Сколько ядер должно быть в смартфоне

Чем восемь ядер процессора смартфона лучше четырех?

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. Будущее в сфере процессоров смартфонов 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.

Эти пояснения были опубликованы Йоном Манди (Jon Mundy) в статье «Octa-core vs Quad-core: Does it make a difference?» на страницах ресурса Trusted Reviews.

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 HTC One M9 и G Flex 2, ставший большим достижением 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 выйдут из моды.

Знаете ли вы другие преимущества восьмиядерных процессоров смартфонов?

Думаю, многие из наших читателей помнят середину нулевых годов, когда телефоны ещё не были такими умными, как сегодня, но при этом могли похвастать по-настоящему выдающейся внешностью. Не сказать, что дизайн, который выбирали производители, всегда был удачным, но, так или иначе, выглядели аппараты тех лет определённо интереснее нынешних. Однако, если подумать, то становится ясно, что сыграть на дизайне устройства, у которого всю фронтальную панель занимает экран, а половину задней – объектив камеры, довольно сложно. Но для Samsung нет ничего невозможного.

В этом году было много проблем со смартфонами, которые вышли на рынок. Это касается не только трудностей у Huawei, которой надо как-то привыкать жить в новом мире, опустевшем без Google. Не только у OnePlus 8 были проблемы из-за его ценника. Наверное, самым провальным смартфоном года (как минимум начала) стал Motorola RAZR. Компания очень хотела выпустить его раньше остальных и в целом получилось, но качество было таким, что общественность была очень недовольна. Что же теперь делать, если такой провал уже произошел? Судя по всему, компания готова поработать над ошибками и выпустить второе поколение этого смартфона. Об этом заявил один из руководителей компании. Получится ли у них со второй попытки?

Может ли всего одна деталь смартфона испортить о нем все впечатление? Конечно да! Например, камера Samsung Galaxy S20 Ultra, антенна iPhone 4, внешний вид Google Pixel 3… Примеры можно приводить долго, но это все будут скорее ошибки инженеров, программистов или дизайнеров, но есть примеры того, когда фирменная особенность является главным минусом устройства. Так проучилось и с линейкой Samsung Galaxy Note, которая из года в год выпускается с одним и тем же элементом, который заставляет производителя идти на компромис. В итоге, он принимает не самое популярное решение и смартфон становится нишевым устройством не для каждого и не на каждый день.

Сколько ядер должно быть в процессоре?

Ещё пять лет назад в смартфонах были одноядерные процессоры, а предсказания о появлении в мобильных гаджетах многоядерных вызывали лишь усмешки. Тем не менее, в начале 2011 года был представлен первый смартфон с двухъядерным чипсетом, и с тех пор количество ядер в мобильных процессорах только растёт. Сегодня нас уже не слишком удивляют чипсеты с десятью ядрами, и нет оснований полагать, что эта цифра перестанет увеличиваться. Чтобы понять, чего добиваются производители, и зачем смартфонам столько ядер, начнём с небольшого экскурса в историю.

В погоне за производительностью

До 2011 года рост производительности процессоров мобильных устройств достигался в первую очередь увеличением их тактовой частоты. Но дальше бодро двигаться за счёт наращивания частот не получилось: в мобильных устройствах остро стоит проблема с охлаждением. Уменьшить же перегрев на высоких тактовых частотах можно, перейдя на более тонкий техпроцесс. Однако совершенствование литографического оборудования происходило недостаточно быстро, и вот тогда производители решили прибавить смартфонам производительности способом, уже опробованным на ПК — добавив второе вычислительное ядро.

Итак, первый смартфон с двухъядерным процессором появился в 2011 году: это был LG Optimus 2X с чипсетом NVIDIA Tegra 2. Чипсет был построен на ядрах ARM Cortex-A9 с тактовой частотой до 1 ГГц, выполненных по 40-нм техпроцессу. Смартфон действительно показывал хорошие результаты в синтетических тестах и при выполнении определённых задач, но ещё около года его «двухъядерность» была почти бесполезна, поскольку разработчики приложений не торопились массово оптимизировать свои программы для работы с двумя ядрами. Впрочем, разные процессы уже могли нагружать оба ядра одновременно, что и давало видимый прирост скорости.

Однако чем больше распространялись устройства с многоядерными процессорами, тем больше им уделяли внимания разработчики требовательных приложений — прежде всего игр. Само собой, производители смартфонов не стали останавливаться на двух ядрах и уже в 2012 году появился первый аппарат с пятиядерным процессором LG Optimus 4X HD на базе чипсета NVIDIA Tegra 3 с четырьмя ядрами ARM Cortex-A9 на тактовой частоте 1,5 ГГц и пятым ядром-компаньоном с частотой 500 МГц. Четыре основных ядра определяли выдающуюся производительность устройства, но быстро разряжали батарею. Поэтому простые задачи обрабатывало работающее на пониженной частоте ядро-компаньон.

Первым «чистым» четырёхъядерным процессором стал Qualcomm Snapdragon S4 Pro. В отличие от чипсетов NVIDIA, в линейке S4 Pro компания Qualcomm использовала ядра собственной разработки под названием Krait, которые поддерживали технологию aSMP, позволяющую выбирать напряжение и частоту каждого ядра в отдельности и даже полностью их отключать. Синхронные системы, которые в то время разрабатывали компании NVIDIA и ARM, этого делать не могли.

В погоне за энергоэффективностью

Производительность четырёхъядерных решений вполне удовлетворила как потребителей, так и производителей: последним оставалось только по мере возможности уменьшать техпроцесс и увеличивать тактовую частоту. Однако при разработке первых четырёхъядерных процессоров инженерам пришлось всерьёз задуматься об энергоэффективности. Результатом этих нелёгких дум стало появление архитектуры 4-PLUS-1 у NVIDIA и внедрение технологии aSMP в процессоры Qualcomm, о которых мы уже говорили.

Примерно в это же время появляется архитектура ARM big.LITTLE, которая была призвана решить сложившуюся проблему. Первая реализация big.LITTLE, Clustered Switching, оказалась не слишком удачной, поскольку позволяла устройству переключаться только между кластерами ядер одного типа без возможности управлять каждым из них в отдельности. Первым чипсетом с такой реализацией архитектуры стал Samsung Exynos 5 Octa (5410) с четырьмя ядрами ARM Cortex-A7 и четырьмя ядрами Cortex-A15, применявшийся в смартфоне Galaxy S4. В этом процессоре при энергопотреблении до 1 Вт работал кластер LITTLE, который при превышении этого порога отключался для начала работы кластера big с максимальным энергопотреблением до 6 Вт.

Во второй реализации big.LITTLE под названием IKS кластеры состояли из двух ядер разных типов, но в каждый момент времени могло работать одно. Эта технология позволяла работать одновременно ядрам разных типов (например, двум производительным и двум энергосберегающим ядрам в восьмиядерном чипсете), но задействовать все ядра было по-прежнему невозможно.

Наконец, появилась технология HMP, которая была способна задействовать любые комбинации ядер с любой частотой каждого из них, включая одновременную работу всех ядер для достижения максимальной производительности. Именно HMP используется во всех современных чипсетах, построенных на архитектуре ARM big.LITTLE, ну а первым процессором на этой архитектуре стал также разработанный компанией Samsung чипсет Exynos 5 Octa (5420).

Используются ли ядра приложениями?

Существует довольно распространённое мнение, что смартфонам на самом деле не нужны многоядерные процессоры. Раньше так говорили о четырёхъядерных процессорах, сейчас — о восьмиядерных. Якобы, мобильные приложения просто не могут задействовать все ядра, в результате чего большинство из них «простаивает» без надобности. Но даже на заре «многоядерности» смартфонов одно ядро могло использоваться работающим приложением, а другое в это же время заниматься обновлением виджетов, синхронизацией и другими системными процессами. В настоящее же время мобильные программы, начиная с самых простых, могут задействовать минимум четыре ядра. Чтобы подтвердить это, ресурс Android Authority провёл собственное исследование, запуская различные приложения и анализируя загруженность ядер. Вот что удалось получить для браузера Chrome на четырёхъядерном чипсете Qualcomm Snapdragon 801:

Зависимость числа используемых ядер от времени

Зависимость загруженности ядер от времени

Как вы можете увидеть на графиках, Chrome умеет работать в несколько потоков (иначе мы бы видели использование максимум двух ядер), причём операционная система старается согласовать нагрузку на все ядра во избежание ситуаций, когда два ядра имеют стопроцентную нагрузку, а два других — простаивают.

Если провести тот же тест на чипсете с архитектурой big.LITTLE HMP, картина меняется:

Зависимость числа используемых ядер от времени

Зависимость загруженности ядер от времени

В случае использования гетерогенного мультипроцессинга, число используемых ядер будет близко к максимальному, а графики загруженности ядер не будут совпадать даже приблизительно.

Чтобы понять, почему так происходит, и почему одному и тому же приложению требуется разное количество ядер на разных чипсетах, посмотрим на ещё один график, полученный в игре Epic Citadel:

Зависимость загруженности кластеров big и LITTLE от времени

На графике видно, что при большой нагрузке активен кластер big, что соответствует одновременному использованию четырёх ядер, но при снижении нагрузки некоторое время могут работать оба кластера одновременно, суммарно используя восемь ядер. Низкая загруженность каждого ядра, при этом, не вызовет скачков в энергопотреблении, а дальнейшее снижение нагрузки приведёт к полному отключению кластера big и включению энергосберегающего кластера LITTLE.

Вывод из вышесказанного простой и категоричный: отсутствие многопоточности в приложениях Android — это миф, причём операционная система распределяет нагрузку на ядра наилучшим образом в зависимости от того, использует чипсет архитектуру big.LITTLE или нет.

В погоне за маркетингом

Первые восьмиядерные процессоры вызывали насмешки скептически настроенных пользователей, но, несмотря на это, стали лучшим доступным решением для оптимизации баланса производительности и энергопотребления смартфона. Производители, впрочем, останавливаться не стали, и в 2015 году компания Mediatek представила первый чипсет с десятью ядрами — Helio X20, а также заявила, что в скором времени выпустит и двенадцатиядерный процессор.

В Helio X20 используются ядра уже не двух, а трёх типов с плавно возрастающей производительностью: четыре Cortex-A53 на 1,4 ГГц, четыре Cortex-A53 на 2 ГГц и два Cortex-A72 на 2,5 ГГц.

Несмотря на впечатляющие цифры, в отличие от первых двух-, четырёх- и восьмиядерных чипсетов, Helio X20 не стал фурором, уступая в бенчмарках своим конкурентам с меньшим числом ядер. Приложений, которые могут задействовать одновременно более восьми ядер, пока что ничтожно мало, и дальнейшее увеличение числа ядер в ближайшее время не даст сколько-нибудь заметного прироста производительности.

Что касается неизбежного спутника всевозрастающей мощности мобильных устройств — необходимости уменьшения энергопотребления, производители чипсетов и смартфонов активно используют для этого другие способы, например, уменьшают техпроцесс и занимаются оптимизацией других компонентов — экранов или памяти. А увеличение числа ядер ведёт, скорее, к росту стоимости конечных устройств.

Существует и альтернативный пример развития — компания Apple. В то время как производители Android используют операционную систему Google, а большинство из них — ещё и процессоры сторонних разработок, компания Apple сама занимается разработкой iOS и проектированием чипсетов для своих мобильных устройств. Это позволяет компании добиться хорошего баланса между производительностью и энергоэффективностью путём глубокой оптимизации как программной, так и аппаратной части гаджетов. В своих современных чипсетах Apple использует… всего два ядра собственной разработки под названием Twister. Конечно, смартфоны яблочной компании показывают намного меньшие цифры в бенчмарках по сравнению с Android-устройствами, но к чему погоня за цифрами, если система, все программы и игры на гаджетах работают отлично?

В погоне за будущим

На начало 2016 года четырёхъядерные чипсеты де-факто стали для смартфонов (кроме iPhone) минимальным стандартом. Лишь в самых бюджетных моделях ещё можно встретить двухъядерные процессоры, а одноядерные и вовсе стали историей. Стало ли это полезным для пользователей? Несомненно, да, поскольку рынок всегда расставляет всё на свои места, и неудачные решения быстро уходят в прошлое. Двух- и четырёхъядерные процессоры доказали, что они являются отличным решением увеличения производительности смартфонов без фатального уменьшения автономности. Сейчас уже вполне можно утверждать, что ожидания оправдала и архитектура ARM big.LITTLE HMP при использовании шести-восьми ядер. Она лучше других балансирует между производительностью и энергоэффективностью, меняя эти параметры в широких пределах в зависимости от текущих задач.

Производителям смартфонов с каждым годом становится всё труднее удивлять пользователей. Компаниям тяжело даётся переход на более тонкие техпроцессы, что ограничивает возможности увеличения частоты, да и имеющиеся стандарты производительности уже таковы, что, купив флагман, человек не будет ощущать её нехватки ещё 3–4 года. В результате и появляются чипсеты, поражающие воображение цифрами, за которыми пока не скрывается никаких благ для конечного пользователя. И дальнейшее увеличение числа ядер в мобильных гаджетах на сегодняшний день едва ли оправдано: таким способом не удастся добиться заметного увеличения ни производительности, ни автономности устройств.

Надолго ли удержатся на рынке чипсеты с большим, чем восемь, количеством ядер — покажет время, но такие процессоры не несут в себе никаких важных новшеств, которые бы мог прочувствовать каждый, поэтому гнаться за такими устройствами в ближайшем будущем точно не стоит.

Ядра процессора, «оперативка» или ОС? Как выбрать наиболее быстрый смартфон

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.

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.

Нужна ли многоядерность смартфону?

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.

Сколько процессорных ядер нужно смартфону?

Практически каждый первый смартфон обладает процессором с четырьмя ядрами, а то и сразу с восемью. Казалось бы, чем больше ядер – тем лучше производительность и быстродействие устройства, но в таком случае это должно влиять на повышенное потребление энергии АКБ. При этом последнее отрицательно сказывается на продолжительности автономной работы.

Если вы и вправду строите подобные догадки, спешим вас в этом разубедить — это не так. На самом деле архитектура восьмиядерных CPU не подразумевает включение в работу всех ядер одновременно…, даже если речь идет о выполнении требовательных к «железу» задач.

Мобильные CPU скорее не 8-ядерные, а двойные 4-ядерные?

Где же кроется подвох? Дело в том, что нынешние восьмиядерные SoC (будь то решения от Qualcomm или Mediatek) состоят из двух 4-ядерных чипов, но с различающейся тактовой частотой, которая указывается в герцах — «ГГц». Во время работы эти чипы распределяют задачи между собой в зависимости от нагрузки.

То есть, когда смартфону требуется выполнить ресурсоемкую задачу – он перекидывает ее на четыре быстрых ядра с высокой циклом выборки и исполнения команд. Напомним: чем выше частота (или число основных операций) ядер – тем выше скорость выполнения задач. В случае, когда смартфону не нужно задействовать много мощности (например, во время веб-серфинга или блуждания по интерфейсу), задействуется медленный процессор с низкой частотой.

10-ядерный процессор Mediatek: 2 ядра Cortex-A72/2500 МГц предназначены для выполнения самых сложных задач; 4 ядра Cortex-A53/2000 МГц — для сбалансированного режима, который обеспечивает хорошую производительность с потреблением энергии в допустимых размерах; и 4 ядра Cortext-A53/1400 МГц обеспечивают максимальную энергоэффективность, когда на смартфоне не запускаются требовательные приложения.

Итог: энергия аккумулятора при потребляется меньше, а так как для выполнения большинства задач телефону достаточно CPU с невысокой вычислительной производительностью, это позволяет существенно экономить заряд батареи, не устанавливая АКБ удвоенной емкости.

Принимая во внимание вышеперечисленные факты, мы приходим к следующему выводу: любой восьмиядерный процессор на самом деле никакой не восьмиядерный, а, скорее, двойной 4-ядерный (такой принцип объединения называется big.LITTLE). Но для маркетингового названия этот оборот речи не особо подходит, а вот формулировка «восьмиядерный» воспринимается на слух гораздо лучше.

Получается, что разница в мощности между 4-ядерными и 8-ядерными мобильными CPU может оказаться незаметной для рядового пользователя. Но тем, кто хочет приобрести телефон с большей «долгожительностью», логичнее выбирать 8-ядерный аппарат.

Стоит ли покупать смартфон с 2-ядерным процессором?

Во время написания этого текста мы послушали мнения многих пользователей смартфонов и выяснили, что некоторые из них считают, будто 2-ядерные CPU с высоким количеством гигагерц намного лучше, чем 4-ядерные процессоры с меньшей тактовой частотой.

Это очередной миф. Во-первых, количество ядер сказывается на игровых свойствах, поэтому двухъядерный смартфон вряд ли потянет современные мобильные развлечения (включая некоторые казуальные игрушки). А вот для путешествия по Интернет-сайтам и переписок в мессенджерах подойдет вполне. Во-вторых, мы не советуем смотреть в сторону устаревших моделей телефонов со слабыми CPU. Велика вероятность, что за эти же деньги вы сможете купить современный мобильный аппарат с четырьмя процессорными ядрами.

Сколько ядер будет оптимально для работы процессора смартфона

По своим характеристикам современные смартфоны практически не отличаются от компьютеров. И поэтому при их выборе пользователи обращают внимание на такие же параметры, как и при покупке ПК. Один из вопросов, который вызывает множество споров – сколько ядер должно быть в мобильном процессоре. Давайте вместе с этим разберемся.

В чем отличие многоядерных мобильных процессоров

Сегодня мобильные телефоны комплектуются, как правило, четырех-, восьми- а иногда даже десятиядерными процессорами. Отсюда сразу напрашивается вывод – чем больше у процессор ядер, тем производительнее он работает. Соответственно, энергопотребление у него выше, что негативно сказывается на времени его работы. Однако это утверждение неверно – 8- или 10-ядерные процессоры физически не могут использовать все ядра одновременно, даже при выполнении «тяжелых» задач.

Эта, на первый взгляд нелогичная ситуация легко объяснима – восьмиядерный процессор на самом деле это два 4-ядерных чипа, каждый из которых работает с разной частотой. В процессе работы смартфона происходит распределение задач между его процессорами, например, когда устройство выполняет большую задачу, ее обработкой занимаются ядра, имеющие более высокую частоту, что приводит к увеличению скорости.

В стандартном режиме работает более медленный процессор, который к тому же расходует меньше электроэнергии. Такой режим оптимален для большинства выполняемых смартфоном задач в режиме ожидания, к тому же он позволяет увеличить время автономной работы устройства.

Относительно недавно появившиеся на рынке десятиядерные процессоры имеют похожую архитектуру, только ядра в них разбиты уже на три блока с разной производительностью каждого из них.

Вместо послесловия

Теперь, когда мы ближе познакомились с процессорами, мы понимаем, что на самом деле 8- или 10-ядерный процессор правильнее считать соответственно двойным или тройным четырехядерным. Однако, рынок диктует свои законы – в рекламных целях и появились названия «восьмиядерный» и «десятиядерный». Обычному пользователю разница в производительности у смартфонов с количеством ядер 4, 8 и 10 будет незаметна, а вот автономность у устройств с большим количеством ядер будет выше.