В начале 2010 г. компания LG анонсировала первый в мире двухъядерный смартфон, что ознаменовало эру мобильной гонки многоядерности. С тех пор прошло уже более 6 лет, а производители только продолжают наращивать производственные и производительные мощности. Сегодня на рынке присутствуют уже десятиядерные предложения и вряд ли на этом их рост остановится. Чтобы лучше понять, чего добиваются производители и как постоянное увеличение количества ядер отражается на приросте производительности, проведем небольшой экскурс в историю.

Некогда устройство для совершения звонков сегодня выполняет роль мультимедийного комбайна, став неотъемлемой частью нашей жизни. С каждым годом появляется новая функциональность, а значит растет потребность обработки всё больших потоков данных. Изначально все усилия для повышения производительности были направлены в сторону наращивания тактовой частоты, но с достижением определенных показателей, её повышение стало нерациональным, так как сказывалось на увеличении TDP процессоров. Впрочем, стараниями разработчиков, а в последующем и маркетологов, был найден выход – многоядерность.

В человеческом сознании укоренилось мнение: “чем больше, тем лучше.” Но всегда есть исключение и вопрос многоядерности один из таких случаев. Эти предубеждения успешно используются “психологами маркетинга”, чья задача убедить вас в том, что это главный фактор, влияющий на прирост производительности. А так ли это?

Вопрос количества

Важна ли многоядерность? Несомненно. Обработка, распределение и выполнение множества задач одновременно – вот главная её фишка. Параллельная работа нескольких приложений, видеосъемка и совершение звонков. Звучит странно, но вполне возможно. Возможно благодаря задействованным дополнительным ядрам. И да, я о плавности.

Два процессорных ядра, а это, по сути, два микропроцессора, управятся с различными задачами быстрее одного. Четыре – ещё быстрее, нежели два. Способ увеличения производительности процессора с помощью нескольких ядер заключается в разбивке потоков. Важно отметить, что ОС, несмотря на их количество, умеет создавать и работать с множеством виртуальных потоков, пускай это даже одноядерный вариант. Загрузи вы свой смартфон одной задачей, он отлично с ней справится. Между тем это огромная редкость, ведь даже в режиме пассивного использования он выполняет по несколько задач, для чего в ОС включен планировщик. Планировщик регулирует порядок и количество задач.

А что насчет количества ядер?

Большее количество – не всегда качество. Не все приложения оптимизированы для работы с несколькими ядрами, а уж тем более, когда их численность давно перевалила за четыре. По крайней мере так было раньше, сейчас же ситуация кардинально изменилась. Давайте на примере.

У вас есть несколько грузовых машин. Перевезти ими груз становится гораздо проще, нежели делать это с помощью одной в несколько подходов или полностью загрузив автомобиль. Правда, этот вариант доступен при условии возможности разделения груза. Немаловажным являются и тактовая частота, которая отвечает за обработку различных операций в секундном интервале. Чем она выше, тем больше действий процессор выполняет за один проход. Не стоит забывать и про архитектуру процессора. Вернемся к примеру.

У нас есть два водителя. Несмотря на то, что в смартфонах используется однокристальная система, здесь как и в компьютерных решениях у каждого производителя имеются свои варианты исполнения, отличные от конкурентов. Так вот. У обоих водителей одинаковое задание и место прибытия. Но первый более опытный и знает короткий путь (нет, не как в фильмах с плохой концовкой), соответственно имеет преимущество и доберется гораздо быстрее второго. Не будем тыкать пальцами, но параллель между Qualcomm и MediaTek, думаю, понятна)

Возвращаясь к вопросу оптимизации. В предыдущих своих статьях я не раз отмечал чрезвычайную важность этого фактора и не устаю повторять об этом вновь. Как всегда пример с яблочной продукцией. В последней версии iPhone используется двухъядерный процессор собственной разработки, который занимает лидирующую позицию среди своих более “ядерных” собратьев. Этому способствует множество факторов, но оптимизация стоит во главе.

Проблема перегрева

Прогресс не стоит на месте и на рынке уже давно намечен курс на уменьшение размеров используемых компонентов. Впрочем, в мобильных решениях проблема перегрева остается все ещё актуальной: постоянная прокачка характеристик, включая наращивание мощности становится серьезным барьером при тенденции на стройные смартфоны. В погоне за инновациями некоторые производители оснащают свои устройства жидкостным охлаждением, как например в Z2, Lumia 950 XL и Galaxy S7. Снизить перегрев на высокой частоте возможно также перейдя на более тонкий техпроцесс.

“Количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца, что приводит к появлению новых технологий, росту производительности и прорывам в области электроники.”

Чем меньше элемент, тем меньше выделение тепла. Однако, с уменьшением размера транзисторов увеличиваются сложности с теплоотводом. Плюс, их размер должен уменьшаться пропорционально (закон Мура), чтобы задержки в ГГц сигналах не сказывались на итоговой производительности. В результате – палка с двумя концами.

Ещё один способ – увеличение количества ядер. Да, вы не ослышались. Система выбирает комбинацию ядер и с потребностью задействует высокопроизводительные, а при возможности сэкономить, пускает в ход энергоэффективные. В редких случаях используются и те, и другие.

Как Android

Технический писатель и автор собственного блога Дарси Лаковье, провел один интересный эксперимент , создав специальную программу, так как не нашел ни одного приложения, которое использовало бы все восемь ядер на 100%. Потом он затестил несколько приложений на смартфонах с четырехъядерным (Snapdragon 801) восьмиядерным Snapdragon (615) процессорами. В результате Дарси продемонстрировал графики их работы с одинаковыми приложением.

Как и полагается, первым протестировали Chrome. Будь приложение однопоточным, можно было ожидать нагрузки двух ядер с периодической активностью ещё двух других. На самом деле, львиную долю времени браузер использовал все четыре ядра.

Что касается восьмиядерного решения, большую часть времени браузер вел себя довольно непредсказуемо, задействовав произвольное их количество, комбинируя семь-восемь, а иногда шесть или четыре ядер. Учитывая, что 615 использует big.LITTLE-концепцию, способ его работы сильно отличается. На графике видно, как возрастает нагрузка на одном в то время, как падает на другом ядре.

На следующем изображении можно увидеть, как при сильной нагрузке активируется big-кластер, что равноценно задействованию четырех ядер, однако при снижении нагрузки возможно использование двух кластеров одновременно, то есть использование всех восьми ядер. Это нужно во избежание скачков в напряжении, а последующее снижение нагрузки приведет к отключению big и включению энергоэффективного LITTLE-кластера.

Вся статья довольно большая, поэтому я отобрал основные фрагменты для демонстрации и объяснения поведения различных процессоров в определенных ситуациях.

Вывод

Учитывая определенное количество факторов, а именно оптимизацию, разность архитектур, использование различных технологий и некоторых других – многоядерность сегодня не только дань моде, но и один из способов балансировки между огромным количеством насущных проблем.

И в первую очередь, это нужно не столько для наращивания производительности (ведь это вопрос оптимизации), сколько для решения проблем энергоэффективности и перегрева. Но это ли основной выход? Ведь остается ещё масса обходных путей. Например, то же уменьшение техпроцесса. Но и здесь не всё так просто. Ведь манипуляции с минимизацией приводят к большому количеству отбракованных процессоров. Более того, даже небольшие земные колебания, незаметные для простого человека, могут привести количество непригодных процессоров до 70-80%.

Остается система жидкостного охлаждения, но её эффективность в существующем виде, к сожалению, всё ещё под вопросом. Впрочем, производители вряд ли остановятся на этом, ну а на главный вопрос, нужна ли многоядерность? Ответ – да!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

В чем различия между четырехъядерными и восьмиядерными процессорами смартфонов? Объяснение достаточно простое. В восьмиядерных чипах в два раза больше процессорных ядер, чем в четырехъядерных. На первый взгляд восьмиядерный процессор представляется вдвое более мощным, не так ли? На самом деле ничего подобного не происходит. Чтобы понять, почему восьмиядерность процессора не удваивает производительность смартфона вдвое, потребуются некоторые пояснения. уже наступило. Восьмиядерные процессоры, о которых совсем недавно можно было только мечтать, получают все большее распространение. Но, оказывается, их задача состоит не в том, чтобы повысить производительность устройства.

Четырех- и восьмиядерные процессоры. Производительность

Сами термины «восьмиядерный» и « четырехъядерный» отражают число ядер центрального процессора.

Но ключевое различие между этими двумя типами процессоров — по крайней мере по состоянию на 2015 год — состоит в способе установки процессорных ядер.

В четырехъядерном процессоре все ядра способны работать одновременно, обеспечивая быструю и гибкую многозадачность, делая более ровными 3D-игры и повышая скорость работы камеры, а также осуществляя другие задачи.

Современные восьмиядерные чипы, в свою очередь, просто состоят из двух четырехъядерных процессоров, которые распределяют между собой различные задачи в зависимости от их типа. Чаще всего в восьмиядерном чипе присутствует набор из четырех ядер с более низкой тактовой частотой, чем во втором наборе. Когда требуется выполнить сложную задачу, за нее, разумеется, берется более быстрый процессор.

Более точным термином, чем «восьмиядерный» стал бы «двойной четырехъядерный». Но это звучит не так красиво и не подходит для маркетинговых задач. Поэтому эти процессоры называют восьмиядерными.

Зачем нужны два набора процессорных ядер?

В чем причина сочетания двух наборов процессорных ядер, передающих задачи один другому, в одном устройстве? Для обеспечения энергоэффективности.

Более мощный центральный процессор потребляет больше энергии и батарею приходится чаще заряжать. А аккумуляторные батареи намного более слабое звено смартфона, чем процессоры. В результате — чем более мощен процессор смартфона, тем более емкая батарея ему нужна.

При этом для большинства задач смартфона вам не понадобится столь высокая вычислительная производительность, какую может обеспечить современный процессор. Перемещение между домашними экранами, проверка сообщений и даже веб-навигация — не столь требовательные к ресурсам процессора задачи.

Но HD-видео, игры и работа с фотографиями такими задачами являются. Поэтому восьмиядерные процессоры достаточно практичны, хотя элегантным это решение назвать трудно. Более слабый процессор обрабатывает менее ресурсоемкие задачи. Более мощный — более ресурсоемкие. В итоге сокращается общее энергопотребление по сравнению с той ситуацией, когда обработкой всех задач занимался бы только процессор с высокой тактовой частотой. Таким образом, сдвоенный процессор прежде всего решает задачу повышения энергоэффективности, а не производительности.

Технологические особенности

Все современные восьмиядерные процессоры базируются на архитектуре ARM, так называемой big.LITTLE.

Эта восьмиядерная архитектура big.LITTLE была анонсирована в октябре 2011 года и позволила четырем низкопроизводительным ядрам Cortex-A7 работать совместно с четырьмя высокопроизводительными ядрами Cortex-A15. ARM с тех пор ежегодно повторяла этот подход, предлагая более способные чипы для обоих наборов процессорных ядер восьмиядерного чипа.

Некоторые из основных производителей чипов для мобильных устройств сосредоточили свои усилия на этом образце «восьмиядерности» big.LITTLE. Одним из первых и наиболее примечательных стал собственный чип компании Samsung, известный Exynos. Его восьмиядерная модель использовалась начиная с Samsung Galaxy S4, по крайней мере в некоторых версиях устройств компании.

Сравнительно недавно Qualcomm также начала применение big.LITTLE в своих восьмиядерных чипах Snapdragon 810 CPU. Именно на этом процессоре базируются такие известные новинки рынка смартфонов, как и G Flex 2, ставший компании LG.

В начале 2015 года NVIDIA представила Tegra X1, новый суперпроизводительный мобильный процессор, который компания предназначает для автомобильных компьютеров. Основной функцией X1 является его вызываемый консольно («console-challenging») графический процессор, который также основывается на архитектуре big.LITTLE. То есть он также станет восьмиядерным.

Велика ли разница для обычного пользователя?

Велика ли разница между четырех- и восьмиядерным процессором смартфона для обычного пользователя? Нет, на самом деле она очень мала, считает Йон Манди.

Термин «восьмиядерный» вносит некоторую неясность, но на самом деле он означает дублирование четырехъядерных процессоров. В итоге получаются два работающих независимо четырехъядерных набора, объединенных одним чипом для повышения энергоэффективности.

Нужен ли восьмиядерный процессор в каждом современном смартфоне. Такой необходимости нет, полагает Йон Манди и приводит пример Apple, обеспечивающих достойную энергоэффективность своих iPhone при всего двухъядерном процессоре.

Таким образом, восьмиядерная архитектура ARM big.LITTLE является одним из возможных решений одной из самых важных задач, касающихся смартфонов — времени работы от одной зарядки батареи. По мнению Йона Манди, как только найдется другое решение этой задачи, так и прекратится тренд установки в одном чипе двух четырехъядерных наборов, и подобные решения .

Знаете ли вы другие преимущества восьмиядерных процессоров смартфонов?

Изначально процессоры обладали всего одним ядром, на которое возлагались все задачи. Постепенно чипы становились мощнее – они получали возможность обрабатывать больше информации за одну единицу времени. Из-за этого они сильно нагревались, что стало настоящей проблемой. Было принято решение разделить чип на несколько ядер, в результате чего их производительность возросла, а нагрев так и остался на прежнем уровне, так как каждое ядро обрабатывало параллельно большой поток информации. Позже появились четырех-, шести- и даже восьмиядерные процессоры.

Так вот ядра в телефоне (вернее – в процессоре) нужны для параллельной (одновременной) обработки потока информации. Возложить сразу большой объем данных для обработки на одно ядро не удается.

Больше – значит лучше?

Ошибочно полагать, что чем больше ядер в телефоне, тем лучше. На самом деле это не так. Большинство четырехъядерных процессоров работают по следующему принципу: 2 ядра являются энергосберегающими и работают только в том случае, когда нагрузка на чип небольшая. Они расходуют небольшое количество энергии, и их ресурса достаточно для поддержки шаблонных задач (прослушивание музыки, просмотр видео, серфинг в интернете). Когда пользователь запускает игру, то подключаются дополнительные мощные ядра – их ресурс очень высок, но они потребляют много энергии, из-за чего аккумулятор разряжается быстро.

Чаще всего четырехъядерные процессоры могут работать на полную мощность и задействовать сразу все четыре ядра. Что касается “восьмиядерников”, то эти работают как два отдельных “четырехъядерника”: при слабых нагрузках активными являются энергосберегающие ядра, при высоких подключаются мощные, а слабые отключаются. Но уже сегодня существуют процессоры, которые могут одновременно задействовать все восемь ядер – их производительность поражает.

Следовательно, современные процессоры поделены на ядра в большей степени для повышения энергоэффективности, а не производительности. И это разумное решение, ведь без необходимости нет нужны “гонять” сильные ядра, когда с простыми задачами сможет справиться процессор, потратив при этом небольшое количество энергии.

Сам термин “восьмиядерный” вводит в заблуждение пользователя, который полагает, что такой чип является более мощным. Это не всегда справедливо.

Пожалуйста, оцените статью:

Многие производители смартфонов хотели бы привлечь потенциальных клиентов спецификациями своих устройств. Однако, большинство пользователей просто не знают, что означают аппаратные спецификации. Давайте попробуем разобраться в этом вместе

Многие производители смартфонов хотели бы привлечь потенциальных клиентов спецификациями своих устройств. Однако, большинство пользователей просто не знают, что означают аппаратные спецификации. Давайте попробуем разобраться в этом вместе.

Срок службы батареи

Большинство производителей указывают на упаковке срок службы аккумулятора смартфона. Часто эта единица выражена в миллиамперах в час (мАч). Чем больше эта величина, тем лучше. В то же время Apple, например, не указывает мощность батареи своего iPhone 5, а говорит о том, что ее заряда хватит на 10 часов воспроизведения видеофайлов. Многим пользователям такой подход более понятен.

С каждым новым поколением смартфонов, производители стараются увеличить срок службы батареи. Например, мощность аккумулятора недавно анонсированного Nokia Lumia 920 составляет 2000 мАч. Такая же мощность и у батареи Droid Razr M от Motorola. Мощность новой батареи Samsung Galaxy Note 2 составит 3200 мАч. Однако это не означает, что устройство без подзарядки будет работать дольше, чем Lumia, поскольку Galaxy Note 2 потребляет больше энергии при работе.

Сегодня большинство хороших смартфонов обладают батареей мощностью около 2000 мАч и выше, что позволяет устройству работать без подзарядки не менее 10 часов. Лучшими по этому показателю пока остаются Motorola и Nokia, а сразу за ними следуют Apple и Samsung.

Количество ядер процессора

Не нужно быть вундеркиндом, чтобы понимать, что даже самая мощная батарея становится абсолютно бесполезной, если устройство не оснащено хорошим центральным и графическим процессором. Одноядерный процессор, работающий с частотой 1,2 ГГц (Гигагерц – это мера определяющая быстроту работы устройства), немного выиграет от наличия мощной батареи. Устройство с двухъядерным процессором будет работать гораздо быстрее.

Покупая смартфон, знайте, чем выше показатель ГГц, тем лучше и, конечно же, двухъядерное устройство лучше одноядерного. Большинство современных смартфонов сегодня поставляются с двухъядерным процессором, работающим с частотой в 1,5 ГГц. Также на рынке представлены и смартфоны с четырехъядерным процессором.

При покупке смартфона, определяясь с количеством ядер процессора, стоит помнить два фактора. Чем больше ядер, тем быстрее будет работать ваше устройство. В тоже время, чем больше ядер, тем больше энергии будет потреблять смартфон и значит, тем более мощной батареей он должен быть оснащен.

Возможно, вы сталкивались с такими названиями как ARM или х86. Почти все современные смартфоны и планшеты работают на базе процессоров ARM, поскольку эти процессоры более энергоэффективны чем х86 от Intel.

Разрешение экрана

Именно этим показателем многие производители часто стараются привлечь покупателей. Разрешение экрана определяется двумя показателями: общим количеством пикселей и плотностью пикселей на дюйм. Чем больше пикселей приходится на дюйм, тем более качественной получится картинка. В тоже время, чем выше разрешение экрана, тем больше энергии потребляет устройство.

Плотность разрешения экрана у iPhone 5 составляет 326 точек на дюйм. Точно такое же разрешение было и у iPhone 4S. Общее разрешение нового девайса составляет 1136х640. Крупнейший конкурент iPhone от Apple, Samsung Galaxy S III может похвастаться 306 точками на дюйм и общим разрешением в 1280x720. Технически у Galaxy больше пикселей, однако, и экран девайса тоже больше, а плотность на дюйм меньше, а это значит, картинка будет менее качественной.

Производительность смартфона зависит от многих компонентов, включая процессор, количество ядер и объем оперативной памяти. Все они определяют, насколько быстро будет работать гаджет.

«Нельзя повесить табличку и сказать, что вот этот смартфон будет работать быстрее, чем этот, потому что в нем такое железо. По факту влияет еще и операционная система, какие-то модификации, которые делает сам производитель. Например, одно и тоже железо будет по-разному себя вести на мобильной Windows, на iOS и на Android. Так что здесь важно все. Но если мы смотрим на характеристики и видим там мощный процессор, то, скорее всего, смартфон будет достаточно быстрым», — говорит эксперт по гаджетам Илья Ковальчук .

Процессор

При выборе быстрого смартфона нужно обратить внимание на тактовую частоту процессора. Несмотря на то, что современные мобильные процессоры в большинстве своем умеют понижать и повышать частоту в зависимости от нагрузки, это важная характеристика. Бюджетные процессоры имеют частоту 1000-1300 МГц, средний класс — 1300-1700 МГц, а флагманы работают на 1900 МГц и более. Однозначного ответа на вопрос о том, какой процессор лучше, не существует.

«Каждый год выходят процессоры нового поколения, произведенные с применением новых технологических норм. Для смартфонов такие процессоры поставляют Samsung Exynos, Qualcomm, MediaTek, Apple и т. д. Процессоры Samsung Exynos 9810 и Qualcomm Snapdragon 845 для Android-смартфонов самые совершенные на сегодня. Но это не значит, что нужно выбирать именно их. Можно взять очень хорошие процессоры Snapdragon 636, Snapdragon 660, которые относятся к средней линейке. Смартфоны с таким процессором будут стоить недорого, порядка 14 000 рублей. Раньше они представляли собой восьмисотую линейку, теперь это шестисотая. Потребляют такие процессоры немного, греются мало, а производительность у них отличная», — говорит Ковальчук.

Ядра

Термины «восьмиядерный» и «четырехъядерный» обозначают число ядер центрального процессора. В четырехъядерном процессоре все ядра могут работать одновременно, обеспечивая быструю работу и выполнение задач, а в восьмиядерном чипы состоят из двух четырехъядерных процессоров, которые распределяют между собой различные задачи. Поскольку в процессе работы смартфон не всегда задействует все ядра одновременно, важно не их число, а способ установки. В настоящее время большинство решений выпускается по норме 32 нанометра, также появляются первые устройства на процессорах, выполненных по норме гораздо ниже. Чем меньше такое значение, тем лучше.

«Важно посмотреть на сборку. Из каких ядер все собрано. Если это ядра А73 плюс А53, то это очень хорошая сборка. Даже если частоты понижены, то смартфон будет работать хорошо. Если это восемь ядер А53, то это процессор начального уровня. Он не будет очень мощным. Если еще он произведен с минимумом технологических норм — тем более. Сейчас хотят 7 нанометров производить, а если в смартфоне 22 нанометра, то какие бы ядра ни были, даже не очень слабые, этот процессор будет и потреблять много, и греться», — говорит Ковальчук.

Оперативная память

Чем больше объем оперативной памяти, тем быстрее запускаются приложения и тем большее количество задач может выполнять смартфон одновременно.

«Минимум — это три гигабайта для смартфона пользователя сети, человека, который играет в игры. Можно больше. Энтузиасты берут шесть гигабайт, но если операционная система хорошо оптимизирована, если все сделано по уму, то с тремя гигабайтами никаких проблем не будет. Если в смартфоне кривая операционная система, разработанная непонятно кем, то она может еще гигабайт забить», — говорит Ковальчук.