор стал активнее терять заряд. В жизни это означает, что один и тот же смартфон в руках мобильного геймера или любителя поснимать видео в 4K продержится часов пять, а у предпочитающего только звонки и SMS — двое суток.

Многоядерность — это плюс и минус одновременно. Наличие разных инструментов (ядер) позволяет сделать смартфон универсальным для разных задач. Но в то же время нужно научить их работать правильно со всеми приложениями, а это получается не всегда. Что выливается в проблемы, например, с производительностью (система не понимает, что нужно включить производительные ядра, и все «тупит») или утечкой энергии (работает все на максимуме, аж дым идет, когда не надо).

Ядра бывают разные

Производители смартфонов используют ядра (архитектуру), разработанные в компании Arm. Дизайн чипов при этом проектируют отдельно: Apple делает свое, Samsung, Huawei, Qualcomm и MediaTek — свое.

Одно и то же ядро (например, Cortex-A77 — самый актуальный вариант) может работать на разной частоте в зависимости от устройства и собственной модификации. Ядра объединяют в кластеры — те самые «наборы».

От дизайна зависит, сколько может быть ядер в одном кластере. Общее количество ядер в одном процессоре Android-смартфона обычно составляет восемь (в самых свежих iPhone — шесть).

«Количество ядер не указывает на производительность смартфона»

big.LITTLE, в свою очередь, расшифровывается просто: есть ядра более производительные (big) и менее производительные (little). Смартфон должен обеспечить плавное переключение на лету между кластерами в зависимости от задач, выполняемых мобильником. Это сложно и иногда работает со сбоями. Логика инженеров Apple и их возможности немного иные. Также есть и другие нюансы, объективно выделяющие «яблоко» из остальных (часто ли вы видели тормозящий iPhone?).

В качестве примера приведем флагманский процессор Snapdragon 855+ для Android-смартфонов. Он использует чип с одним высокопроизводительным ядром до 2,84 ГГц, двумя производительными до 2,42 ГГц, построенными на базе Cortex-A76 (они же кастомные Kryo 485 Gold и Kryo 485 Gold Prime), и четырьмя энергосберегающими до 1,8 ГГц на базе Cortex-A55 (Kryo 485 Silver). Итог — три кластера под разную интенсивность работы.

И, как мы видим, ядра, базируясь на одной архитектуре, имеют модификации, что отражается на их тактовой частоте.

Еще один момент: количество ядер не указывает прямо на производительность смартфона. Поэтому восемь слабых ядер уступят компоновке из четырех мощных и четырех малопроизводительных.

Важно также, как производитель позиционирует смартфон. Поэтому заморачиваться по поводу того, какой процессор установлен в свежем флагмане, особенно не стоит: наверняка там будет адекватное решение (актуально для зарекомендовавших себя брендов).

Какие-то нанометры

«У вас будет 7-нанометровый процессор!» Речь о размерах транзисторов, из которых «собран» CPU. Чем меньше цифра, тем в теории лучше. Когда-то в смартфоны устанавливали 64-нанометровые процессоры, сейчас мейнстримом становится 7 нанометров, однако есть также 8-нанометровые, 10-нанометровые и более «крупные» для смартфонов подешевле и постарше.

Представьте, что на одну и ту же площадь можно установить больше маленьких транзисторов, повысив тем самым общую вычислительную мощность. К тому же они нагреваются меньше, что позволяет еще больше увеличить производительность.

К примеру, 7-нанометровый чип будет производительнее 14-нанометрового при том же напряжении на четверть или таким же по производительности при вдвое сниженном напряжении (и батарея сядет позже).

Но есть нюанс, связанный с маркетингом (куда без него): производители могут использовать разные способы подсчета нанометров и производительности, так что эти цифры носят отчасти условный характер, из-за чего прямое сравнение возможностей процессоров от разных компаний не всегда возможно.

Троттлинг

Обычно троттлинг означает чрезмерный нагрев процессора, после которого тот снижает частоту и заметно теряет в производительности. Это механизм защиты, придуманный для того, чтобы сохранить целостность CPU в критической ситуации. Отчего случается «плохой троттлинг»?

«Если система отвода тепла не продумана, гигагерцы не помогут»

Например, из-за желания производителя смартфона «разогнать» ядра процессора, не обеспечив эффективного охлаждения и/или не проведя оптимизацию ПО и других «железных» компонентов. Или чтобы набрать больше баллов в тестах, рекламируя свой телефон как «самый мощный». А еще из-за желания вендоров идти по грани, удерживая максимальную производительность долгое время. По большому счету троттлинг в смартфонах неизбежен, но с ним можно управиться, и чем труднее процессору добраться до точки кипения, тем он эффективнее.

В спецификациях к мобильнику можно заявить о частоте в 2,5 ГГц на все восемь ядер, производительность будет «доказана» в синтетических тестах. В реальности же смартфон не будет справляться с играми или тяжелыми приложениями: первые пару минут все будет хорошо, затем последует сильный нагрев из-за попыток CPU выдавить из себя условные 2,5 ГГц, появятся «фризы», «тормоза», аппарат будет неприятно горячим и станет бесполезным — если система отвода тепла не продумана, а ПО работает плохо.

Источник