Что такое ядро в телефоне? что такое ядра процессора

Что такое ядро в смартфоне.
Автор: Александр Мойсеенко / Опубликовано:20.07.2019 / Последнее обновление: 20.07.2019

Процессор используется в смартфонах, планшетах и другой электронике. Микросхема размером в несколько мм регулирует работу других компонентов, обрабатывает и перераспределяет информацию. Большинство пользователей не заботит вопрос о типе процессора и работающих внутри ядрах. Поэтому мало кто с уверенностью объяснит, что такое ядро процессора и какие функции выполняет. Из-за этого часто возникает ошибочное мнение, что ядра в процессоре смартфона сопоставимы по мощности и возможностям с ядрами, что используются в настольных процессорах на ПК.

В статье мы расскажем, что собой представляет процессорное ядро и какие функции выполняет. Информация будет полезна для общего понимания, а так же пригодится тем, кто выбирает новый телефон и желает подробнее узнать о возможностях, различиях и других особенностях мобильного процессора.

Что такое ядро в процессоре

Ядро – составная часть центрального процессора, что выполняет арифметические и логические операции. Визуально процессорное ядро выглядит в виде блока транзисторов на кристалле, а не сферы, как можно было бы представить из названия.

Снимок процессора под микроскопом.

Снимок процессора под микроскопом.

Конфигурация процессорного ядра определяет вычислительную производительность и мощность процессора, если в составе только один вычислительный блок. В многоядерных процессорах, где 2 и более логических блока, при вычислении мощности учитываются возможности одного блока и суммы используемых блоков.

Как работает ядро процессора

Каждое ядро внутри процессора представляет собой набор микроскопических транзисторов, расположенных на кристалле кремния. Основная работа транзисторов заключается в переключении подаваемой электрической энергии. Если энергия подается – транзистор находится в открытом состоянии. При отсутствии или нехватке подаваемой энергии – в закрытом состоянии.

В понимании человека транзистор находится в состоянии «Вкл» или «Выкл», тогда как в понимании процессора – 1 или 0 соответственно, что вписывается в двоичную систему счисления. Поэтому для обращения к процессору команды кодируются из десятичной системы счисления в двоичную систему, а при получении результата происходит декодирование в обратном порядке.

Соответственно на вычислительную мощь и быстродействие процессорного ядра влияет количество транзисторов в блоке. Не последнюю роль так же выполняет «ширина шины» для передачи данных, а так же кэш-память, для хранения часто используемых инструкций и других данных.

Различия между ядрами в процессоре компьютера и телефона

Некоторые владельцы смартфонов и планшетов ошибочно полагают, что процессор мобильного устройства сопоставим или превосходит аналоги, используемые в настольных ПК и ноутбуках. В качестве приведенных аргументов указывается сопоставимое количество ядер, близкая частота или общие возможности. К примеру, на телефоне видео в разрешении 4К воспроизводится плавно, а на сравнимом ПК или ноутбуке – с задержкой.

Если рассуждать здраво, отдельные задачи на телефоне выполняются быстрее, чем на компьютере. Это объясняется разными факторами, включая задержки в используемом оборудовании, техническое состояние и возраст. А ещё важный фактор – программная оптимизация. В целом же лучшие современные мобильные процессоры с трудом конкурируют с настольными версиями середины прошлого десятилетия. А всё потому, что это два совершенно разных процессора, в плане конструкции и назначения.

Настольные процессоры построены на архитектуре x86, а мобильные на ARM. Под архитектурой процессора стоит понимать определенный набор команд, что способен выполнять процессор. В x86 используется тип процессорной архитектуры – CISC или «компьютер с полным набором команд», а в ARM используется RISC или «компьютер с сокращённым набором команд». В CISC длина набора команд не фиксирована, что позволяет задать для процессора несколько действий сразу. В RISC длина набора команд ограничена, а действия выполняются поочередно. При этом скорость исполнения команд быстрее за счет простоты.

Архитектура х86 изначально разрабатывалась с целью получения максимальной производительности. В ARM при разработке ориентировались на минимальные затраты при производстве, низкое энергопотребление и тепловыделение. Соответственно в ARM используются только необходимые инструкции, примерно 30% в сравнении с х86. Поэтому некоторые расчеты поддерживаемые процессорами на х86, в ARM недоступны. В совокупности с разницей в масштабировании, объеме кэш памяти и частоте, самые лучшие ARM процессоры едва догоняют Intel Celeron начального уровня.

С другой стороны чипы на ARM меньше в размерах, не нуждаются в массивном охлаждении, а ещё дешевле и компактны. В одном корпусе помимо процессорных ядер умещается ещё и графический ускоритель, сигнальный процессор, модемы и модули для управления беспроводных сетей. А энергопотребление минимум в 10 раз ниже самого экономичного настольного аналога.

Результаты теста PC Mark.

Результаты теста PC Mark. Источник Habr.com.

Типы ядер и компоновка

Смартфоны и планшеты производятся с использованием многоядерных процессоров на архитектуре ARM Cortex-A, где преимущественно используются 2, 4 или 8 логических блоков. В условиях увеличения требований к мультизадачности и возможности распределения нагрузки на несколько потоков, использование нескольких вычислительных блоков вполне логичный шаг, позволяющий заметно повысить производительность.

Составные части мобильной платформы Snapdragon 810.

Составные части мобильной платформы Snapdragon 810.

При этом важным критерием остается достижение оптимального баланса в энергосбережении и тепловыделении. Поскольку мобильные устройства ограничены в использовании питания встроенных батарей и не рассчитаны на установку массивных систем охлаждений. Поэтому при производстве процессора используется один или два типа ядер – экономичные или экономичные и производительные. Информация о типах ядер обычно указывается на официальном сайте производителя соответственного чипа.

К экономичному типу относятся ядра Cortex-A7 , А35, А53 и А55. Такие вычислительные блоки характеризуются низким энергопотреблением и невысокой производительностью. Наиболее рациональное использование – задачи с низкой нагрузкой: просмотр фотографий, навигация в меню, загрузка страниц в браузере и т.д.

К производительному типу относятся ядра Cortex-A9, А15, А57, А72, А73, А75 и A76. В блоках такого типа в приоритете производительность в ущерб энергопотреблению. Для сравнения один производительный блок превосходит по мощности 4 блока экономичного типа. Такие ядра чаще используются в тяжелых сценариях: игры, запись или воспроизведение 4К видео и т.д.

Для достижения оптимального сочетания производительности и сбережения энергии чаще устанавливаются 8 экономичных блоков либо 4 производительных и 4 экономичных блока. Причем в первом случае чаще используется конфигурация 4+4, где один кластер экономических ядер работает на увеличенной частоте, а второй кластер на сниженной, к примеру, 1500 и 1000 МГц, 2400 и 1600 МГц. В случае с использованием производительного кластера ядер, обычно высокая частота у мощных ядер.

При этом важно достичь оптимальной настройки и регулировки вычислительных блоков. Правильно указать, в каких задачах лучше использовать производительные блоки, а в каких экономичные. С этой задачей справляется планировщик. А компания, что лучше поработала над планировщиком, достигнет качественной производительности и энергосбережения в выпускаемой продукции.

Вывод

Теперь вы знаете, что такое ядро в телефоне и что такое ядра процессора. Статья позволяет поверхностно понять строение и процесс работы вычислительных возможностей процессора. А главное понимать, почему настольные процессоры превосходят по производительности аналоги, установленные в смартфонах и другой мобильной электронике.

Оставляйте свое мнение, вопросы и пожелания в комментариях.


Статья была Вам полезна?

Поставьте оценку - поддержите проект!

Очень плохоПлохоНормальноХорошоОтлично (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...


Комментарии пользователей

Нет комментариев