Все, что нужно знать о мобильных процессорах. И как сделать правильный выбор

Что собой представляет современный процессор в смртфоне, какие характеристика влияют на производительность!

Летом этого года мы услышали о планах Xiaomi выпускать процессоры собственной разработки. Первые модели обещают увидеть свет в 2016 году. Совсем недавно о подобных планах заявили ZTE и Lenovo. А ведь совсем недавно производителей процессоров для смартфонов можно было посчитать на пальцах одной руки. На сегодня собственные разработки имеют как гиганты данного бизнеса – Intel, Qualcomm, MediaTek, Samsung, Apple, Huawei, так и представители «помельче» – Rockchip, AllWinner и другие. Причем, если мобильные процессоры от Apple и Huawei используются только в их смартфонах, то остальные мы можем увидеть в устройствах всевозможных производителей. Какая же разработка на сегодняшний день является лучшей на рынке? На этот вопрос мы попробуем ответить в нашей статье.

Для начала давайте разберемся, что собой представляет современный процессор и какие характеристики влияют на его работу. Центральный процессор (CPU) является частью системы, которая состоит из различных компонентов – модема, графического процессора, оперативной памяти, модулей обработки видео и камеры. Вся эта система построена по принципу SoC (system-on-chip) – все модули на одном чипе. И быстродействие смартфона в целом зависит от каждого модуля и их взаимодействия. Примерами таких SoC будут Snapdragon от Qualcomm, Exynos от Samsung, Helio от MediaTek.

Подавляющее большинство мобильных CPU построено по архитектуре ARM (Advanced RISC Machine) – это семейство микропроцессорных ядер, которое было разработано компанией ARM Limited. Многие слышали об их разработках - ARM9, ARM11, Cortex A. По лицензии ARM Limited производители разрабатывали свои версии ядер на базе этой архитектуры. Например, ядра А-серии у Apple, Krait у Qualcomm. Каждая версия ядра имеет свой набор системной логики, технические характеристики, такие как рабочая частота, размер и тип кэша и другие особенности, одна из которых - разрядность набора команд. Так, в семействе ядер Cortex A50 в архитектуре ARMv8 появилась возможность исполнения 64-битного набора команд, что делает работу ядер более быстрой, нежели при использовании 32-битного.

Мобильный процессор может иметь много ядер. Причем необязательно одинаковых версий. Технология, по которой CPU состоит из ядер с разными техническими параметрами, получила название big.LITTLE. Она призвана повысить энергоэффективность системы, используя для тривиальных, несложных задач ядра с низкой тактовой частотой, а для ресурсоемких процессов — ядра с повышенным быстродействием. В этом плане очень интересно выглядит разработка MediaTek Helio X20. Частью этой SoC является центральный процессор, который состоит из 10-ти ядер, а именно: два Cortex-A72 @ 2.5GHz для максимальной производительности, четыре Cortex-A53 @ 1.4GHz для минимальных энергозатрат и четыре Cortex-A53 @ 2.0GHz, как золотая середина между ними.

Важной характеристикой мобильного процессора, которой не все придают значение, является технология производства. Речь о техпроцессе, например, по норме 28-нм. Грубо говоря, этой величиной определяются размеры микротранзисторов, зазоры между ними, толщина токопроводящих дорожек. Чем меньше норма, тем лучше – повышается производительность и энергоэффективность, а также понижает стоимость производства. К примеру, компания Samsung совсем недавно представила новый 8-ядерный процессор Exynos 8 Octa 8890 с 14-нм технологией производства на транзисторах FinFET.

Количество ядер и их тактовая частота еще не является показателем производительности системы в целом. Особую роль играет оптимизация программного обеспечения под конкретный процессор, да и SoC в целом. Яркий пример — компания Apple. Ее процессор A8 (установлен в iPhone 6) имеет всего два ядра и максимальную тактовую частоту 1.4 ГГц., а по производительности системы в целом обгоняет телефон на Android c 4-x ядерным Snapdragon 800 и частотой 1.7 ГГц. Проблема операционной системы Андроид в том, что она одна, а аппаратных решений много и не все производители хотят или могут оптимизировать свое железо под нее.

Дальше, я хотел бы привести сравнения и некоторые тесты мобильных процессоров популярных SoC, а именно: Snapdragon 801 и 810 от Qualcomm, Exynos 7420 от Samsung, Helio X10 от MediaTek и Kirin 935 от Huawei. Технические характеристики этих решений мы можем увидеть в следующей таблице.

Тестирование этих процессоров проводилось в популярных бенчмарках Geekbench3 и AnTuTu. Прежде чем мы перейдем к результатам тестирования, стоит заметить, что данные сравнения относительные. Так как из вышеописанного мы уже знаем, что процессор является частью большой взаимосвязанной системы, где на его производительность влияют как компоненты аппаратной части, так и программной. Также имеют место и некоторые способы жульничества, например, когда устройства в приложениях, которые бенчмарки используют для тестирования, работало с повышенными техническими характеристиками. И все же результаты такие:

AnTuTu тестирует производительность центрального, а затем графического процессора, и на основе их результатов формирует общий бал. В этом тесте явный фаворит Exynos 7420.

В этом бенчмарке тестируется производительность системы с использованием одного ядра процессора. Что интересно Snapdragon 801 с наибольшей максимальной тактовой частотой занимает всего лишь третье место.

Когда же задействуются все ядра CPU, то здесь нет равных 8-ми Cortex-A53 Helio X10. Которые работают на максимальной частоте.

Одни из лучших показателей во всех тестах у Exynos 7420, худшие у Kirin 935. Но все равно нельзя однозначно сказать, что один процессор лучше другого. Ведь есть еще параметры теплоотдачи, с которой у Snapdragon 810 проблемы; стоимости - Helio X10 при низкой цене показывает очень хорошие показатели; стабильности работы всей системы в целом. Суммируя все вышесказанное, дам несколько обобщающих тезисов:

   1. Много ядер не означают высокой производительности системы, но позволяют реализовать энергоэффективную технологию big.LITTLE

   2. Оптимизация программной и аппаратной части смартфона играет очень большую роль в работе системы

   3. Норма технологического процесса – важная величина, влияющая на общую производительность CPU