Что такое чипсет в телефоне

Обновлено: 21.11.2024

Разбор того, что представляет собой система на кристалле (SoC), и обзор популярных наборов микросхем на рынке

Прошли те времена, когда о мобильном телефоне судили по его дизайну. Раньше никого особо не заботила скорость интерфейса или количество пикселей на дисплее, телефон был популярен благодаря бренду и дизайну. Перейдем к настоящему, и индустрия мобильных телефонов (включая планшеты) фактически конкурирует с рынком ПК. Компании всегда говорили о том, что мобильный телефон похож на компьютер в вашем кармане, и, глядя на последние тенденции смартфонов, эта грань начинает стираться. Естественно, как и на любом компьютере, центральный процессор претерпевает серьезные изменения в первую очередь, поскольку в конечном итоге ваша камера, разрешение экрана, приложения и ОС могут улучшиться только в том случае, если процессор станет более мощным.

Смартфоны перешли от одноядерных к двухъядерным, а теперь и к четырехъядерным, и это число будет только расти. Поскольку компании используют такие термины, как Snapdragon, Tegra 3, Mali-400, Cortex-A9 и т. д., угнаться за различными процессорами и чипсетами на рынке — сложная задача даже для нас! Вы слышали, что термин SoC очень часто используется в спецификациях и обзорах, так что же это такое?

Что такое SoC?
SoC — это сокращение от System on a Chip, интегральная схема, объединяющая все основные компоненты компьютера в один чип. Подумайте о вашем процессоре, видеокарте, контроллере памяти и других компонентах, объединенных в один чип, который, по сути, представляет собой SoC. Таким образом, производители мобильных телефонов могут просто вставить этот чип в свое устройство и сразу же воспользоваться преимуществами набора микросхем, вместо того, чтобы вручную внедрять ЦП, ГП и т. Д. Ниже представлены две популярные SoC, первая из которых — Nvidia Tegra 3, а вторая — Qualcomm Snapdragon S4 SoC.

Что происходит внутри SoC

Обратите внимание, что SoC от Nvidia включает только GPU, контроллер памяти и выходные видеопотоки, тогда как Qualcomm удалось упаковать все это, а также беспроводные радиомодули, такие как GPS, Wi-Fi, LTE и т. д., в одном чипе. Это связано с тем, что Qualcomm использует меньший техпроцесс (28 нм) для чипа S4, что позволяет им добавлять больше компонентов в один кусок кремния. С другой стороны, Nvidia все еще использует 40-нм техпроцесс для Tegra 3, поэтому они не могут втиснуть больше, не увеличивая размер чипа.

ARM - это сердце
Сегодня большинство мобильных телефонов, планшетов, беспроводных маршрутизаторов, цифровых медиаплееров, портативных игровых консолей и многих компьютерных периферийных устройств работают на базе микропроцессора ARM. Так же, как Intel и AMD, ARM представляет собой 32-разрядный микропроцессор, первоначально созданный Acorn Computers еще в 1987 году. С тех пор ARM является предпочтительным микрочипом для всех без исключения компаний, ищущих дешевый и, что более важно, маломощный чип для портативных компьютеров. устройства. ARM использует совершенно другую архитектуру по сравнению с Intel и AMD, которые придерживаются архитектуры x86, и, следовательно, все три компании счастливо сосуществуют. Поскольку Windows 8 настроена на поддержку устройств ARM, это соотношение может скоро измениться.

Одна фишка, чтобы править всеми

Поскольку архитектура ARM подлежит лицензированию, компании могут либо получить архитектурную лицензию для разработки собственного специализированного ЦП, либо просто выбрать один из готовых к поставке ядер ARM. Популярный дизайн ядра от ARM включает ARMv7, ARM9, ARM11, Coretex-A8, Cortex-A9 и самый последний Cortex-A15. Такие компании, как Nvidia, Texas Instruments, Samsung и Apple (и это лишь некоторые из них) просто выбирают один из этих дизайнов и упаковывают его вместе с графическим процессором и другими компонентами в SoC под собственным брендом. Однако производители SoC, такие как Qualcomm, предпочитают разрабатывать свои собственные процессоры, а не идти за толпой. Krait — это новейший процессор, разработанный Qualcomm и используемый в их новой SoC Snapdragon S4.

Что происходит с разными графическими процессорами?
В отличие от компонента ЦП в SoC, который в основном поставляется ARM, графическая часть производится несколькими поставщиками, что дает компаниям возможность выбирать, какой графический процессор лучше всего сочетается с ЦП в их SoC. Если раньше основной задачей видеокарты было рендеринг 3D-изображений и их отображение на экране, то сегодня графические процессоры используются не только для игр, но и столь же важны, как и процессор, если не больше.Современные операционные системы, такие как Ice Cream Sandwich от Google, в значительной степени зависят от графического процессора, поскольку интерфейс и все анимации рендерятся на графическом чипе, благодаря чему вы можете получить плавные эффекты перехода. Это также пригодится при просмотре HD-видео. Как и компонент ПК, графический чип, по сути, имеет больше ядер, чем ЦП, что позволяет ему лучше распределять нагрузку и освобождает ЦП для других задач. Возьмем, к примеру, Tegra 3 от Nvidia, этот SoC содержит 12 ядер графического процессора. Ниже приведены некоторые из самых популярных поставщиков графических процессоров.

HD-игры никуда не денутся

ARM Mali
Mali — это серия графических процессоров, производимых ARM. Однако, в отличие от других графических процессоров, чип Mali на самом деле не имеет встроенного контроллера дисплея для погружения в ЖК-панель. Вместо этого это просто чистый 3D-движок, выполняющий работу по рендерингу графики в память. Самым популярным чипом является Mali-400 MP, четырехъядерный графический процессор, который используется во многих SoC, таких как Exynos от Samsung и NovaThor от ST-Ericsson.

Qualcomm Adreno
Компания ATI, ранее известная как Imageon, разработала эту линейку медиапроцессоров еще в 2002 году для портативных и мобильных устройств. Позже он стал известен как AMD Imageon, когда AMD купила ATI в конце 2006 года. После некоторой реструктуризации компании AMD официально прекратила выпуск этой линейки мобильных мультимедийных чипов в 2008 году, но позже в том же году была куплена Qualcomm за 64 миллиона долларов. После того, как Qualcomm вмешалась, они изменили брендинг на Adreno, поскольку AMD сохранила за собой название Imageon. С тех пор Adreno используется в SoC Qualcomm Snapdragon, наиболее популярными из которых являются Adreno 205, Adreno 220 и самый последний Adreno 225.

Imagination PowerVR
PowerVR – это подразделение Imagination Technologies, которое начинало с разработки графических решений для рынка настольных ПК, но со временем прекратило свою деятельность и с тех пор занимается производством маломощных медиачипов для мобильные устройства. Графические процессоры PowerVR не производятся самой PowerVR, вместо этого они лицензируют свои разработки и патенты другим компаниям, таким как Texas Instruments, Intel, Samsung, Apple и т. д. Их серия PowerVR SGX была довольно популярна и представлена во многих коммерческих продуктах в прайм-тайм. .

Знаменитая SoC Tegra 3

Nvidia Geforce
Название Geforce является синонимом графических карт с тех пор, как они представили его еще в 1999 году. NVidia разработала эти графические чипы собственными силами, и до сих пор они их собственная Tegra SoC. Их последняя SoC Tegra 3 поднимает планку, предлагая 12-ядерный графический процессор, что делает его примерно в три раза более мощным, чем его предшественник.

Собираем все воедино
Итак, мы поговорили о том, что на самом деле представляют собой SoC, и о различных процессорах и графических процессорах, представленных на рынке. Теперь пришло время собрать все воедино и взглянуть на некоторые популярные SoC на рынке вместе с сопутствующими телефонами. Это огромный список, чтобы разобраться во всем этом; мы перечислили только наиболее распространенные наборы микросхем, используемые в телефонах, которые имеют отношение к нам. Щелкните изображение ниже, чтобы рассмотреть его получше.

Быстрое сравнение популярных на рынке чипсетов

Теперь, когда вы знаете, какая SoC установлена в вашем телефоне, пришло время взглянуть на то, какое место она занимает среди конкурентов. Для этого мы обратимся к AnTuTu, очень популярной программе для тестирования телефонов Android, которая дает вам приблизительное представление о том, насколько мощный смартфон. Это всего лишь синтетический тест, но, как и PCMark Vantage для ПК, он дает вам четкое представление о том, на каком уровне находится ваш телефон. Не все телефоны созданы одинаковыми, поэтому есть большая вероятность, что ваша модель будет иметь немного другую оценку, что совершенно нормально.

Приблизительное представление о производительности этих устройств

Итог
Мы очень надеемся, что эта статья развеяла большинство ваших сомнений и вопросов о мобильных чипсетах. Компании часто пытаются продавать свои SoC с причудливыми названиями и лозунгами, но важно не обращать на это внимания, когда вы принимаете решение о покупке.К сожалению, нет возможности узнать точную информацию о том, какой ЦП или ГП используется в SoC, прямо из коробки, поскольку они обычно не упоминают об этом, поэтому единственный способ проверить — это немного покопаться в Интернете. Мы также увидели из AnTuTu и нашей диаграммы SoC, что не все телефоны с частотой 1 ГГц созданы равными. Хотя на первый взгляд они могут выглядеть одинаково, у одного из них может быть более быстрый графический процессор, что обеспечит лучшую производительность мультимедиа. Мы продолжаем повторять это снова и снова, но сделайте небольшую домашнюю работу, прежде чем отправиться в магазины со своим списком покупок; это имеет большое значение для получения наилучшего за ваши деньги.

Новые и будущие технические гаджеты можно найти в Интернете на сайте Tech2 Gadgets. Получайте новости о технологиях, обзоры и рейтинги гаджетов. Популярные гаджеты, включая характеристики ноутбуков, планшетов и мобильных устройств, характеристики, цены, сравнение.

Процессор вашего смартфона. Вы никогда не задумываетесь об этом, но это неотъемлемая часть вашего телефона. Кто еще будет выполнять все эти расчеты для вас? Вам интересно, что такое процессор смартфона и что именно он делает? Я расскажу вам все в этой статье.

Что такое процессор смартфона?

Процессор вашего смартфона, также известный как набор микросхем, – это компонент, который управляет всем, что происходит в вашем смартфоне, и обеспечивает его правильную работу. Вы можете сравнить его с мозгом человеческого тела. Каждое действие, которое вы выполняете на своем смартфоне, поступает прямо в процессор. Затем эти действия преобразуются в визуальные изменения на вашем экране, и все это происходит за долю секунды. Довольно аккуратно, правда?

Как работает процессор смартфона?

Например, вы открываете несколько изображений в приложении. Это действие регистрируется процессором и сохраняется в памяти вашего устройства. Это фаза извлечения. Затем действие преобразуется в единицы и нули на этапе декодирования. Инструкции теперь сохраняются на языке, понятном вашему смартфону. Он готов к этапу выполнения. Процессор передает единицы и нули, и вы можете видеть, как все это происходит на экране. Ваши фотографии открыты. Наконец, выполненные инструкции сохраняются в регистровой памяти на этапе сохранения. После этого процесс будет перезапущен.

От чего зависит скорость процессора?

Скорость, с которой процессор обрабатывает определенное действие, зависит от ряда факторов, например от количества ядер процессора. Тактовая частота является еще одним важным аспектом. Процессоры с низкими тактовыми частотами и (иногда) меньшим количеством процессорных ядер работают медленнее, чем процессоры с высокими тактовыми частотами и большим количеством процессорных ядер. Имеет смысл, так как это то, за что вы платите, в конце концов. Действия, выполняемые на более дешевом смартфоне, будут обрабатываться медленнее, чем на более дорогой модели.

Тактовая частота

Тактовая частота определяет, сколько инструкций процессор может выполнять в секунду. Процессор с тактовой частотой 1 гигагерц (ГГц) может обрабатывать 1 миллиард инструкций в секунду. Общее правило заключается в том, что более высокие тактовые частоты делают телефоны более быстрыми. Такое часто можно увидеть на более дорогих смартфонах. Их процессорные ядра имеют более высокие тактовые частоты, чем у более доступных устройств. Количество ядер процессора также влияет на скорость вашего смартфона.

Ядра процессора

Процессор, также известный как ЦП, состоит из нескольких ядер: двухъядерных, четырехъядерных, шестиядерных и восьмиядерных. Что именно делают эти ядра? Ядра процессора распределяют работу, выполняемую при использовании телефона. У одного ядра есть максимальное количество инструкций, которое оно может обработать за определенное время. Если вы выполняете много действий на своем смартфоне, образуется своего рода очередь. Если эта очередь станет слишком длинной, часть ее перейдет к следующему ядру. Это гарантирует бесперебойную работу вашего смартфона.

Короче

Давайте перечислим все это. Процессор вашего смартфона — это тот компонент, который преобразует все ваши действия в визуальные изменения на экране. Это возможно благодаря количеству ядер и определенной тактовой частоте. Количество ядер гарантирует, что действия всегда обрабатываются вовремя. Тактовая частота определяет количество инструкций, которые могут быть выполнены в секунду. Чем выше тактовая частота, тем быстрее смартфон. Мой совет: смотрите не только на количество ядер, но и на тактовую частоту.

Мы живем в мире, где смартфоны вытесняют все остальные технологии, облегчая нашу повседневную жизнь. Смартфоны – это не только устройство для телефонных звонков, но и музыкальный проигрыватель, видеоплеер, выход в Интернет, замена зеркальным фотокамерам и многое другое.

Однако для выполнения всего этого необходима какая-то нанотехнология, которая может обрабатывать и выполнять все эти функции, и теперь на сцену выходит чипсет.

Смартфоны работают на наборах микросхем, специально разработанных для выполнения различных функций в режиме реального времени с компьютерным управлением. Они являются наиболее важной частью всего встроенного оборудования и механического оборудования.

Что такое чипсеты?

По аналогии с ПК, где к материнской плате подключаются различные компоненты, такие как графическая карта и звуковая карта, смартфоны также работают по тому же принципу.

Но из-за меньшего форм-фактора смартфонов конструкция чипсетов или SoC в телефонах отличается и состоит из компонентов меньшего размера. Ключевые компоненты включают ЦП и ГП, а технология производства чипсета играет жизненно важную роль в его производительности.

ЦП

Большинство из нас имеет небольшое представление о термине ЦП (центральный процессор), но ЦП на материнской плате ПК сильно отличается от ЦП, используемого в современных смартфонах. Он обрабатывает арифметические и логические операции и обеспечивает высокую скорость, энергоэффективность и точность при выполнении различных задач.

ЦП состоит из нескольких ядер, и в настоящее время он имеет до десяти ядер (десять ядер), но необязательно, чтобы все ядра были спроектированы одинаково. Он часто сочетается с различными типами ядер, чтобы обеспечить высокую производительность и энергоэффективность. Чтобы понять ядра, нам нужно будет углубиться, поэтому я оставлю это на другой день.

Графический процессор

ЦП может справиться с большинством вычислительных задач, но он не справляется с высокопроизводительными 3D-играми, и именно здесь на сцену выходит ГП (графический процессор). Графический процессор обеспечивает работу SoC для улучшения графической обработки телефона, которая в основном используется в играх.

Эволюция чипсетов

С каждым днем умнее и эффективнее становятся не только смартфоны. Современные технологии чипсетов играют огромную роль в эволюции смартфонов. Если мы оглянемся на пару лет назад, то увидим, что 28-нанометровый чип был отличной технологией своего времени, но очень скоро он был заменен 20-нанометровым чипсетом, который до сих пор используется в кремниевых чипах среднего класса. Теперь, согласно слухам, если они верны, бренд Honor в Индии планирует выпустить 16-нм процессор под названием Kirin 650 в своем новом смартфоне.

Важно отметить, что меньший производственный процесс позволяет упаковать больше компонентов поверх набора микросхем, что делает его более быстрым и мощным.

На изображении, размещенном выше, сравниваются Nvidia Tegra 3 (40-нм SoC) и Snapdragon S4 (28-нм SoC). На блок-схеме вы можете четко увидеть количество компонентов, доступных в Snapdragon S4 SoC.

Давайте поговорим о высокопроизводительном 16-нм процессоре (чего ожидать от Kirin 650)

Чем отличается 16-нм чипсет?

Китайский технологический гигант Huawei готов к выпуску своего новейшего смартфона под брендом Honor, и стоит отметить, что телефон будет оснащен чипсетом Kirin 650. Kirin 650 — это первый 16-нм чипсет в своей категории, и очень скоро он дебютирует на индийском рынке.

Теперь, когда у нас есть 16-нм чипсеты, присутствующие в телефонах со значительной производительностью, использующей 16-нм технологию FinFET, включая Apple A9 и Kirin 950. 20-нм чипсет кажется старым по сравнению с 16-нм производственным узлом.

16-нм чип обеспечивает более высокую производительность и снижает энергопотребление, что позволяет смартфонам максимально эффективно использовать свои аккумуляторы.

16-нанометровый на самом деле меньший размер чипа, особенно более тонкий, чем 20-нм или 28-нм чипы, и, кажется, работает лучше во многих случаях. Его флагманская архитектура big.LITTLE сочетает в себе лучшее из обоих миров с точки зрения производительности и эффективности. Этот восьмиядерный процессор имеет четыре ядра с тактовой частотой 2,0 ГГц и четыре ядра с тактовой частотой 1,7 ГГц.

Говорят, что эти ядра обеспечивают повышение производительности на 65 % и снижение энергопотребления на 40 %. Этот новый чипсет Kirin, использующий 16-нм технологию FinFET, является мастером эффективности и, как утверждается, опережает чипсеты других фирм на целое поколение.

Чипсет отвечает за все характеристики смартфона

Мы уже обсуждали два основных компонента, однако на чипсете доступны и другие второстепенные компоненты, которые определяют пределы некоторых важных характеристик смартфона.

Не каждый чипсет может поддерживать основную камеру с разрешением 21 МП или 4 ГБ оперативной памяти LPDDR4, поддержку 4G LTE или сканера отпечатков пальцев.

В итоге мы бы сказали, что помимо поддержки процессора и графического процессора, чипсет также отвечает за ограничение других аппаратных параметров смартфона. Короче говоря, его возможности напрямую связаны с общей компетенцией смартфона.

Технические энтузиасты любят говорить о вычислительной мощности и микросхемах, будь то ПК и игровые приставки или новейшие смартфоны. Мы делаем довольно много этого здесь, в Android Authority, подробно рассказывая о новейших процессорах от Arm, Huawei, Qualcomm, Samsung, MediaTek и других. Для непосвященных эти темы изобилуют жаргоном и абстрактно звучащими идеями, которые могут показаться кирпичной стеной для понимания даже базовых вопросов, таких как «что такое SoC?»

Могут потребоваться годы изучения, чтобы правильно усвоить мельчайшие детали конструкции чипа, что бесполезно, если вы просто пытаетесь изучить потенциальную покупку. Сегодня мы сделаем что-то более удобное для новичков и объясним все тонкости современных чипов для смартфонов с минимальными техническими колдовствами.

Что такое SoC?

SoC означает "система на кристалле". Как следует из названия, SoC — это полная система обработки, содержащаяся в одном пакете. Это не пакет микросхем с одним процессором, с которым вы, возможно, знакомы, если когда-либо собирали ПК. Вместо этого SoC содержит несколько процессорных частей, памяти, модемов и других важных компонентов, объединенных в единый чип, припаянный к печатной плате.

Объединение нескольких компонентов в один чип экономит место, затраты и энергопотребление. По сути, SoC — это мозг вашего смартфона, который обрабатывает все, от операционной системы Android до обнаружения нажатия кнопки выключения питания. SoC также подключаются к другим компонентам, таким как камеры, дисплей, оперативная память, флэш-память и многое другое.

Приведенный ниже список содержит наиболее распространенные компоненты, которые вы найдете внутри системы на кристалле смартфона. Далее в этой статье мы рассмотрим несколько наиболее важных из них.

Центральный процессор (ЦП) — «мозг» SoC. Выполняет большую часть кода для ОС Android и большинства ваших приложений.
Графический процессор (GPU) — выполняет задачи, связанные с графикой, такие как визуализация пользовательского интерфейса приложения и 2D/3D-игры.
Блок обработки изображений (ISP) — преобразует данные с камеры телефона в файлы изображений и видео.
Цифровой сигнальный процессор (DSP) — обрабатывает более сложные математические функции, чем ЦП. Включает распаковку музыкальных файлов и анализ данных датчика гироскопа.
Нейронный процессор (NPU). Используется в смартфонах высокого класса для ускорения задач машинного обучения (ИИ). К ним относятся распознавание голоса и сегментация объектов камеры.
Видеокодер/декодер — обеспечивает энергоэффективное преобразование видеофайлов и форматов.
Модемы: преобразует беспроводные сигналы в данные, понятные вашему телефону. Компоненты включают модемы 4G LTE, 5G, Wi-Fi и Bluetooth.

Наконец, при разговоре о SoC часто упоминается так называемый производственный процесс. Он указан как число в нанометрах (нм). Вообще говоря, чем меньше размер нм, тем меньше внутренняя разводка SoC. Это лучше для энергоэффективности и размера кремниевой области. Хотя существуют разные методы производства, которые могут затруднить прямое сравнение. На момент написания этой статьи 5 нм — это самый маленький производственный процесс, используемый в SoC для смартфонов.

Примеры SoC

Теперь, когда у нас есть краткий обзор того, что такое SoC, приведем несколько примеров. В области смартфонов Qualcomm, Samsung Semiconductor, HiSilicon Huawei и MediaTek — четыре крупнейших имени в бизнесе. Скорее всего, в вашем смартфоне установлен чип одной из этих компаний.

Qualcomm – крупнейший поставщик систем на кристалле для смартфонов. Каждое ухо поставляет чипы для большинства флагманских, средних и даже недорогих моделей смартфонов. SoC Qualcomm подпадают под бренд Snapdragon. Чипы премиум-класса, которые могут похвастаться лучшими технологиями компании, попадают под марку Snapdragon серии 800, например новейший Snapdragon 888. Продукты среднего и суперсреднего уровня маркируются названиями серий Snapdragon 600 и 700 соответственно. Например, Snapdragon 765 — это относительно новый чип среднего уровня, поддерживающий подключение 5G. Продукты начального уровня относятся к серии 400.

Системы на кристалле Exynos от Samsung работают на одинаковом уровне премиум-класса, среднего и начального уровня. Ранее они были перечислены как серии Exynos 9900, 9800 и 9600, а продукты серии Exynos 7000 поддерживали бюджетный конец портфеля. Тем не менее, последним высокопроизводительным чипом Samsung является Exynos 2100, а Exynos 1080 – чипсет среднего уровня с поддержкой 5G.

Схема именования Samsung Exynos раньше очень напоминала схему Huawei, но теперь она изменилась. Kirin 9000 — новейший флагманский чип Huawei, который доступен в вариантах 4G и 5G. Серия Kirin 600 очень похожа на линейку Snapdragon 600, предлагая характеристики среднего уровня для более доступных смартфонов.

Наконец, линейка Helio от MediaTek включает доступные продукты серии P и серию G, ориентированную на игры. Последней флагманской серией производителя является Dimensity 1200, за которой следует Dimensity 1100.

Все начинается с процессора

Возможно, вы знакомы с термином "процессор", так как в этом кругу общения он часто используется как взаимозаменяемый с термином "процессор". ЦП является наиболее часто используемым типом процессора. Он разработан, чтобы быть очень гибким и подходящим для широкого круга задач. Таким образом, процессор запускает операционную систему Android и ваши приложения. Он также частично отвечает за синхронизацию данных между другими процессорами внутри SoC.

Вкратце: процессоры работают с блоками предсказания, регистрами и блоками выполнения. Это известно как архитектура процессора. Регистры содержат биты данных или указатели на память, часто в 64-битных форматах данных. Исполнительные блоки что-то делают с одним или несколькими регистрами, например, читают и записывают в память или выполняют математические операции. Одновременно с ЦП можно использовать несколько исполнительных блоков, каждому из которых требуется один или два тактовых цикла для выполнения своей функции.

ЦП достаточно гибкие, чтобы решать самые разные задачи. Производительность можно увеличивать и уменьшать, изменяя тактовую частоту (в ГГц), количество ядер или изменяя базовую архитектуру, чтобы делать больше с каждым тактовым циклом. Этот последний момент часто называют созданием «более широкого» или «большего» процессора, поэтому телефонные чипы Apple такие мощные. Однако у этих более широких конструкций есть компромиссы между мощностью и эффективностью.

ЦП внутри SoC для смартфонов бывают разных видов, и все они основаны на архитектуре ЦП Arm. Последними процессорными ядрами от Arm являются большие Cortex-X2 и Cortex-A710, а также маленький Cortex-A510. Все эти три основаны на новейшей архитектуре Armv9. Процессоры для смартфонов часто бывают восьмиядерными, с большими мощными ядрами для более ресурсоемких приложений и меньшими энергоэффективными ядрами, обеспечивающими длительное время автономной работы.

Встроенная графика

Помимо ЦП, графический процессор (ГП) – это еще одна часть традиционного оборудования для обработки чисел, упакованного в SoC телефона. Графические процессоры гораздо менее универсальны, чем ЦП, и в результате устроены совсем по-другому. Они созданы для многократного параллельного выполнения математических функций, что они могут выполнять намного быстрее, чем обычный ЦП. Помните, что на вашем дисплее с разрешением 1080p нужно заполнить миллионы пикселей, каждый из которых должен быть рассчитан, когда вы запускаете приложение или свою любимую игру.

Большинство графических операций повторяются снова и снова, чтобы заполнить все пиксели на экране. Таким образом, графические процессоры предназначены для одновременного выполнения большого количества математических операций с большими пакетами данных. В отличие от центральных процессоров, которые выполняют одну или две операции за цикл, графические процессоры выполняют десятки, сотни и даже тысячи параллельных операций за каждый цикл. Это зависит от размера и производительности графического процессора.

Двумя основными графическими процессорами в сфере Android SoC являются Mali от Arm и Adreno от Qualcomm. Оба предлагают большие и меньшие версии технологии графического процессора, а флагманские чипы упакованы в самое мощное оборудование для 3D-игр. Qualcomm мало рассказывает о внутренней работе Adreno, но мы знаем все о Mali. Вы можете прочитать о последней архитектуре Мали здесь. У Apple также есть собственный графический процессор для своих SoC для iPhone, и AMD вскоре вступит в борьбу с графическим соглашением с Exynos от Samsung.

Отличным камерам нужны хорошие процессоры

О смартфонах все чаще судят по их фотовозможностям. Несмотря на то, что высокопроизводительные датчики и объективы имеют важное значение, мощные возможности обработки изображений являются не менее важной частью этой истории. Только взгляните на впечатляющие результаты простой аппаратной настройки камеры Google Pixel 4.

Несмотря на то, что редактирование и настройка изображений часто выполняются на процессоре и графическом процессоре, данные с сенсора камеры обрабатываются еще до того, как изображение будет сохранено на вашем телефоне. ISP — это специализированный DSP, который выполняет общие задачи обработки изображений, такие как преобразование Байера, фокусировка, демозаика, повышение резкости и шумоподавление. Другими словами, он превращает цифровую информацию с сенсора камеры в красивое изображение.

Последние два пункта особенно важны для смартфонов, где более дешевые телефоны имеют тенденцию к чрезмерной резкости и размытости деталей.

Высококачественные чипсеты все чаще предлагают высококачественные функции.Например, Kirin 990 от Huawei был первым SoC с блочным сопоставлением DSLR-класса и шумоподавлением 3D-фильтрации (BM3D), а новейшие интернет-провайдеры Qualcomm и Samsung позволяют программно размывать боке видео в реальном времени.

Суть в том, что для красивых изображений требуется мощный процессор обработки изображений.

Обработка искусственного интеллекта нового поколения

Такие термины, как нейронные процессоры, процессоры ИИ или ядра машинного обучения, часто используются как синонимы, но все они, как правило, означают одно и то же в современных SoC для смартфонов: процессор, специально оптимизированный для математики и алгоритмов, обычно используемых нейронными сетями.

Подобно тому, как графические процессоры — это процессоры, оптимизированные для графических вычислений, а интернет-провайдеры — для задач с изображениями, NPU — это процессоры, специально разработанные для более быстрого и эффективного запуска нейронных сетей и задач машинного обучения, чем центральные процессоры. NPU также имеют свои собственные кэши локальной памяти, чтобы ускорить выполнение без использования более медленной оперативной памяти.

Нейронные сети часто требуют операций, которые обрабатывают несколько фрагментов входных данных для создания только одного вывода. Особенно популярна операция множественного накопления, часто работающая с данными разного размера от 16 бит до 8 и даже 4 бит данных. Это сильно отличается от математических вычислений и типов данных, используемых центральными процессорами, хотя некоторые операции можно ускорить на гибких графических процессорах.

NPU — это новейшие специализированные процессоры, которые нашли свое применение в телефонных SoC. Хотя эта технология в основном зарезервирована для чипов флагманского уровня, она уже быстро распространяется на более доступные чипсеты и мобильные телефоны.

Модемы 4G и 5G для более быстрой передачи данных

Последняя часть SoC современного смартфона — модем для передачи данных, который позволяет вам получать доступ к сетям передачи данных от вашего оператора. Различные модемы также определяют скорость и качество вашего соединения для передачи данных. Самые мощные модемы достигают скорости загрузки выше 1 Гбит/с. Существуют также модемы для передачи данных по Wi-Fi и Bluetooth, но сегодня мы сосредоточимся на модемах 4G и 5G.

В предыдущие годы SoC для смартфонов могли похвастаться встроенными модемами 4G. Это означает, что модем 4G находится внутри SoC. Первые модемы 5G для смартфонов были внешними, поэтому их нужно было подключать к основной SoC. Это менее энергоэффективно, но упрощает реализацию высококлассных функций и обеспечивает гибкость производителя при развертывании сетей 5G для большего числа потребителей.

Встроенные модемы и возможности 5G теперь тоже доступны. Все флагманские процессоры от Qualcomm, Samsung и Huawei оснащены встроенными модемами, которые поддерживают возможности 5G с частотой менее 6 ГГц и миллиметрового диапазона. Все флагманские телефоны 5G 2021 года оснащены встроенными модемами, что обеспечивает повышенную энергоэффективность при достижении пиковых скоростей передачи данных.

Подробнее о SoC для смартфонов

Любители телефонов любят сравнивать характеристики процессора и графического процессора, но это становится менее актуальным по мере роста производительности и появления потребности в новых возможностях. SoC для смартфонов все меньше ориентированы на какие-либо отдельные возможности и больше на гетерогенный вычислительный подход к решению задач обработки. Другими словами, использование наиболее эффективного типа процессора для выполнения поставленной задачи.

Сегодняшние телефоны справляются с более широким диапазоном рабочих нагрузок, чем когда-либо прежде. В результате количество выделенных процессоров внутри каждого чипа продолжает увеличиваться. От базовых компонентов процессора и графического процессора несколько лет назад до цифровых процессоров обработки сигналов, продвинутых интернет-провайдеров и сетевых процессоров сегодня. Эти детали, о которых мало говорят, становятся все более важными благодаря достижениям в области безопасности, машинного обучения и 5G.

Для получения дополнительной информации о конкретных наборах микросхем для смартфонов ознакомьтесь с нашей подборкой руководств ниже:

Читайте также: