Таблица производительности процессоров смартфонов и планшетов

ARM и x86 являются двумя наиболее распространенными архитектурами процессоров на планете. Каковы их сильные и слабые стороны для производительности и энергоэффективности?

Количество вычислительных ядер и потоков

Последние годы все мобильные процессоры строятся по многоядерной архитектуре. На сегодня есть процессоры, которые имеют в своем составе 10 вычислительных ядер. Но не всегда большее количество ядер является явным преимуществом.

Большее количество ядер может увеличить количество вычислительных потоков (одновременно выполняемых задач).

Все CPU для мобильных устройств строятся на ядрах Cortex от фирмы ARM.

Ниже представлено одно ядро Cortex-A72 от фирмы ARM, на 2016 год самое производительное ядро для процессоров.

Количество вычислительных ядер и потоков

После Cortex-A72 были созданы ядра:

  • Cortex-A73 — самый энергоэффективный премиальный процессор в семействе Cortex-A
  • Cortex-A75 — премиум процессор первого поколения на основе технологии DynamIQ
  • Cortex-A78 — премиум процессор четвертого поколения на основе технологии DynamIQ

Именно ядро Cortex-A78 на 2020 год является самым производительным. Структура ядра:

Для получения максимальной производительности от реализации многоядерной архитектуры, программные приложения должны быть оптимизированы под работу с несколькими вычислительными ядрами. А это не всегда сделано, поэтому выше и говорилось, что большее количество ядер не всегда есть преимущество. Например, процессоры от Apple имеют 2-3 ядра, а по производительности одни из лучших и это благодаря оптимизации программного обеспечения и использованию комплектующих, специально сделанных для работы с этим чипом.

Различия в потребляемой мощности

Потребляемая мощность во встроенных конструкциях может быть одним из наиболее важных критериев. Система, которая предназначена для подключения к источнику питания, например, к электросети, обычно может игнорировать ограничения потребления энергии, но мобильный дизайн (или один, подключенный к ненадежному источнику питания) может ьыть полностью зависящим от управления питанием.

Части ARM превосходят мощные конструкции со многими из их ядер (если не большинство), не требующих радиаторов. Их типичное энергопотребление составляет менее 5 Вт со многими пакетами, включая графические процессоры, периферийные устройства и память. Такая малая рассеиваемая мощность возможна только из-за меньшего количества используемых транзисторов и относительно низких скоростей (по сравнению с обычными настольными процессорами). Но опять же (относящийся к предыдущему разделу) это влияет на производительность системы, и поэтому более сложные операции потребуют больше времени.

Различия в потребляемой мощности

Из-за их повышенной сложности ядра Intel потребляют намного больше энергии, чем ядра ARM. Высокопроизводительный Intel I-7 может потреблять до 130 Вт энергии, тогда как мобильные процессоры Intel (такие как Atom и Celeron) потребляют от 6 Вт до 30 Вт. Процессоры с самой низкой потребляемой мощностью (линия Atom), предназначенные для использования ноутбуком, не интегрируют графику в процессор, а мобильные версии. Однако те, которые интегрируют графику, имеют значительно меньшую тактовую частоту (от 300 МГц до 600 МГц), что приводит к меньшей пропускной способности.

Читайте также:  Как установить китайский апп стор на iphone

Custom Arm ядра и наборы инструкций

Еще одно важное различие между Arm и Intel заключается в том, что последний контролирует весь процесс от начала до конца и напрямую продает свои чипы. Arm просто продает лицензии. Intel сохраняет свою архитектуру, дизайн ЦП и даже производство полностью внутри компании. Arm, для сравнения, предлагает разнообразные продукты партнерам, таким как Apple, Samsung и Qualcomm. Они варьируются от готовых конструкций ядер ЦП, таких как Cortex-A78, до конструкций, созданных в партнерстве с помощью программы Arm CXC, и лицензий на пользовательскую архитектуру, которые позволяют таким компаниям, как Apple и Samsung, создавать собственные ядра ЦП и даже вносить изменения в набор инструкций.

Следующий: Отказ от пользовательских процессоров – это правильный вызов для Exynos от Samsung

Создание пользовательских процессоров является дорогостоящим и сложным процессом, но правильное выполнение которого может привести к значительным результатам. Процессоры Apple демонстрируют, как специальное оборудование и инструкции значительно повышают производительность Arm по сравнению с мейнстримом x86. Хотя ядра Samsung Mongoose были более спорными.

На момент написания этой статьи самый мощный в мире суперкомпьютер Fugaku работал на Arm

Архитектура Intel остается впереди с точки зрения сырой производительности в потребительском аппаратном пространстве. Но сейчас Arm очень конкурентоспособна в сегментах продуктов, где высокая производительность и энергоэффективность остаются ключевыми, включая рынок серверов. На момент написания статьи самый мощный суперкомпьютер в мире впервые работал на ядрах CPU Arm. Его A64FX SoC разработан Fujitsu и впервые использует архитектуру Armv8-A SVE.

x– главный соперник

х86 – представитель CISC-архитектур. В них используется полный набор команд. Одна инструкция в данном случае выполняет несколько низкоуровневых операций. Программный код, в отличие от ARM, компактнее, но выполняется не столь быстро и требует больших ресурсов. Кроме того, с самого начала х86 оснащались всеми необходимыми блоками, что предполагало как их универсальность, так и прожорливость. Дополнительная энергия тратилась на безусловное, параллельное выполнение команд. Это позволяет достичь преимущества в скорости, но некоторые операции при этом выполняются вхолостую, так как не удовлетворяют предыдущим условиям.

Такими были классические х86, но, уже начиная с 80486, Intel де-факто создала внутреннее RISC-ядро, которое выполняло CISC-инструкции, предварительно разложенные на более простые команды. Такую же конструкцию имеют современные процессоры Intel и AMD.

Тактовая частота

Следующее понятие, с которым нам предстоит познакомиться — это тактовая частота. Тактовая частота – это характеристика процессора, которая показывает, сколько тактов способен отработать процессор за единицу времени (одну секунду). Например, если в характеристиках устройства указана частота 1,7 ГГц — это значит, что за 1 секунду его процессор осуществит 1 700 000 000 (1 миллиард 700 миллионов) тактов .

В зависимости от операции, а также типа чипа, количество тактов, затрачиваемое на выполнение чипом одной задачи, может отличаться. Чем выше тактовая частота, тем выше скорость работы. Особенно эта разница чувствуется, если сравнивать одинаковые ядра, работающие на разной частоте.

Иногда производитель ограничивает тактовую частоту с целью уменьшения энергопотребления, потому как чем выше скорость процессора, тем больше энергии он потребляет.

И опять возвращаемся к многоядерности. Увеличение тактовой частоты (МГц, ГГц) может увеличить выработку тепла, а это крайне нежелательно и даже вредно для пользователей смартфонов. Поэтому многоядерная технология также используется как один из способов увеличения производительности работы смартфона, при этом не нагревая его в вашем кармане.

Производительность увеличивается, позволяя приложениям работать одновременно на нескольких ядрах, но есть одно условие: приложения должны последнего поколения. Такая возможность также позволяет экономить расход заряда батареи.

Еще одна важная характеристика процессора, о которой продавцы смартфонов часто умалчивают — это кэш процессора .

Кэш – это память, предназначенная для временного хранения данных и работающая на частоте процессора. Кэш используется для того, чтобы уменьшить время доступа процессора к медленной оперативной памяти. Он хранит копии части данных оперативной па-мяти. Время доступа уменьшается за счет того, что большинство данных, требуемых процессо-ром, оказываются в кэше, и количество обращений к оперативной памяти снижается. Чем больше объем кэша, тем большую часть необходимых программе данных он мо-жет в себе содержать , тем реже будут происходить обращения к оперативной памяти, и тем выше будет общее быстродействие системы.

Особенно актуален кэш в современных системах, где разрыв между скоростью работы процес-сора и скоростью работы оперативной памяти довольно большой. Конечно, возникает вопрос, почему же эту характеристику не желают упоминать? Всё очень просто. Наведем пример. Предположим, что есть два всем известных процессора (условно A и B) с абсолютно одинаковым числом ядер и тактовой частотой, но почему-то А работает намного быстрее, чем В. Объяснить это очень просто: у процессора А кэш больше, следовательно, и сам процессор работает быстрее.

Читайте также:  Как получить root (рут) права на Android

Особенно разница в объеме кэша ощущается между китайскими и брендовыми телефонами. Казалось бы, по циферках характеристик всё вроде как совпадает, а вот цена устройств отличается. И вот здесь покупатели решают сэкономить с мыслью «а зачем платить больше, если нет никакой разницы?» Но, как видим, разница есть и очень существенная, только вот продавцы о ней часто умалчивают и продают китайские телефоны по завышенным ценам.

Вот так коротко мы разобрались с главными характеристиками CPU для мобильного телефона. Каждый день мы слышим о новых разработках и проектах, и даже ходили слухи о восьмиядерном процессоре. Но на сегодняшний день самыми популярными остаются гаджеты с четырехъядерным процессором. Как говорится, время покажет, какой чип зарекомендует себя лучше.

Магазин запчастей для электроники ВСЕ ЗАПЧАСТИ продолжает следить за событиями мира коммуникационных технологий и обращает ваше внимание, что все запчасти для новинок вы всегда сможете заказать и купить на нашем сайте по самым доступным ценам. Наталия Зинько

Наталия Зинько

Короткое повествование на простом языке о ядрах мобильных процессоров, их функциях и необходимом количестве.

Навигация

Для любого человека, который решается обзавестись новеньким смартфоном, основным критерием выбора является не только цена, но и мощность гаджета. Если перейти на сайт какого-нибудь интернет магазина и открыть технические характеристики смартфонов, то среди них можно увидеть такое определение, как «процессор».

Многим, даже технически неграмотным пользователям, данная деталь знакома и они имеют представление о том, какую функцию он выполняет. Однако стоящие рядом с ним слова «двухъядерный» или «четырехъядерный» вызывают у многих недоумение.

В нашей статье мы поговорим о том, что такое ядро процессора в смартфоне, за что оно отвечает и правдиво ли мнение, что чем больше ядер в процессоре, тем мощнее телефон.