Процессор в смартфоне. Какой он? - Часть 2

Вторую часть пришлось сильно задержать, т.к. в начале года одна за другой появлялись новинки в мире мобильных процессоров. Например, Qualcomm представила обновленные архитектуры Krait 300 и Krait 400, которые имеют ещё выше производительность на один такт, чем обычный Krait. Samsung тоже не стояла в сторонке, и во всю хвасталась своими псевдо восьми ядерными процессорами, где 4+4 ядер, а не восемь. Хотя по количеству мобильных ядер отличилась всех больше LSI, она показала два процессора AXM5516 и AXM5512, один использует 16, а другой 12 ядер на архитектуре Cortex-A15. Если одни гонятся за количеством ядер, то ST Ericsson гонится за гигагерцами, в феврале она показала свою модель NovaThor L8580 с технологией eQuad, которая позволяет четырем ядрам Cortex-A9 работать на частоте 3Ггц. Но хватит пускай слюни по технологиям и ждать новинок, пора рассказать о том, что уже есть на мобильном рынке. Если первая часть была о процессорной части мобильных чипов и о их архитектурах, то в этой части будут затронуты также другие модули в чипе.

3D-ускорители (GPU)

Современные мобильные чипы в своем составе помимо процессорных ядер, содержат и видео-ядра. Если необходима высокая производительность в играх или просмотр фильмов на экране высокого разрешения, то помимо мощного процессорного ядра, необходим мощный GPU. Разновидностей мобильных GPU очень много, некоторые, например, разрабатывает сама ARM – называются они Mali. Qualcomm в своих процессорах применяет свои графические ядра Adreno, которые когда-то разрабатывало мобильное подразделение ATI. Помимо Mali, высокой популярностью обладают PowerVR, среди китайских производителей также часто можно встретить дешевые GPU Vivante, которые к сожалению не очень популярны среди разработчиков игр.

Фактически карманная PS3

Вообще все мобильные GPU очень разнятся, их производительность зависит в первую очередь от модельного номера: например, Adreno 205 где-то в два раза слабее Adreno 220. Во вторых, от количества используемых ядер(модулей), например: Mali400 слабее Mali400MP4, потому что, во втором случае используется 4 ядра(модуля). То же самое можно сказать и про PowerVR  SGX543 и PowerVR  SGX543MP4. Ну и последнее – это на какой частоте всё это работает, чем выше частота – тем выше производительность.

Благодаря большой мощности мобильных чипов, китайцы уже во всю делают вот такие игровые приставки

Также как и в процессорной части, в мобильных GPU намечается очередной скачок производительности – ARM, на фоне новых Cortex-A15 и Cortex-A5x, презентовала серию Mali-T6xx. Самая старшая модель GPU (Mali-T678) в самой мощной конфигурации, способная выдавать производительность в 510GFLOPS, что в два раза выше, чем у современных консолей XBOX 360 (240 GFLOPS) и PS3 (255 GFLOPS).

Таблица GPU мобильных чипов

Разнообразие мобильных чипов

Как мы выяснили ранее, мобильный чип смартфона или планшета состоит как минимум из двух частей: процессорных ядер, например, Cortex, и графических ядер, например, Mali. Поэтому судить о производительности только по процессорной части нельзя. Можно составить список из характеристик, которые влияют на предпочтение к тому или иному мобильному чипу:

1.   Архитектура ядер CPU – ранее была представлена таблица со сравнением архитектур, исходя из неё, можно понять, что лучше брать.

2.     Количество ядер – чем больше ядер, тем лучше, это верный принцип, если у вас есть задачи, которые могут нагрузить такое количество ядер. Но нынешние игры и программы обычно загружают не больше двух ядер, и то часто это бывает так, что одно ядро отдается полностью приложению, а другое – операционной системе. Но не стоит забывать, что не последнюю роль играет качество этих ядер. Т.е. может получиться такая ситуация, что двухъядерный Cortex-A9 быстрее, чем четырехъядерный Cortex-A7.

3.    Частота CPU – более высокая частота дает более высокую производительность. Например, Cortex-A9 быстрее, чем Cortex-A8, но бывают ситуации, когда благодаря более высокой частоте Cortex-A8 выигрывал.

4.   Технологический процесс производства – измеряется в nm (нанометрах), чем меньше цифра, тем меньше будет кристалл чипа и тем самым меньше потребление энергии и выделение тепла (также зависит от количества ядер и частоты).

5.      Размер кэша – маленький и медленный кэш может тормозить работу процессора.

6.  Тип используемой памяти  – в том числе к этой характеристике относится разрядность контроллера памяти. Чем быстрее общается с памятью процессор, тем быстрее будет общая производительность.

7.  Наличие GPU – если видео-ускоритель отсутствует, то это негативно может сказаться даже на обычных операциях с графическим интерфейсом. При этом, если GPU присутствует не достаточно мощный, то при высоких разрешениях или графически сложных играх могут наблюдаться “тормоза”.

8.      Частота GPU – чем выше частота, тем быстрее GPU.

Блок схема Boxchip A31

Если смотреть более детально, то мобильный чип это не только GPU и CPU. В нём есть множество других блоков, например: модуль связи (2G, 3G, 4G), контроллер памяти (DDR2, DDR3), модуль обработки видео (бывает отдельно, а бывает в составе GPU), модуль по работе с камерой, модуль интерфейсов (USB, SATA, HDMI), модуль 2D и векторной графики (бывает отдельно, а бывает в составе GPU), модуль шифрования и т.д.

Микрокомпьютер - воткни в HDMI-выход телевизора и играй

Производители

Самым плодовитым производителем можно считать Qualcomm, у него большая линейка процессоров, при этом он использует свою разновидность ARMv7 и только в его процессорах можно встретить GPU Adreno. И это один из первых производителей мобильных чипов, кто перешел на 28нм. Также не меньший интерес вызывает Samsung, которая славится тем, что выпускает достаточно быстрые процессоры, и именно её процессоры использовались в предыдущих моделях Iphone. Также Samsung первая, кто начала использовать в своих чипах Cortex-A15.

Один из удачный китайских двухъядерных процессоров - Rockchip RK3066

Среди китайских производителей выпускает хорошие чипы компания Rockchip, модельный ряд у неё достаточно большой и имеет: как одноядерные, так и четырёхъядерные модели. Также в последнее время большой популярностью обладают чипы Allwinner Boxchip A10, некоторых сбивает с толку название и они думают, что там используется ядро Cortex-A10, но такого ядра не существует, там используются всего лишь Cortex-A8.

Чем-то напоминает Intel

С китайскими чипами в этом плане надо быть внимательнее, даже их четырехъядерные модели таят в себе изъян в виде слабых ядер Cortex-A7, например, Boxchip A31. Также ещё важно знать качество исполнения всех узлов т.к. нередко бывали случаи, когда Amlogic AML8726-М на более производительном Cortex-A9, оказывался слабее Boxchip A10 (Cortex-A8). Одна из причин крылась не только в более низкой частоте, но и урезанном кэше второго уровня. Хотя при этом Amlogic AML8726-М3 работающий на более высокой частоте, и имеющий более продвинутый контроллер памяти был наравне или быстрее Boxchip A10.

Можно долго рассказывать про каждый из процессоров, потому что все они имеют какую-то изюминку или недочет, не является исключением даже широко разрекламированная Tegra, но для этого понадобится не один десяток страниц. Поэтому для простоты восприятия, практически все актуальные процессоры были собраны воедино в одной таблице для более быстрого и удобного сравнения их характеристик. Самый крайний столбец в этой таблице означает насколько хорош процессор, он вычисляется с учетом: частоты, технологии изготовления, графической подсистемы, количества ядер, наличия поддержки DDR3, LTE и т.д. Но не стоит всецело верить этому индексу т.к. он частично субъективен из-за выбора весовых значений для каждого параметра.
Полноразмерная высокого качества картинка таблицы здесь.