Уроки про смартфони. Урок 4: Що ви знаєте про процесори?

Сьогодні ми поговоримо про мобільні процесори. Це найважливіша частина будь-якого електронного пристрою. Саме процесори роблять телефони «розумними» смартфонами.

Як і процесори для комп’ютерів, мобільні чіпи пройшли довгий шлях еволюції від плат с багатьма деталями, мікрозбірок, дискретних мікросхем до сучасних мініатюрних деталей, які є комп’ютерами на кристалі.

Так чи інакше, процесор завжди складався з декількох основних частин: арифметичний обчислювач, пристрій вводу, пристрій виводу, сховище даних і шина – провідник, який ці частини зв’язував.

Зараз все це стало можливим розташувати на одній площині мікроскопічних розмірів, але суть від цього не змінилася, лише додалося багато нових пристроїв.

Зокрема, в смартфоні пристроями вводу є датчики, сенсори, матриці камер, мікрофон і екран. Пристроями виводу є екран, динаміки. Універсальними пристроями, що працюють на вхід и вихід даних є чіпи бездротових з’єднань і таке інше.

Щоб зосередити управління усіма процесами в смартфоні зараз випускають так звані «Системи на чіпі» (SoC). І коли кажуть про, наприклад, Snapdragon 630, або MTK P20, мають на увазі саме SoC, а не один процесор, хоча й дають їй таку назву.

Насправді така система складається з центрального процесора, який у свою чергу має декілька обчислювальних ядер. Ядра центрального процесора можуть мати різну архітектуру і відповідно, по різному називатися. Наприклад, назвою архітектури, або виробника, що тримає патент на неї (ARM, Cryo, Intel Core та ін.), і номеру розробки (наприклад, ARM Cortex A9).

Центральний процесор може  мати декілька ядер різних версій, наприклад, чотири ядра Cortex A73 та чотири ядра Cortex A53. Вони відрізняються частотою.

Тактова частота ядер – це кількість обчислень ядра на секунду.  Загальна частота залежить також від частоти шини, яка є засобом передачі даних.

Окрім центрального процесора у системі на чипі також є графічний сопроцесор, так званий GPU. Він окремо від центрального процесора обчислює положення, колір я яскравість кожної крапки на екрані, в результаті чого ми бачимо зображення.

До них додається модем, шо відповідає за зв’язок, чіпи бездротових з’єднань: Wi-Fi, GPS, NFC, RF та ін. Також у системі є чіпи пам’яті, в яких зберігаються дані кешу, чіп обчислення аудіо, та іншої інформації.

Ядра ЦП і допоміжні чіпи не  є кристалом, що з’єднаний з ніжками металевими стрічками шин. Це дуже складні системи з мільйонів транзисторів, резисторів, діодів, конденсаторів, що розміщені на дуже маленькому просторі кристалу кремнію. І ось тут ми зустрічаємо ще один термін: нанометровий техпроцес.

Це означає роздільну здатність фото-літографічного процесу, за допомогою якого створюється насадження полімерних деталей на кремнієву основу. Простіше кажучи, це розмір одного транзистора, чи іншого елемента. Менше число нанометрів – більше елементів можна помістити на основу, процесор буде меншим за розміром, або потужнішим при тому ж розмірі.

Спочатку це значення дорівнювало 3 мкм (метр у мінус шостому ступені), потім стало вимірюватися у нанометрах (метр у мінус дев’ятому ступені).

Зараз Apple, згідно чуткам, випускає процесор А11 за технологією 10 нм.

Гарно це чи погано? Який процесор обрати?  Не завжди найменший розмір означає найкращий процесор.
Але треба віддати належне технічному прогресу, сучасні процесорі є найкращими за багатьма показниками.

Який процесор швидший – чотириядерний з максимальною частотою ядер 2 ГГц, чи восьмиядерний з частотою 1,4 ГГц?

Все залежить від задач, які ці процесори отримують. Згадаємо стару іграшку, де вовк ловить яйця у корзину.

Уявимо, що вовк – це ядро, а зловлені яйця – це виконані обчислення.

Чотири вовка можуть зловити більше яєць, що падають швидше, але вісім вовків зловлять все одно більше, тому що можуть постати такі завдання, на які вовків, тобто ядер, не вистачить і доведеться деяким задачам чекати, поки якесь з ядер звільниться, щоб взятися до роботи. На практиці, це означає, що якийсь процес «пригальмує» на системі з меншою кількістю ядер.

У сучасних процесорах використовується дуже дотепна технологія комбінування «швидких» ядер, які стають до роботи під час пікової напруги (наприклад, коли власник смартфону вирішить пограти у «важку» гру), і «повільних», які обслуговують буденні завдання.

Такі процесори є найстабільнішими і дуже гарно економлять енергію завдяки розподіленій роботі.

Чи можна розганяти мобільні процесори?

Ентузіасти комп’ютерних систем часто «розганяють» процесори, підвищуючи напругу живлення, що призводить до підвищення частоти і продуктивності процесора. Але це іноді призводить до перегріву чіпа, падіння його продуктивності і руйнування від високої температури.

В мобільних процесорів інша біда. По-перше, їх не можна розігнати більше, ніж на 20% від номінальної частоти. По-друге, при неконтрольованому розгоні, процесор починає споживати дуже багато енергії і «садить» батарею. Це може призвести до її нагрівання і руйнування. Приклад – нагрівання смартфона при виконанні «важких» завдань.

Тому краще не експериментувати, якщо не можете контролювати процес.

Який процесор краще?

Це дуже суб’єктивне питання. Процесори одного рівня часто не дуже відрізняються один від одного. Принаймні, звичайний користувач не помітить затримку у одну соту секунди у відкритті великого зображення, або появлення хроматичних аберацій у два мікрони в динамічній грі.

І інновації не завжди працюють як треба.

Але, буває, і виводять вироби на рекордний рівень. Ось, наприклад, дотепне рішення тайванських майстрів, що зробили десятиядерний процесор MTK Helio x20.

Вони розклали ядра у три «корзини», з’єднавши три кластери швидкою шиною. І це спрацювало: довго конкурентів цьому процесору не було. Аж поки не з’явився Еппл із своїм 10-нанометровим А11.

Але користувачеві зовсім не треба так глибоко зазирати. Достатньо прочитати специфікації конкретного процесора і багато стане ясно.

Головне – знати назву процесора і його головні характеристики.

Зараз у власників мобільних пристроїв є вибір. До їх послуг пристроїв, вироблені на основі процесорів головних виробників: американського (з тайванським корінням) Qualcomm, американських Apple (A) та Nvidia (Tegra), тайваньского Mediatek (MTK), корейського Samsung (Exynos), китайських Huawei (Kirin) та Xiaomi (Pinecon) і американського Intel.

Кожен з виробів цих вендорів має свої особливості. Наприклад, MTK Helio x20 легко долає у синтетичних тестах свого конкурента Snapdragon 820, але все має свою ціну – він споживає більше енергії.

Новий процесор Apple A11 наразі є лідером у продуктивності, але вироби на його основі традиційно мають високу ціну.

Для визначення можливостей процесора, треба дивитися на архітектуру (систему ядер), та їх частоту. Також треба дізнатися, який відеочіп стоїть у цьому SoC. Найновіші – кращі.

Важливим покажчиком є можливості модема, і його категорія швидкості передачі даних.

Також у специфікаціях процесора завжди вказано, яку роздільну здатність екрану і камер від підтримує. Це теж дуже важливо, більш важливо, ніж є в нього NFC чіп, чи ні.

І наостанок, при виборі процесора, треба дивитися результати синтетичних тестів – починаючи від AnTuTu і закінчуючи   GFXBench.

Високі результати цих тестів не завжди означають, що процесор кращий, але дають можливість оцінити його потужність і обчислювальні можливості.

Також варто дивитися огляди смартфонів, їх автори, навіть не бажаючи цього, часто дають корисні відомості про швидкість, економічність і стабільність процесорних систем.

Ось і все на сьогодні. Як терміни щодо процесорів ви ще знаєте, а ми забули про них розказати?

 

0
Немає коментарів. Ваш буде першим!