что такое мобильный процессор

Процессоры в мобильных гаджетах — какие бывают и что лучше

Содержание

Содержание

На рынке десктопных процессоров все достаточно понятно — здесь лидер ство 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 лидер ов 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

Мобильные процессоры. Вводная часть

Версия архитектуры

Следующей характеристикой (идём от большего к меньшему) мобильного процессора является ядро. Именно используемое в том или ином чипе ядро и определяет производительность, энергопотребление и тактовую частоту процессора. Компания ARM разрабатывает ядра серии Cortex, но сторонним производителям процессоров ничего не мешает использовать собственные. Так, например, поступают компании Qualcomm (ядра Krait) и Apple (ядра Swift).

Раз уж мы заговорили о ядрах, здесь же стоит упомянуть и о количестве ядер в процессоре. В одном процессоре, которые можно найти в современных коммуникаторах, могут быть объединены 2 или 4 одинаковых ядра. Это делается для увеличения скорости работы девайса за счёт распараллеливания выполняемых процессов. То есть, задачи, требующие высокой производительности, можно выполнять не в одном процессе, а в нескольких. Такая возможность должна быть предусмотрена разработчиком и используется в некоторых приложениях, как, например, трёхмерные игры или программы для обработки видео. Если же программа сама по себе не поддерживает многопоточность и не требует больших ресурсов, то неиспользуемые ядра просто-напросто отключаются для экономии заряда батареи. Иногда с этой же целью используется пятое ядро-компаньон для самых неприхотливых задач, вроде работы устройства в спящем режиме или при проверке почты.

Тактовая частота

Конечно, на этом полный список характеристик любого процессора не заканчивается, но оставшиеся слишком специфичны для того, чтобы их было необходимо знать каждому пользователю.

Графические ускорители

Компания ARM разрабатывает GPU серии Mali, но сторонним производителям чипов ничто не мешает использовать собственные графические ускорители. Так поступает, прежде всего, компания Nvidia, которая делает ставку именно на GPU при позиционировании чипов Tegra. В качестве другого примера можно привести крупнейшего производителя SoC, компанию Qualcomm, в процессорах которой используются графические ускорители серии Adreno.

Особенности процессоров в разных ОС

В настоящее время всё описанное выше многообразие процессоров можно найти, прежде всего, в коммуникаторах под управлением Android OS. Эта операционная система является открытой, то есть, любой производитель может использовать её в любых устройствах. Поэтому и применяться в Android-устройствах могут как сверхбюджетные одноядерные процессоры малоизвестных компаний с рабочей частотой ниже 1 ГГц, так и ультрамощные четырёхъядерные чипы (причём, ARM утверждает, что это ещё не предел) с частотой выше 2 ГГц (такими будут процессоры Qualcomm Snapdragon 800). Похоже, что подобная ситуация будет складываться в дальнейшем и с новыми ОС вроде Canonical Ubuntu или Mozilla Firefox OS, чей исходный код также доступен всем желающим.

Особняком стоят операционные системы Apple iOS и Blackberry OS. Компании Apple и Blackberry разрабатывают эти ОС только для собственных устройств и планомерно увеличивают их производительность в соответствии с реальными потребностями. В результате, современные трёхмерные игры идут с максимальным качеством графики на процессорах, которые в случае с Android OS считались бы решением для среднего сегмента. Пользователи указанных операционок, в свою очередь, не задумываются о мощности используемых чипов, зная, что покупая последнее устройство в линейке не будут испытывать проблем с производительностью.

Производители процессоров

Тем не менее, сбрасывать со счетов другие компании было бы глупо. Основным конкурентом Qualcomm является Nvidia, разрабатывающая процессоры из линейки Tegra, направленные на игровую производительность. Такие чипы действительно имеют определённое преимущество перед другими в современных трёхмерных играх, но, вместе с тем, обладают и некоторыми недостатками и, фактически, являются менее универсальными.

Не слишком популярна на западе, лидирующие позиции в Китае занимает компания MediaTek, чьи процессоры используются как в бюджетных, так и топовых китайских смартфонах. По производительности они обычно уступают чипам компаний, ориентированных именно на западный рынок, но, вместе с тем, стоят гораздо дешевле. В отдельную группу можно вынести такие компании как Samsung (Exynos), Huawei (HiSilicon) и Apple, которые разрабатывают процессоры для собственных устройств (хотя Samsung, к примеру, продаёт чипы и некоторым сторонним производителям). Причём, если говорить об Android-устройствах, то в синтетических тестах процессоры Samsung иногда оказываются быстрее чипов Qualcomm. Конкуренция в этой сфере очень высока, и некоторые производители, не выдержав её, уходят с рынка. Так, например, поступила компания Texas Instruments, выпускавшая чипы OMAP. Одним из последних известных гаджетов, использующих такой процессор, можно считать Google Glass.

Конечно, производством ARM процессоров занимаются и другие компании, например STMicroelectronics, но среди процессоров в коммуникаторах и планшетах обычно можно встретить продукцию именно указанных поставщиков.

Заключение

Несмотря на то, что ARM является многопрофильной архитектурой, свою популярность она обрела именно в мобильных устройствах, где требуется низкое энергопотребление, в том числе в коммуникаторах и планшетах. Но если компания ARM Limited, занимающаяся разработками в этой области, фактически, является монополистом, то между производителями, создающими процессоры по лицензиям ARM, ведётся непрерывная борьба. Впрочем, это не мешает некоторым компаниям её успешно игнорировать и просто выпускать качественные чипы для своих устройств. Если вы решили при выборе гаджета смотреть на используемый процессор, то помните, это имеет смысл делать не со всеми операционными системами. К тому же, кроме чипов, имеется множество других характеристик, отличительных для каждого сегмента устройств, но при выборе флагманского коммуникатора действительно можно обратить внимание именно на используемый процессор. В этом материале мы обсудили основные характеристики мобильных чипов и лишь поверхностно коснулись предложений различных компаний. Тем не менее, такие гиганты как ARM и Qualcomm заслуживают более подробного рассказа, и мы обязательно уделим им внимание в ближайшее время.

Источник

Зачем смартфону мощный процессор?

Содержание

Содержание

Бытует мнение, что современные бюджетные смартфоны, или, во всяком случае, часть из них, отлично справляются практически со всеми задачами, гарантируя высокую производительность. А переплачивать за устройство с мощным процессором, якобы, нет никакого смысла. Но насколько верно такое утверждение? Что такого может сделать флагманский смартфон, чего не сможет бюджетный?

Для того чтобы ответить на эти вопросы, нужно будет не только разобраться в том, какие сценарии использования доступны для современных мобильных устройств, но еще из каких компонентов состоят чипсеты.

Что представляют собой современные мобильные процессоры

Хотя смартфоныв наши дни и позволяют запускать игры, читать и редактировать документы, а также делать массу других операций, но в отличие от системного блока компьютера, в котором пользователь может заменить любые компоненты, в смартфонах и планшетах все построено вокруг процессора и является его неотъемлемой частью.

По сути, мобильный процессор представляет собой однокристальную систему, в которой уже присутствует видеочип, а также различные модули и датчики. На набор функций частично может повлиять производитель, который, к примеру, вправе добавить дополнительные датчики или увеличить количество оперативной и встроенной памяти. Но пользователю уже придется мириться с тем, что есть внутри смартфона, а о возможности апгрейда придется забыть.

Производство мобильных процессоров устроено таким образом, что каждый год выходят новые модели чипов, но далеко не всегда среднестатистический пользователь видит разницу, к примеру, между текущим флагманским процессором, и моделью, которая была самой мощной и технологичной в предыдущем поколении. Но стоит более детально разобраться в вопросе, как выяснится, что разница есть буквально во всем.

Какие процессоры являются мощными

Как кажется поначалу, здесь все предельно просто — чем больше ядер и чем выше их частота, тем мощнее процессор и больше возможностей он предоставляет для пользователя. Если ориентироваться только на эти цифры, может показаться, что часть смартфонов даже мощнее некоторых ПК. Однако многое зависит от архитектуры ядер, а также от графики, которая является составной частью однокристальной системы наряду с процессором.

К примеру, популярные нынче в бюджетном сегменте процессоры только с ядрами Cortex-A53 будут уступать в производительности аналогам с ядрами Cortex-A75 или тем более A76, даже если окажется, что частота последних будет меньше. Но и тут есть подводные камни. Сравним популярные бюджетные чипы MediaTek Helio P22 и Snapdragon 439.

Чип от MTK обладает такими же ядрами, что и продукт от американской компании Qualcomm, но частота чуть выше именно у китайского процессора. Кажется, что Helio P22 предпочтительнее, тем более, что он выдает порой больше баллов в популярных синтетических тестах производительности (к примеру, в Antutu), но, запустив любую игру, сразу ощущаешь, что Snapdragon 439 ведет себя гораздо лучше и стабильнее в плане просадок кадров. Почему же так выходит? А потому, что иногда важнее то, какой видеочип используется в связке с процессором. Есть мнение, что под графику Adreno, используемую Qualcomm, игры и некоторые приложения оптимизированы куда лучше, чем под Mali.

Поспешных выводов из этого делать не следует, так как во флагманских смартфонах тот же Mali отлично справляется с любыми играми, и во всех случаях рассматривать нужно определенные модели процессоров, или, точнее, однокристальных систем.

Игры и приложения

Современные тяжелые игры имеют свойство развиваться в графическом плане, а кроме того в их настройках можно встретить несколько пунктов, позволяющих выбрать тот или иной уровень графики. Со временем могут появляться и новые режимы с улучшенной графикой, а на не слишком мощных мобильных устройствах свежие версии игр и приложений могут банально начать тормозить из-за слишком низких показателей кадров в секунду. Некоторые игры и вовсе не запускаются на смартфонах и планшетах с бюджетными процессорами. Поэтому важно, чтобы в устройстве было как можно более мощное железо, которое могло бы на несколько лет гарантировать отсутствие различных проблем с запуском софта.

Популярные синтетические тесты производительности тоже не стоят на месте — их разработчики постоянно либо выпускают новые версии софта, либо дополняют уже существующие приложения сложными графическими тестами. Причина такого поведения банальна — старые бенчмарки не способны по полной нагрузить постоянно появляющиеся на рынке новые мощные устройства, и это также указывает на развитие мобильных процессоров. Размер приложений тоже увеличивается — софт занимает в памяти устройства все больше места, а для бюджетных процессоров это может стать серьезной нагрузкой.

Быстрая работа

Именно мощные многоядерные процессоры с большим количеством оперативной памяти делают современные устройства по-настоящему многозадачными. Пользователю попросту уже не нужно себя в чем-то ограничивать — можно запустить тяжелую игру, при этом одновременно ведя запись с экрана, а при необходимости, к примеру, и вовсе дополнительно свернуть приложение youtube, разместив маленькое окошко с видео где-нибудь в углу экрана.

Но если отталкиваться от более реальных и популярных в повседневной жизни задач, то в интернет-браузере получится открыть множество вкладок, а в фоновом режиме появится возможность удерживать множество приложений, мгновенно между ними переключаясь. Это будет востребовано для тех пользователей, кто пользуется большим количеством мессенджеров, но это также актуально и для другого софта.

Качественные фото и видео

Когда речь заходит о мобильных устройствах, да и не только о них, то большая часть пользователей убеждена в том, что чем больше мегапикселей в камере, тем качественнее будет итоговый результат. В некоторых случаях это действительно дает отличную детализацию, но так происходит не всегда. И вовсе не удивителен тот факт, что даже в флагманах 2019 года хоть и присутствует режим съемки, к примеру, в разрешении 40 Мп, но производитель рекомендует в настройках выставлять 16, 13 или даже 10 Мп. И, действительно, не на всех смартфонах можно ощутить разницу между снимками в 40 и 10 МП.

А все дело в том, что сейчас количество мегапикселей не так важно (хотя бывают и исключения), особенно в случае с компактными модулями камер, которые имеют определенные ограничения по сравнению со специализированной техникой. В этом случае на первый план выходит постобработка фотографий, и для качественных снимков нужен не только хороший софт, но и мощный процессор, который сможет максимально быстро создать хороший кадр. Также мощное железо, которое должно работать в связке с быстрой памятью, понадобится для того, чтобы камера поддерживала большое количество режимов, в том числе качественную ночную съемку и запись видео с разрешением 4K при 60 кадрах в секунду.

Навигация и связь

Как правило, именно однокристальная система с мощным процессором и прочими качественными компонентами обеспечивает отличное качество навигации. Выражается это в том, что современные мощные смартфоны по сравнению с бюджетными аналогами могут не только работать со всеми видами навигационных систем (а это, помимо GPS и ГЛОНАСС, еще BEIDOU, GALILEO и QZSS), но и видеть при одинаковых условиях большее количество спутников.

Также железо влияет на скорость так называемого «холодного старта», когда смартфон оказывается без интернета и доступа к различным сетям в том месте, где он раньше не бывал, и перед ним стоит задача определить местоположение только по спутникам.

Качество связи и скорость интернета тоже зависят от компонентов однокристальной системы, а беспроводные модули с развитием технологий могут получать все новые стандарты и кодеки, поэтому мощные процессоры влияют даже на качество звука.

Разрешение экрана

Мощные процессоры позволяют использовать в смартфоне дисплеи с разрешением FullHD и выше, тогда как у бюджетных аппаратов часто максимальный показатель ограничивается разрешением HD+ (1600×720 и ниже). Количество пикселей напрямую влияет на качество изображения, хотя у дисплеев есть еще масса критериев, которые важны для получения хорошей картинки. Существует мнение, что разрешения FullHD более чем достаточно для любого смартфона, но учитывая, что мобильные устройства в будущем наверняка все чаще будут использоваться для погружения в мир виртуальной реальности, а это предполагает нахождение смартфона возле глаз, то в этом случае чем выше разрешение экрана, тем лучше. При этом современные устройства позволяют выбрать пользователю разрешение экрана самостоятельно, так что не стоит бояться слишком сильного сокращения срока жизни устройства от одного заряда.

Энергоэффективность

Самые энергоэффективные решения достаются вначале именно смартфонам с новыми мощными процессорами, а уже потом, спустя какое-то время, можно надеяться на их появление и в бюджетном сегменте. Большую роль для обеспечения энергоэффективности играет техпроцесс, а на конец 2019 года флагманские процессоры обладают размерностью 7 нм, что существенно снижает их площадь и положительно сказывается на уменьшении потребления энергии. С другой стороны, чипы становятся все более мощными, но, за счет наличия энергоэффективных ядер, смартфоны могут работать довольно долго даже при максимальной нагрузке.

Итоги

Вне зависимости от вариантов использования мощные процессоры смартфонам без сомнений нужны. В том числе благодаря им обычный кнопочный телефон смог эволюционировать в по-настоящему мультимедийное устройство, которое хоть и не может полностью заменить компьютер, игровую приставку, фотоаппарат и прочие девайсы, но делает пользователя максимально мобильным, позволяя ему в кармане держать девайс, способный, так или иначе, решить множество задач. Причем обычно чем мощнее смартфон или планшет, тем быстрее и качественнее можно справиться с поставленными целями — флагманские решения влияют как на скорость интернета, так и на качество навигации и всех других функций. И суждение о том, что мощный чип нужен только для любителей поиграть в игры, необходимо перенести в разряд мифов.

Источник