Для чего нужен процессор в смартфоне

За что отвечает процессор в вашем смартфоне

Очень часто при выборе смартфона многие не обращают внимание на процессор, а ведь он очень важен. Вы смотрите на экран, фотографируете, слушаете музыку, печатаете сообщение другу или отправляете SMS — за всё это прямую ответственность несёт процессор. Так давайте же поймём, чем данная аппаратная часть так важна и за что же она отвечает.

Snapdragon 865 — процессор нового поколения от Qualcomm

Не так давно были представлены процессоры Snapdragon 865, Snapdragon 765, Apple A13 Bionic, Exynos 990 и Kirin 990. Это процессоры нового поколения, которые будут устанавливаться во все смартфоны 2020 года. Производители нам говорят, что они стали мощнее, производительнее. Но что понимается под этим словом? Ассоциация с тем, что игры будут иметь более привлекательную графику и работать быстрее, не очень полна. Конечно, это одна из главных целей, но, увы, есть много других причин ценить процессор вашего аппарата.

Какие процессы контролирует чипсет/процессор?

Центра́льный проце́ссор (ЦП; также центра́льное проце́ссорное устро́йство — ЦПУ; англ. central processing unit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок, либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.

Внутри чипсета располагается ряд важнейших компонентов смартфона. Основным можно назвать ЦПУ — именно он отвечает за все вычисления и работает с памятью устройства. Далее по важности можно выделить графический чип, который отвечает за обработку информации и её преобразования в формат, пригодный для отображения на экране смартфона. Мобильным процессорам свойственно иметь ISP-чип отвечающий за обработку изображений, поступающих с камер устройства.

Также процессор с недавнего времени стал включать в себя AI-чип, который отвечает за обработку вычислений, связанных с машинным обучением (нейросетями). В чипсет также встраивается модем, основная задача которого — обеспечить качественную связь и быстрый интернет. Ну и, конечно, звуковой чип, от него напрямую зависит качество звука.

Чего стоит ждать от процессоров в 2020 году?

Процессоры 2020 года станут мощнее

Зная модель процессора пользователь может примерно понимать не только возможности, связанные со скоростью работы устройства, но еще и то, какую камеру аппарат может получить и какого качества могут быть снимки. По модели процессора можно понять максимально поддерживаемую оперативную память. Всё это позволяет еще на этапе анонса процессоров примерно понять, какими возможностями будут обладать устройства нового поколения.

Так, например, Galaxy S20, по слухам, получит камеру на 108 Мп, но это, как вы заметили, не предел. ЖДём 200-Мп решения? Предлагаем обсудить этот вопрос в нашем Телеграм-чате.

Проблемы, с которыми сталкиваются производители

Главной проблемой процессоров является тепловыделение/энергопотребление. Как правило, речь идёт о цифре в 5 Вт. Каждый год производители придумывают способы увеличить мощность чипсета, чтобы при этом не увеличилось его пиковое тепловыделение. Не так давно начали прибегать к использованию тепловых трубок, так как 5 Вт всё же больше показателей старых процессоров. Например, тепловыделение Snapdragon 800 составляет 3 Вт.

Многие приобретают старые устройства на флагманских процессорах по той же цене, что и новые аппараты на современных чипсетах. Как правило, новые телефоны оказываются слабее прошлогодних флагманских решений. Однако стоит учитывать, что новые чипсеты предлагают более быструю скорость Интернета, лучшую обработку изображения камеры, более качественный звуковой чип. Поэтому не всегда прошлогодние флагманы лучше новых среднебюджетных аппаратов, и это стоит учитывать при выборе устройства.

Источник

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

На что способен процессор в смартфоне? Возможности, о которых мы даже не задумываемся

Что такое процессор в смартфоне? «Ну, это чип, отвечающий за производительность выполнения операций» — приходит на ум самый простой и очевидный ответ. Он правильный, но процентов на десять. Рассказываем, почему.

Высокая конкуренция в мобильном сегменте привела к поразительным темпам развития процессоров, и от поколения к поколению они не только увеличивают производительность и снижают потребность в энергии, но также поразительно быстро расширяют функциональность наших устройств. Графика лучших мобильных игр, просмотр 4K HDR видео на смартфоне, качество съемки фото и записи видео, бескомпромиссная защита данных, функции, связанные с машинным обучением и искусственным интеллектом, стоящие уже на пороге скорости передачи данных в сетях 5G — все это о процессорах.

Ядра: производительные, экономичные, графические, интеллектуальные

Мы привыкли к слову «процессор», подразумевая системы на кристалле, такие как Exynos 990 в флагманских смартфонах Samsung. На самом деле мобильные процессоры устроены куда сложнее и не ограничиваются ядрами центрального процессора для вычислений. Архитектура мобильных чипов предусматривает наличие эффективных ядер с высокой частотой и значительным энергопотреблением для ресурсоемких операций, а также более медленных и экономичных ядер для нетребовательных задач и фоновых процессов. С ними соседствуют графические ядра GPU, которые дают возможность запускать на смартфонах такие зрелищные игры как Call of Duty Mobile или Vainglory и даже играть в компьютерные хиты прошлых лет типа GTA или Max Payne. Но связка вычислительных и графических ядер — это еще не все.

В чипе есть сигнальный процессор DSP для обработки изображения с камеры. При нажатии кнопки спуска затвора за доли секунды в нем происходят десятки тысяч операций — а в итоге мы получаем снимок настолько высокого качества, что это идет вразрез законам оптики. С недавних пор добавились ядра NPU для работы систем машинного обучения и искусственного интеллекта. Даже если не вникать в их практическое применение, это уже звучит как небольшое технологическое чудо. Наконец, частью мобильного процессора в нашем нынешнем его понимании являются изолированные сверхзащищенные модули для самых чувствительных данных. Те самые, которые хранят биометрию, связки логинов и паролей, обеспечивают сохранность платежной информации и даже могут превратить смартфон в неприступный бастион, полностью зашифровав его память, и сделают это без потери производительности.

Зачем искусственный интеллект появился в смартфонах, как он используется и почему это важно

C недавних пор с ядрами центрального процессора и графической подсистемы в мобильных чипах начали соседствовать нейронные со-процессоры, используемые для аппаратного ускорения алгоритмов искусственных нейронных сетей, компьютерного зрения, распознавания голоса, машинного обучения и других методов искусственного интеллекта. Лучше всего AI технологии сейчас представлены в мобильной фотографии.

Сочетание двух ядер NPU с цифровым сигнальным процессором дает возможность совершать до пятнадцати миллиардов операций в секунду, как следствие, процесс работы алгоритмов незаметен для пользователя, но результат видно очень хорошо. А вообще, эти технологии и их работе на аппаратном уровне находятся в самом начале своего пути развития, так что хоть и нельзя преуменьшать важность мобильной фотографии, но в будущем мы наверняка увидим еще больше захватывающих сценариев использования NPU.

Нам давно хватает мощности процессоров, зачем им постоянно превосходить себя

Далеко в прошлом остались КПК, коммуникаторы и смартфоны, в обзорах которых непременно фигурировал абзац текста с ответом на вопрос, будет ли устройство подтормаживать при выполнении базовых задач типа анимаций интерфейса и запуска приложений. Вопрос производительности мобильных процессоров не встает уже больше десяти лет, но это вовсе не означает, что пришло время остановиться в развитии. Во-первых, гонка за повышение мощности чипов идет одновременно с работой над снижением их энергопотребления. И два эти показателя тесно между собой связаны. Кроме того, смартфоны сейчас стали настолько дружелюбными к пользователям, что не всегда мы осознаем потребность в производительности у процессов, происходящих в фоне и без прямого участия со стороны человека.

Но существуют и более требовательные задачи, что лучше всего видно на примере ориентированной на продуктивность линейке Galaxy Note. Использование стилуса и рукописный ввод, многозадачность с одновременной работой даже требовательных программ, режим Dex с десктопным пользовательским опытом и работой с приложениями на большом экране.

Еще выше качество графики, еще меньше задержек

В графических ядрах тоже идет постоянный поиск баланса между производительностью и энергоэффективностью. Exynos 990 оснащен графическим процессором ARM Mali G77 MP11 и благодаря новой архитектуре Valhall он стал до 20% быстрее, но в то же время экономичней. А в сочетании с приростом мощности CPU и поддержке быстрой оперативной памяти LPDDR5 качество графики очень заметно улучшается, повышается плавность картинки даже в самые динамичные моменты геймплея, сокращается время ожидания при загрузках.

Кроме того, на уровне процессора реализована поддержка экранов с высокой частотой обновления — до 120 Гц. На практике это обеспечивает значительно более плавную отрисовку всех движений на экране, а главное, поддерживается некоторыми разработчиками в играх. Например, частота обновления 120 Гц доступна в Dead Trigger 2, BADLAND, Temple Run 2, C.A.T.S., Subway Surf, UNKILLED, Rayman Adventures и других играх, где можно увидеть все возможности связки топового дисплея и флагманского процессора.

Вычислительная фотография — новая реальность

Опираясь только лишь на законы оптики, качество мобильной фотографии и возможности съемки видео в какой-то момент должны были упереться в физические размеры устройств. И при этом остаться на неудовлетворительном уровне. В смартфонах небольшие объективы, сквозь которые проходит мало света, и крошечные матрицы, на которые этот свет попадает. А мы, тем временем, как само собой разумеющееся ждем от флагманского смартфона возможность делать качественные фото с зумом, записывать видео с рук и не думать о тряске, фотографировать ночью при минимальном количестве источников света. При этом результат не просто нам нравится, зачастую он превосходит компактные камеры, лучше оснащенные с точки зрения оптики, но лишенные возможностей обработки изображения, которые дает мобильный процессор.

Связка нейропроцессора (NPU) и процессора обработки изображений (ISP) в Exynos 990 проводит колоссальное количество операций, часть из которых происходит еще до нажатия кнопки съемки, а часть — в момент и сразу после. Это дает возможность автоматически подбирать параметры съемки, адаптированные к конкретному объекту. Например, определяя лицо в кадре, искусственный интеллект автоматически корректирует сцену в соответствии с условиями освещения и тоном кожи человека. Процессор обработки изображений также предлагает алгоритмы для уменьшения шума, улучшения текстур и устранения артефактов по краям изображения. Кроме того, алгоритмы собирают информацию из соседних пикселей в один для улучшения качества, склеивают несколько изображений с разной экспозицией, чтобы получить больше информации о цвете в самых темных и светлых частях картинки, нивелируют дрожание рук при съемке, повышают контурную резкость, делают цвета более яркими. Все эти операции и те удивительные результаты, которые мы получаем на смартфоне, получили название «вычислительная фотография» и они не были бы возможны без постоянного развития процессоров.

Процессор как цифровой бастион

С тем количеством информации, которую хранят наши смартфоны, непозволительно игнорировать вопрос безопасности. А когда речь идет о самых чувствительных данных, в дело вступают не только программные, но также и аппаратные инструменты защиты на уровне архитектуры процессора. Они позволяют надежно защитить определённую часть данных, всю память устройства, предотвратить возможность программного взлома и аппаратного при физическом доступе злоумышленника к смартфону.

Например, в Exynos 990 используется механизм шифрования DRAM с улучшенной защитой и повышенной скоростью доступа к данным. Реализована защита от клонирования памяти, генерирующая ключ на основе уникальных параметров каждого чипа. Есть отдельное хранилище iSE, функционирующее отдельно от среды операционной системы. Последнее, например, используется для биометрии и платежной информации — того, к чему ни при каких условиях не должно быть доступа у злоумышленника.

Мобильные чипы завтрашнего дня

Чего ждать от новых поколений Exynos и развития рынка мобильных процессоров в целом? Из самого очевидного, это будет продолжение роста производительности и повышение энергоэффективности. Как следствие, мы увидим дальнейшее улучшение качества съемки, новые возможности мобильных приложений, лучшую графику в играх. Едва ли снизится внимание к вопросам безопасности и защиты данных.

Но больше всего усилий наверняка будет связано с ростом производительности, а может, даже количества ядер NPU для развития машинного обучения и искусственного интеллекта, а также все связанное с сетями 5G. А уж какое этому будет практическое применение — узнаем в ближайшем будущем. Наверняка, мобильные процессоры еще не раз смогут нас удивить

Источник