ГЛАВНАЯ   НОВОСТИ   СМАРТФОНЫ И ПЛАНШЕТЫ   НОУТБУКИ И ПК   ФОТОТЕХНИКА   ГАДЖЕТЫ   ИГРЫ И ПРИЛОЖЕНИЯ   ИНТЕРНЕТ
© d-devices.ru
Цифровые устройства и популярные гаджеты
Powered by
Aleks WebStudio
27.01.2015   Мобильные процессоры для смартфонов и планшетов
   На рынке процессоров для настольных ПК и ноутбуков конкурируют между собой только две компании - Intel и AMD с одинаковой архитектурой х86 (у VIA Technologies слишком уж маленькая доля рынка). Но на смартфонно-планшетном поприще у Intel x86 есть сильный конкурент в лице архитектуры ARM (Advanced RISC Machine) и доброго десятка компаний, выпускающих чипы на ее основе.  Сердцем любого современного смартфона и планшета является процессор (ARM или х86), а точнее - однокристальная система. Помимо процессорных ядер она включает в себя графический ускоритель, контроллер оперативной памяти, модули беспроводной связи и ряд других компонентов.
   CISC vs. RISC
   Процессорная  архитектура х86 использует  набор команд CISC (Complex Instruction Set Computer), хоть и не в чистом виде (гибридная архитектура). Большое количество сложных по своей структуре команд сначала декодируются в простые, и только затем обрабатываются. Понятное дело, на всю эту цепочку действий уходит немало энергии. И в качестве энергоэффективной альтернативы выступает архитектура ARM с набором команд RISC (Reduced Instruction Set Computer). Ее преимущество - в изначально небольшом наборе простых команд, которые обработаются с минимальными затратами энергии. Но ARM является далеко не единственной RISC архитектурой - по аналогичной схеме работают такие процессоры, как MIPS. PowerPC и SPARC.

   Однокристальная система
   Современные мобильные процессоры Intel x86 и ARM-чипы других производителей представляют собой однокристальные системы (от англ, system on a chip или SoC). Это комплексные решения, в которые помимо процессорных ядер (от одного до восьми штук) интегрированы графический ускоритель, контроллер оперативной памяти, видеодекодер и (опционально) модули беспроводной связи 3G/LTE, Wi-Fi, Bluetooth, GPS. Такой подход позволяет не только уменьшить размеры материнской платы смартфона или планшета, но и существенно повысить энергоэффективность.

   ARM Limited
   Архитектура ARM является разработкой британской компании ARM Limited. Сама ARM Limited лишь проектирует новые версии процессорных ядер ARM (серия Cortex) и графических ускорителей (серия Mali), тогда как непосредственно  производством чипов занимаются ее многочисленные лицензиаты.
Вариантов лицензий на архитектуру ARM существует два: только использование готовых процессорных ядер ARM Limited или же возможность их свободно модифицировать. Расширенной лицензией владеет узкий круг компаний-производителей: Apple, Nvidia и Qualcomm. Тогда как обычная лицензия есть у нескольких десятков компаний, среди которых, в частности:  Samsung MediaTek, Broadcom и др.

   Intel Atom
   Компания Intel - несомненный  лидер рынка процессоров для ПК, но является сравнительно новым игроком на рынке мобильных процессоров. Снизив нагрев и энергопотребление чинов Atom, компании Intel все же удалось создать достойную альтернативу исконно энергоэффективным процессорам ARM.
Поначалу у операционной системы Android и приложений  для нее были проблемы с совместимостью  с  процессорами х8б, но благодаря тесному сотрудничеству Intel и Google ситуацию удалось довольно быстро устранить.
   У Intel есть весомый и неоспоримый козырь в борьбе с производителями ARM-чипов - собственные полупроводниковые фабрики, в  то время как Qualcomm,  МеdiaТек,  NVIDIA и Apple  являются "бесфабричными" компаниями и вынуждены перепоручать производство чипов своим подрядчикам в лице Samsung, TSMC, UMC и GlobalFoundries. А конвейеров, способных производить полупроводниковые пластины по новейшему техпроцессу (28 мм и ниже), на всех желающих не хватает.

   Apple А-серия
   Поначалу использовавшая в своих iPhone и iPad  чипы ARM oт Samsung компания Apple решила собственноручно заняться разработкой процессоров - высокопроизводительных и энергоэффективных. Первым творением Аpple  стала однокристальная система A6 с двумя процессорными ядрами Swift (набор инструкций ARMv7), которая применялась на IPhone 5 и iPad 4.
   Через год Apple представила iPhone 5s,  iPad Air и Mini Retina на базе чина А7 - первого в мире 64-битного ARM-процессора. Используемые в нем ядра получили кодовое имя Cyclone, А совсем недавно вместе с анонсом iPhone 6 и iPhone 6 Plus был представлен 64-битный процессор A8.

   ARM Cortex
   Актуальными на данный момент семействами процессоров ARM являются ARMv7 и ARMv8. Первое - 32-битное, а второе - 64-битное. Каждое из двух семейств  включает несколько процессорных ядер: от  энергоэффективных до высокопроизводительных, все -  спроектированные компанией ARM Limited. К ARMv7 относятся ядра Cortex-A5 и А7 (энергоэффективные), А9 и А12 (среднеуровневые), А15 и А17 (мощные).
В  свою очередь семейство ARMv8 состоит пока лишь из двух ядер - энергоэффективного Cortex-A53 и мощного А57. Кроме того, компания ARM Limited предлагает объединять в одном чипе  как энергоэффективные ядра, так и высокопроизводительные, например Cortex-A53 и A57. Первые используются для  решения сравнительно простых задач, вторые -  для сложных. Такой энергоэкономный подход получил название ARM big.LITTLE.

   Qualcomm Snapdragon
   В своих мобильных процессорах компания Qualcomm использует  как готовые наработки ARM Limited, так и создает свои собственные. Фирменные процессорные ядра Qualcomm носят имена Scorpion и Кгаit (первое  уже давно не используется).
   Чипы Qualcomm с 32-битной архитектурой удобно делятся на четыре серии: Snapdragon 200,400,600 и 800. Первая серия представлена двухъядерными процессорами Cortex-A7, вторая четырехъядерными  Cortex-A7 или двухъядерными Krait 200, третья -  четырехъядерными Krait  300, а четвертая - четырехъядерными Krait 400 и 450.
   Вскоре в продажу должны поступить смартфоны и планшеты па первых 64-битных процессорах Qualcomm Snapdragon 410. 610. 615 (все три - четырехъядерные Cогtex-A53), 808 и 810 (объединены  А53 и А57). Графические ускорители процессоров Qualcomm носят название Adrеno. Ранее бизнес мобильной графики был выкуплен у компании ATI Technologies (сейчас подразделение AMD).

   NVIDIA Tegra
   Графические ускорители  и GeForce от NVIDIA пользуются популярностью среди ПК-геймеров. Именно поэтому компания NVIDIA в своих ARM-процессорах сделала основную ставку на игровой потенциал. В плавности прорисовки трехмерной графики и всевозможных графических опций (сглаживание, тени, свечение) новейшему чипу NVIDIA Tegra K1 со 192-процессорным графическим ускорителем. Kepler пока действительно  нет равных.
   Вот только применяется Tegra К1 лишь в очень узком кругу  устройств: Xiaomi MiPad, Google Tango, NVIDIA Shield Tablet и хромобуке Acer CB5. Хитом продаж из всего упомянутого можно назвать разве что планшетный компьютер Xiaomi. Тем не менее, уже был анонсирован обновленный чип Tegra K1 Denver с 64-битной архитектурой.

   MedlaTek МТ-серия
   Тайваньской компании MediaТек удалось сотворить маленькое экономическое чудо: всего за пару лет из известного лишь в странах Азии производителя полупроводниковых изделий она превратилась в одного из ведущих мировых чипмейкеров. К примеру, именно MediaTek удалось создать первый в мире  восьмиядерный ARM-процессор МТ6952 (все ядра могут быть задействованы одновременно).
   Но славится MediaTek преждe всего своими бюджетными процессорами. Устанавливая на свои чипы предельно низкие цены, MediaTek тем самым помогает развитию низкоценового сегмента рынка смартфонов. Сейчас гаджеты с ценой менее чем $100 с четырехъядерными процессopaми вовсе не редкость. Самыми распространенным чипами MediaTek являются модели МТ6582 и MT6589 (четыре ядра Cortex-A7).

   Графика PowerVR
   Компании Imagination Technologies владеет чуть ли не половиной мирового рынка мобильной графики. Ее графические ускорители PowerVR используются в ARM-чипах  Apple и MediaTek, а также в Intel Atom серии Z2000. Так, в четырехъядерных процессорах MediaTek применяется графика PowerVR SGX 544 MP, а в чине Apple А7 -  графика  PowerVR G6430.
   Недавно же анонсированный процессор Apple А получил передовую графику PowerVR GX6650 со 192 ядрами, что автоматически ставит ее на один  уровень производительности с NVIDIA Тegга К1. Нельзя не упомянуть портативную игровую консоль Sonv PlayStation Vita с графикой PowerVR SGX 513MP4+.

   Даешь 64 бита!
   Главной отличительной чертой 64-битных процессоров  ARMv8 является поддержка большого объема оперативной памяти (больше 4 Гбайт), но это далеко не единственное их новшество. Так, количество регистров общею названия увеличилось до 31, а их длина выросла до 64 бит.
Чем выше разрядность регистров, тем большие числа можно в них хранить. А чем больше количество регистров, тем больше данных в них  помещается одновременно. Как результат, за один и такт можно обработать больший объем  информации, что повышает как производительность процессора, так и его энергоэффективность.


   Учитывая ограничения современных технологических норм (дальше наращивать частоту и количество ядер некуда), переход на ARMv8 - единственный разумный способ повысить быстродействие мобильных процессоров. Но пользу от перехода на ARMv8 получат только те программы, которые смогут задействовать, все ресурсы новых процессоров