Краткий экскурс об устройстве процессоров современных смартфонов
Процессор или же чипсет, иначе говоря система на чипе (SoC), неотъемлемая часть любого устройства, будь то робот пылесос или умные колонки. В этой статье мы более подробно разберем, что такое система на чипе, но при этом постараемся рассказать так, чтобы было понятно любому рядовому пользователю.
На рынке мобильных устройств существует десятки различных процессоров. И это не привычные процессоры, которые устанавливаются в ПК. SoC или же система на чипе содержит в себе память, различные блоки обработки, модемы и многое другое и все это распаяно на одной небольшой плате.
Система на чипе — сердце вашего смартфона
Подобная схема объединения важных компонентов на одной печатной плате значительно помогает в удешевление производства смартфона, а также способствует наилучшему энергопотреблению. К процессору (SoC) впоследствии подключаются остальные компоненты смартфона.
Приведу небольшой список модулей, которые установлены в системе на кристалле.
Процессоры в смартфонах. Как отличить и какой лучше?
- Центральный процессор (ЦП) — «сердце» SoC. Выполняет основные инструкции и алгоритмы операционной системы и приложений
- Графический процессор (GPU) — выполняет задачи, связанные с графикой, отрисовка графической оболочки операционной системы, пользовательский интерфейс в приложениях, а также обрабатывают 2D и 3D графику.
- Блок обработки изображений (ISP) — преобразует данные полученные с камеры смартфона в фотографии и видео.
- Цифровой сигнальный процессор (DSP) — выполняет более сложные математические функции, чем центральный процессор. Производит распаковку музыкальных файлов и анализ данных датчика гироскопа.
- Блок нейронной обработки (NPU) — широко применяемый модуль, используемый в смартфонах среднего и высшего сегмента. Служит для аппаратного ускорения работы алгоритмов нейронных сетей, компьютерного зрения, распознавания по голосу, машинного обучения и других методов искусственного интеллекта.
- Видеокодер / декодер — обеспечивает энергоэффективное преобразование видеофайлов и форматов.
- Модемы — преобразует беспроводные сигналы в данные, понятные вашему телефону. Компоненты включают модемы сотовой связи, WiFi и Bluetooth.
Также важно знать, что система на чипе, как и любой другой чип производится по определенному техпроцессу. Техпроцесс — это технологический процесс изготовления полупроводниковых материалов. Совершенствование технологии позволяет улучшить характеристики полупроводников (размеры, энергопотребление, рабочие частоты, стоимость) .
На сегодняшний день, мобильные процессоры построенные на архитектуре ARM, выполнены по 7-нм техпроцессу, но уже сейчас ведется освоение производства полупроводников по 5-нм техпроцессу.
Кто производит мобильные процессоры
На сегодняшний день главным производителем мобильных процессоров является Qualcomm. Следом идет Mediatek и Samsung, а также Huawei, которые в скором времени из-за санкций США прекратят разработку и производство фирменных процессоров Kirin.
Итак, Qualcomm выпускает мобильные процессоры для флагманов, среднячков и бюджетных смартфонов. Флагманские процессоры представляют линейку Snapdragon 8xx. Процессоры среднего сегмента входят в 600-ю и 700-ю серию. Некоторые из этих чипов могут иметь постфикс с 5G или с буквой “G”, первое обозначение означает поддержку сетей пятого поколения, буква “G” в название чипа означает что он заточен под игры. Процессоры начального уровня относятся к 400-й серии.
Samsung также производит чипсеты для различных сегментов. Флагманская серия относится к 900-й серии, последний процессор Exynos 990, он установлен в Galaxy S20/ Note 20. В бюджетных смартфонах устанавливают процессоры с номером Exynos 7904 и Exynos 9610
Помимо вышеперечисленных процессоров существуют чипы от всем известной компании Mediatek. Их решения чаще всего можно встретить в бюджетных и среднебюджетных смартфонах, например в OPPO Reno 3. Mediatek производит платформы с именем Helio, существует основная линейка “P”, линейка нацеленная на игры под индексом “G”, а совсем недавно были представлены процессоры под именем Dimensity с поддержкой 5G .
Процессор — за что он отвечает и для чего нужен
Центральный процессор или же система на чипе в простонародье называют просто процессором. Он разработан и спроектирован так, чтобы выполнять гибкий круг задач. Процессор в первую очередь отвечает за работу системы Android и приложений внутри ОС.
Кроме того, он отвечает за синхронную работу других чипов на печатной плате. ЦП на борту для обработки данных имеет блоки прогнозирования, регистров и исполнительных блоков. Грубо говоря они отвечают за просчет сложных математических алгоритмов. Регистры содержат биты данных или указатели на память, часто в 64-битных форматах данных.
Мобильные процессоры сейчас по большей части построены на архитектуре ARM, эта платформа сейчас занимает огромный рынок и семимильными шагами вытесняет архитектуру x86. Всеми известная компания Apple уже вовсю начинает переход на своих знаменитых компьютерах Mac и ультрабуков MacBook на собственные процессоры Apple Silicone, которые в свою очередь основаны на ARM архитектуре.
Процессоры на архитектуре ARM на данный момент выпускаются либо с восемью ядрами, из которых чаще всего два производительных и шесть энергоэффективных ядер, предназначенных для повседневных задач. Например в Snapdragon 865 используется схема 1+3+4, из которых первое ядро Cortex-A77 на частоте 2.84 ГГц, три ядра Cortex-A77 на частоте 2.42 ГГц и четыре ядра Cortex-A55 на частоте 1.8 ГГц. В обновленной версии Snapdragon 865+ инженерам удалось достигнуть 3,4 ГГц на старшем ядре.
Графика и все что с ней связано
За графику и отрисовки графического интерфейса в свою очередь отвечает графический ускоритель (графический процессор). В смартфонах по понятным причинам он не такой же, как в привычных ПК.
Графический адаптер служит для тех задач, под которые центральный процессор либо не предназначен, либо для для тех, где ГП справится в разы быстрее. Например, в параллельных задачах, в то время как ЦП подходит для последовательных, ГП способен обработать огромное количество информации выводимое на экран смартфона.
На данный момент существует два основных графических процессора — это Mali от ARM и Adreno от Qualcomm. Также существует ГП PowerVR от Imagination Technologies , который до недавнего времени устанавливался в смартфоны и планшеты от Apple.
Чем лучше процессор тем лучше фотографии
Ни для кого не секрет, что качество фотографии зависит не только от сенсора, линз и софта, но и от мощности процессора и блока обработки изображения. Вспомним Google Pixel 4, этот смартфон получил всего одну камеру, но при этом за счет флагманского процессора и фирменного гугловского процессора обработки фото, качество фотографий до сих пор на голову выше чем у многих смартфонов.
В последних смартфонах Huawei (Mate 30 Pro, P40 Pro) работающие на процессорах Kirin 990 являются лучшими фотофлагманами за счет доработанного блока ISP, который позволил улучшить шумоподавление в фото и видео. Это стало возможным благодаря технологии 3D-фильтрацией (BM3D) , обычно она используется в цифровых фотоаппаратах, исходя из этого становится понятно почему флагманы Huawei лучше по части фото чем все конкуренты.
Для чего нужны блоки нейронной обработки
Блоки нейронной обработки уже вовсю внедряют в системы на чипах. Нейронные процессоры служат для обработки математических алгоритмов, расчетов и служат для работы нейронный сетей. NPU разработаны так, чтобы выполнять задачи связанные нейронными сетями намного быстрее чем классический ЦП. Они используют собственную память, не обращаясь в оперативную, для того чтобы ускорить выполнение работы.
Во-первых, нейронные сети в смартфонах используются для обучения операционной системы, ОС учится запоминая поведение (использование смартфона) пользователя. Смартфон учится, запоминая ваше поведение, какие приложения вы используете, как часто вы запускаете ту или иную программу. Во-вторых, машинное обучение используется для достижения лучшего качества фотографии. Это еще одна причина по которой флагманы Huawei стали так круто фотографировать, все благодаря прокаченному NPU в Kirin 990.
Заключение
Системы на чипе по большому счету становятся сегодня все сложнее. С каждым годом появляются отдельные чипы для обработки конкретного алгоритма, будь то нейросеть или обработка снимка. Балом по-прежнему будет править архитектура ARM, а глобально будет меняться только техпроцесс.
Источник: pixel-story.ru
Мобильные процессоры
Процессоры Unisoc Tiger — что за зверь, откуда взялся?
Если вы выбираете себе бюджетный смартфон, то можете столкнуться со странным процессором в его характеристиках, имеющим название Unisoc или Tiger. Не привычный Qualcomm или Mediatek, а какой-то новый Unisoc. Вот только никакой он не новый. Это ребрендинг старого ультрабюджетного производителя Spreadtrum, на котором пять лет назад выходило множество дешёвых смартфонов от всяких Digma, Fly и Micromax.
Было время, когда даже самсунги выпускали устройства на этих чипах, но они уже давно канули в лету. Spreadtrum выпускал жутко медленные и глючные процессоры, из-за чего растерял большинство заказчиков и вынужден был на пару лет уйти с рынка. В 2018 году компания сменила имя на Unisoc и в 2019 году запустила линейку процессоров Tiger.
Это позволило ей дистанцироваться от провалов прошлых лет и заполучить кучу новых заказчиков, включая Tecno, Realme, ZTE и даже снова вернуть доверие Samsung! Но не изменилась суть. Это всё так же самые медленные и глючные мобильные процессоры на рынке, которые устанавливают только в ультрабюджетные смартфоны и планшеты, покупать которые мы не рекомендуем вообще. Чтобы хотя бы примерно понимать, какую позицию они занимают на рынке, мы разберём их характеристики и сравним с чипами других производителей.
Unisoc SC9863A — 2019 год
Обновлено ( 22.08.2022 14:04 ) Подробнее.
Все процессоры Mediatek на 2022 год — характеристики, сравнение с Qualcomm, примеры смартфонов
15.08.2022 04:00 Stevsky Технологии — Мобильные процессоры
Тайваньская компания Медиатек в последние пару лет совершила качественный рывок вперёд. Да, она всё ещё в отстающих и следует по пятам за лидером рынка Qualcomm, да, её лидерство на рынке заключается в объёме отгружаемых чипов, а не в доходах, где конкурент забирает почти половину прибыли в индустрии, но она продолжает выпускать не только бюджетные чипы, а смеет конкурировать с гигантами на рынке высокопроизводительных решений. Линейка Dimensity покоряет производителей смартфонов и они не стесняются выпускать свои флагманы на решениях от Медиатек, что уже о многом говорит! Рассмотрим подробно процессоры, вышедшие с 2020 по 2022 год, подберём им аналоги в стане Qualcomm и приведём примеры, на каких смартфонах можно их встретить.
Линейка Helio Gxx кратко
Обновлено ( 08.09.2022 20:59 ) Подробнее.
Новые процессоры Qualcomm Snapdragon 2020-2022 год — характеристики, сравнение, примеры смартфонов на них
14.08.2022 14:49 Stevsky Технологии — Мобильные процессоры
Лучший процессор для смартфона на Андроид
Выбирая смартфон, люди справедливо обращают внимание на его производительность. Данный параметр влияет на то, насколько комфортно будет пользоваться гаджетом. Мощные модели способны оставаться актуальными на протяжении нескольких лет.
От чего зависит производительность телефона
К сожалению, проверить производительность можно только в процессе пользования смартфона. Но есть ряд факторов, которые могут подсказать человеку, насколько мощной является та или иная модель. Это:
- Оперативная память.
- Процессор.
- Графический чип.
Первый параметр главным образом отвечает за многозадачность. Если смартфон имеет внушительный объем ОЗУ, то он будет стабильно работать даже в ситуации, когда в фоне открыто несколько приложений. Но главным параметром при определении производительности все-таки является процессор и графический чип, прикрепленный к нему.
Так как для многих пользователей название чипсета ни о чем не говорит, важно обратить внимание на его характеристики: техпроцесс, количество ядер, тактовая частота. Также не последнюю роль при определении мощности играют синтетические тесты. Такие программы, как GeekBench или AnTuTu всегда подскажут, хороший процессор стоит на телефоне, или же нет. Приложение выставляет железу итоговый балл, который позволяет разместить чипсет на верхней или нижней строчке рейтинга производительности.
Чуть меньше ОЗУ, процессора и графического чипа на производительность влияет программное обеспечение и разрешение экрана смартфона. Модели с большим количеством пикселей дисплея сильнее нагружают железо.
Какая частота процессора лучше для Андроид
Одна из главных характеристик любого процессора – его тактовая частота. Она измеряется в мегагерцах и всегда указывается в описании железа. Чем больше данный показатель, тем быстрее в теории будет работать смартфон. На данный момент частота до 1500 МГц считается недостаточной. Лучше выбирать модели, функционирующие на платформе 2 ГГц и выше.
Но также не стоит забывать, что на смартфонах разных производителей тактовая частота ведет себя по-разному.
Какое количество ядер лучше
Считается, что на производительность смартфона сильно влияет количество ядер. Это не совсем так. Сейчас на рынке практически все модели имеют 8-ядерные чипсеты. Но при этом их мощность отличается в разы. В теории даже 4-ядерный процессор может работать быстрее, чем бюджетный аналог на 8 ядрах, если он имеет более высокую тактовую частоту компонентов.
Также не забудьте обратить внимание на то, по какому техпроцессу выполнено железо. Чем меньше данный показатель, тем больше ядер помещается в процессоре и медленнее разряжается батарейка смартфона.
Лучший процессор для смартфона на Андроид – рейтинг
Так как при выборе смартфона потенциальному покупателю приходится обращать внимание не только на показатели процессора, но и на экран, возможности камеры и автономность, на параметры железа практически никто не обращает внимание.
Конечно, будет лучше, если в магазине вы также изучите характеристики процессора, однако подобная информация редко размещается на карточке продукта. Мы разобрали самые новые и востребованные чипсеты, которые сейчас представлены на рынке, и готовы представить рейтинг. Он поможет определить, смартфон с каким процессором стоит купить.
Snapdragon 855
3хCortex-A76 (2,42 ГГц)
Несмотря на то, что данный процессор является самым «Старым» в нашем рейтинге, он до сих пор остается актуальным. Чипсет конца 2018 года получил огромную востребованность в 2019. Практически все флагманы Андроид базировались на этом процессоре.
Из наиболее известных процессоров на Snapdragon 855 стоит выделить следующие:
- Samsung Galaxy Fold.
- OnePlus 7 Pro.
- Samsung Galaxy S10 Lite.
- Samsung Galaxy A90.
- Xiaomi Mi 9T Pro.
Главная особенность данного «дракона» заключается в том, что у него всего одно высокочастотное ядро. Из-за этого общая производительность чипа находится далеко не впереди планеты всей. Но баллы в синтетических тестах и показатели энергоэффективности чипсета одни из самых лучших.
Источник: tarifkin.ru