Сердце смартфона: какой SoC выбрать

Сердце смартфона: какой SoC выбрать

Мы систематизировали данные о различных чипах смартфонов, чтобы нагляднее показать разницу между ними и их производительностью. Упаковали все в одну табличку и вкратце рассказали, что и откуда взялось.

У каждого производителя есть как удачные модели, где этот баланс найден, так и откровенно провальные — там где силы бросили на высокую производительность всех ядер, забыв про память, не оставив запаса на простые задачи и не научив чип работать в полсилы. Цель данной статьи – показать, как эволюционировала архитектура ARM, какие решения актуальны сейчас и какие из них можно выбрать для себя, ориентируясь на сценарий использования смартфона.

ARM и основные версии семейств

За классическое представление ядерных архитектур, используемых в чипах современных смартфонов, принято считать семейства ARMv7 и ARMv8. Они легли в основу множества ответвлений, как за авторством самой ARM Holdings, так и других компаний: Qualcomm, Apple, Samsung, Nvidia и пр. Наиболее популярна сейчас ветка ARMv8-A, которая в свое время открыла новую эру массовых 64-битных вычислений для мобильных устройств.

Все нынешние вычислительные ядра ARM Holdings для смартфонов объединены в семейство Cortex-A. Остальные разработчики покупают у ARM лицензии на них и выпускают свои чипы с минимальными изменениями. Но могут также и перерабатывать саму архитектуру или вовсе создавать все практически с нуля, сохраняя лишь поддержку соответствующего набора инструкций. Так, например, поступают Apple, Samsung и некоторые другие компании. У Samsung это ядра Exynos M1, M2 и M3. У Apple — Monsoon, Mistral, Hurricane и т.д. У Nvidia — Denver2. У Qualcomm — Kryo и др.

Теперь давайте посмотрим на самые ходовые SoC основных игроков на этом рынке.

Qualcomm и линейка Snapdragon

Qualcomm считается признанным лидером в этой сфере. Сейчас в портфеле компании насчитывается несколько поколений успешных SoC, которые разошлись миллионами копий по всему миру. Давайте посмотрим на ассортимент и выделим наиболее интересные модели.

Snapdragon 4хх – серия доступных SoC для смартфонов. Возможно, эта фраза несколько грубая по отношению к ним, но некоторые производители пытаются воткнуть эти SoC под предлогом заботы об автономности. Не верьте им. Хотя Snapdragon 4хх действительно экономичные, экономичность является следствием, а не причиной.

Snapdragon 425, 427 – 4-х ядерные процессоры с поддержкой одноканальной памяти LPDDR3. Работают на частотах до 1,4 ГГц и основаны на ядре Cortex-A53 (архитектура ARMv8).
Snapdragon 435 – 8-ми ядерный процессор с поддержкой одноканальной памяти LPDDR3. Работает на частотах до 1,4 ГГц и основан снова на Cortex-A53.

Серия Snapdragon 450 также использует компоновку из 8 ядер, но выпускается по техпроцессу 14 нм. Частоты удалось повысить до 1,8 ГГц, а встроенное видеоядро обзавелось поддержкой разрешений от WUXGA до Full HD+ (соотношение сторон 18 к 9). Snapdragon 450 по-прежнему использует Cortex-A53 (ARMv8) и одноканальную память LPDDR3.

Snapdragon 625 и 626 – модельный ряд SoC первый получивший зарядку QC 3.0 и выпускающийся по нормам 14 нм FinFET. Это позволило снизить энергопотребление CPU части. Однако отличий от 4хх серии не так уж и много: подросшая частота до 2ГГц для 625 и 2,2 ГГц для 626.

Snapdragon 653 – первый SoC среднего уровня созданный по технологии BIG.Little. В основе лежит связка 4 ядер Cortex-A72 (до 1,95 ГГц) и 4 ядер Cortex-A53 на частоте до 1,45 ГГц. Появляется двухканальная память LPDDR3 и графическое ядро с нормальной производительность. Телефоны на основе Snapdragon 653 могут оснащаться дисплеями с разрешением 2560×1600 пикселей.

Snapdragon 630, 636 и 660 – особняком тут стоит именно 630 чип, т.к. он закончил свою жизнь, не успев как следует ее начать. Его строение было относительно просто: 8 одинаковых ядер Cortex-A53 (ARMv8) делились на 2 кластера по 4, в производство он пошел сразу на 14 нм техпроцесс. В качестве памяти применялась двухканальная LPDDR4. Буквально в том же году Qualcomm пришла к выводу, что конфигурация Snapdragon 630 не совсем удачная и обновила ее до 636. В ней применяется четыре более быстрых ядра Cortex-A73 и четыре Cortex-A53. Snapdragon 636 и 660 – это одинаковые SoC с отличиями в максимальной частоте работы (1,8 ГГц против 2,2 ГГц), разными графическими ядрами и чуть более высокой частотой памяти у 660.

Snapdragon 835 и 845 – флагманы Qualcomm, используемые в самых продвинутых мобильных телефонах (и даже нетбуках). Оба выпускаются по 10 нм техпроцессу на фабриках Samsung. Обладают 8-ю ядрами в конфигурации BIG.little. Snapdragon 835 – это интеграция четырех ядер ARM Cortex-A73 (ARMv8-A) и стольких же Kryo 280 (видоизмененное ядро Cortex-A73). Введена поддержка QC 4.0. Используется двухканальная память нового стандарта — LPDDR4X. Графическое ядро Adreno 540 даже по меркам 2018 года очень и очень быстрое.

В Snapdragon 845 впервые установлены две пары ядер Kryo 385 Gold и Silver. Kryo 385 Gold основано на версии Cortex-A75 (ARMv8.2-A), в то время как Silver — Cortex-A55 (ARMv8.2-A). Это следующий шаг в развитии технологии BIG.little. Теперь Qualcomm именует ее ARM DynamIQ. Частоты Kryo 385 Gold доходят до 2,8 ГГц, а более слабые ядра Kryo 385 Silver наоборот понижены до 1,8 ГГц.

MediaTek

При чтении спецификаций понимаешь, что компания — настоящая находка для производителей смартфонов: еще бы, выпускает дешевые SoC с кучей ядер. Берешь такой и делаешь телефон стоимостью менее 100-200 долларов со словами: — «8 ядер, 64-бит, и т.п.!». По факту MediaTek делает неплохие SoC, но скрещивают их с посредственной обвязкой, поэтому покупатели с опаской относятся к таким телефонам. И все же среди широкого ассортимента у MediaTek есть действительно массовые процессоры ARM. Неплохими решениями можно назвать две линейки — Helio P и Х. Первая относится к среднему сегменту, а вторая для продвинутых смартфонов.

Серия Helio P30, P25 и P20 – это 8-ядерные микросхемы с конфигурацией 4+4, состоящие из ядер А53. Из преимуществ Helio – современная LPDDR4x память, что непременно сказывается на графических тестах. В процессорных тестах разница между тремя версиями SoC не велика. Упор MediaTek делала на развитии вспомогательных характеристик SoC, таких как поддержка высокого разрешения экрана, двойных камер и тому подобного.

Старшие микросхемы Х27 и Х30 уникальны по своему строению. В них стоит не два, а три кластера из ядер ARM. Что же, решение неординарное и интересное. На практике оценить быстродействие такой схемы еще сложнее, ведь они работают раздельно в зависимости от нагрузок.

Huawei Kirin

Еще один игрок на рынке, предпочитающий свои собственные разработки. Вообще компания Huawei не первый год прокладывает себе дорогу к Олимпу и вот решила заняться разработкой SoC, естественно, используя лицензию ARM. В целом – это типичные SoC с привычными характеристиками, за исключением желания Huawei идти в ногу со временем. Поэтому постепенно в SoC внедряются элементы обработки задач искусственного интеллекта вроде сопроцессора NPU. К тому же, у Huawei есть большие исследовательские центры в Европе. Получилось ли у Huawei догнать лидеров, мы сейчас и увидим.

Kirin 6хх — для мобильных телефонов средней ценовой категории. Эти SoC составляют конкуренцию Snapdragon 4хх. У них 8 ядер в конфигурации 4+4. Увы, производительность графической системы недостаточная. Это и есть главный недостаток серии 6хх. Kirin 658, 655 и 650 сильно похожи друг на друга. Huawei постепенно разгоняет их и меняет индексы. При этом графическая часть остается неизменной и основана она на ядре Mali-T830 MP2. Присутствует поддержка уже уходящей на покой LPDDR3 памяти. Для 658 проведена ревизия и появился обновленный модуль коммуникации (802.11 b/g/n/ac). Но все же больший интерес представляют собой старшие версии 9хх.

Kirin 9хх. Эти 8-ядерные SoC несколько быстрее линейки Helio X от Mediatek, хоть и обладают меньшим числом ядер. SoC получились стандартными, без инноваций, но работают отлично и позволяют экономить средства компании. В целом трио Kirin 970, 960, 955 имеют типичные характеристики, в которых видно как проходит эволюция. 955, обладая набором ядер A72+А53, со временем сменил их на A73+A53. Частоты понизились, энергопотребление упало, а за счет внутренних оптимизаций ядер А73 получилось выйти на производительность где-то между Snapdragon 835 и 660. Потому очередной шаг с заменой на более быструю память дал импульс, позволяющий на равных противостоять Snapdragon 835. Результаты прямо скажем хорошие, превосходят показатели 10-ядерных Helio, что видимо Huawei и преследовала.

Отдельно надо сказать об эффективности работы сопроцессора NPU, потому что результат и правда любопытен. Как отмечают многие авторы обзоров, смартфоны на базе Kirin 970 демонстрируют хорошую автономность в первую очередь за счет передачи части специфических расчетов в сопроцессор — к примеру, при работе камеры и определения сценариев съемки. Также он в разы ускоряет задачи, характерные для приложений AI. Плюс анализирует сценарии использования смартфона, заранее готовя их к запуску или усыпляя для лучшей автономности.

Samsung

Флагманским устройствам Samsung свойственна двойственность: на рынке присутствуют как модели на базе чипов Snapdragon, которые — сюрприз! — производятся на линиях Samsung, так и на базе собственного SoC Exynos. Интересно, что делаются Exynos на похожем техпроцессе, что и Snapdragon, однако они имеют явное преимущество в плане производительности. Существует несколько версий того, почему корейцы поступают именно так. Наиболее правдоподобной выглядит идея о том, что для пользователей США (а именно там продаются модели с «драконом» на борту) пришлось бы лицензировать часть технологий вроде СDMA, тогда как Qualcomm их уже имеет. В любом случае результат получается очень неплохим.

Так, Exynos 8895 установленный в Samsung S8, имел четыре собственных ядра M2 Mongoose с частотой 2,1 ГГц и четыре ядра А53 с частотой 1,7 ГГц. В обновленном Exynos 9810 ядра проапгрейдили до M3 Mongoose, попутно повысив частоту до 2,9 ГГц, а четыре низкопроизводительных ядра обновили до А55. Видео проапгрейдили до Mali G72, что сделало его опять одним из самых высокопроизводительных решений наравне с Adreno 630 в Snapdragon 845.

В результате Samsung S9+ на базе Exynos по синтетическим тестам считается самым быстрым смартфоном на Android и обходит аналогичные модели на Snapdragon.

При этом не флагмаными едиными. Samsung также выпускает крепких середнячков — серию Galaxy А — на базе опять же собственных процессоров. Прошлогодний А7 основывался на Exynos 7 Octa 7880: 8 ядер Соrtex A53 с частотой 1,9 ГГц, Mali-G71 MP2 и двухканальная память LPDDR4.

Характеристики Soc позволяли ему на равных конкурировать с Snapdragon 625. В готовящемся к выходу в этом году смартфоне Galaxy A8 будет стоять уже новый Exynos 7 Octa 7885, в котором два ядра заменили на А73, увеличили частоты до 2,2 ГГц, а для оставшихся шести А53 частоту снизили до 1,6 ГГц. Таким образом удалась и производительность повысить и автономность увеличить.

Интересно, что у Octa 7885 есть, можно сказать, младший брат, Exynos 5 Hexa 7872, в котором присутствует два старших А73 (с частотами 2 ГГц) и 4 А53, работающими на еще более низких 1,4 ГГц. Первые смартфоны на базе этого чипа вот-вот пойдут в серию и обещают неплохое соотношение цена/производительность.

Сравнительная таблица производительных SoC

Чтобы вам было проще разобраться во всем этом многообразии, мы собрали все основные характеристики в таблицу, добавив туда усредненные результаты тестов Geekbench4 из открытой базы данных компании-разработчика и официального рейтинга. А также результаты GFXBench: Manhattan.

(Нажмите для увеличения)

Рассматривая таблицу важно помнить, что множество смартфонных приложений все еще слабо заточены под многопоточность, поэтому производительность на одно ядро, отображаемая в тесте Geekbench 4 Single, также является весьма важным показателем.

Выводы

Главный вывод, который можно сделать, рассматривая весь этот «зоопарк», состоит в том, что несмотря на уровень кастомизации ядер именно их семейство определяет конечную производительность. Если вы хотите обзавестись высокопроизводительным решением, тогда подбирайте вариант смартфона с SoC, содержащим в себе ядра Cortex-A72, A73 или A75. Но если десятые доли секунды в отклике смартфона вам не важны, но есть желание сэкономить, тогда Cortex-A53 вас вполне устроят.

Также не стоит забывать, что медленная оперативная память или ее объем менее 2 ГБ способны «задушить» любой высокопроизводительный процессор.

• Блог компании М.Видео-Эльдорадо
• Гаджеты
• Смартфоны
• Процессоры

Как выбрать смартфон с хорошим процессором? Учимся читать характеристики

SoC (чипсет) состоит из процессора (CPU), видеоядра (GPU), контроллера памяти RAM, модема и прочих элементов. В отличие от компьютеров и ноутбуков, когда можно приобрести две абсолютно идентичные системы с отличием лишь в процессорах (Intel или AMD), с мобильниками такой фокус не прокатит. почти. Объясняем больше — ниже.

Компания Samsung выпускает свои смартфоны как на фирменных чипах Exynos, так и на Snapdragon для американского рынка. Последние больше пользуются спросом из-за большей стабильности, хотя в синтетических тестах показатели обоих чипсетов практически не различаются. В чем дело? Есть такое волшебное слово, как оптимизация. Именно оптимизированное программное обеспечение может дать лучший пользовательский опыт, нежели увеличенная тактовая частота или больший объем оперативной памяти.

Как тогда выбрать смартфон, чтобы у него был хороший чипсет? На что стоит обращать внимание, важны ли показатели синтетических бенчмарков и что вообще значат цифры в AnTuTu и GeekBench?

SoC в смартфонах — основные категории и чем они отличаются

Мобильные аппараты можно грубо поделить на три категории: флагманы, средний сегмент и устройства начального уровня. В зависимости от того, в какой ценовой категории находится мобильник, пользователь получает чипсет с топовой, средней или базовой мощностью. Флагманские решения — это ультимативные разработки с использованием передовых технологий для идеальной работы во всех задачах.

• Топовых SoC существует всего несколько, точнее три — они обновляются каждый год. В 2020 году актуальными чипами флагманского уровня являются Snapdragon 865 и 865+, Kirin 990 и Exynos 990. Есть еще свежий Mediatek Dimensity 1000+, но его уровень производительности сравним с флагманами Snapdragon, Kirin и Exynos 2019 года. То есть Mediatek отстает от конкурентов на одно поколение (на 1 год). Apple A Bionic и вовсе не берем в расчет, поскольку это совсем другая вселенная. При этом чипы Apple мощнее любого решения, производимого для Android-гаджетов.

Среднебюджетные SoC позволяют как поиграть в тяжелые игрушки на оптимальных настройках графики, так и предоставить комфорт пользователю в повседневных задачах. Чипы начального уровня дают возможность смартфону комфортно «переваривать» базовые утилиты и даже поиграть на низких настройках графики.

• С чипсетами среднего и начального уровня существенно сложнее, поскольку их намного больше, они разнообразнее и не всегда новые модели лучше предшественников. Именно для этих целей и существуют такие программы, как AnTuTu и GeekBench (есть и другие, но эти самые популярные). С помощью бенчмарков определяется, скажем так, теоретическая мощность чипсета. Поэтому полностью полагаться на синтетику не стоит, важно еще и реальное быстродействие SoC и смартфона в целом.

Повторимся, это очень грубое представление той многогранности выбора, предоставляемого производителями мобильных чипов и смартфонов. Если углубиться в детали, чего делать на самом деле не стоит, рассказывать можно очень долго.

Samsung Galaxy S20 FE – стильный флагманский смартфон для ваших увлечений по доступной цене. Узнайте больше о девайсе, в котором сочетаются все самые важные функции: от большого экрана 120 ГЦ и камеры с искусственным интеллектом до влагозащиты IP68 и надежного аккумулятора на 4500 мАч.

На что стоит обращать внимание при выборе SoC

В первую очередь на само мобильное устройство. Одним чипсетом сыт не будешь: важны дизайн, эргономика, камеры, экран, — в общем все. SoC — это лишь одна из важных составляющих мобильника, но не главенствующая.

Технологический процесс

Характеристика масштаба технологии, определяющая размер используемых полупроводников. Чем меньше значение (измеряется в нанометрах), тем лучше. Нынешний предел — это 5 нм (Apple A14 Bionic, Kirin 9000 и готовящийся к выпуску Snapdragon 875). Маленький техпроцесс позволяет при одних и тех же размерах кристалла разместить на нем больше транзисторов, тем самым увеличив мощность и снизив потребление энергии. Для 2020 минимально допустимым является техпроцесс 14 нм.

Тактовая частота

Показатель, измеряемый в ГГц, отображающий сколько вычислений может произвести процессор и графический ускоритель в единицу времени. В 2020 году флагманские чипсеты предлагают CPU с частотой до 3 ГГц, среднебюджетные решения имеют CPU с частотой до 2,5 ГГц, а бюджетники CPU до 2,2 ГГц. Чем выше этот показатель, тем лучше, но прямой зависимости между тактовой частотой и производительностью нет. Эффект от повышения этого параметра наблюдается только когда один и тот же вид ядер, допустим Cortex-A76, разгоняют до более высоких значений.

Тип и компоновка ядер CPU

В современных чипсетах применяется система кластеризации big.LITTLE. Кластер big отвечает за высокую производительность и в нем применяются тип ядер Cortex-A75, Cortex-A76, Cortex-A77 и т.д. (чем выше число, тем лучше). Кластер LITTLE необходим для выполнения несложных задач, таких как звонки, СМС, социальные сети и т.п. Он использует ядра Cortex-A53 и Cortex-A55 — другие не используются! В итоге получается сбалансированная система с оптимальным энергопотреблением и высокой производительностью.

Однако некоторые производители чипсетов любят поэкспериментировать. Так, Qualcomm использует в Snapdragon ядра Kryo, а Samsung — Mongoose. И первое и второе является кастомизированным решением ядер Cortex-A 50-й и 70-й серий. Также компании отступают и от классической компоновки ядер 4x big + 4x LITTLE, применяя схемы 1 + 3 + 4, 2 + 6 или 2 + 2 + 4.

Что из этого стоит усвоить? Если процессор включает в себя только ядра класса Cortex-A53/A55, то это чип начального уровня. Если имеется минимум 2 ядра Cortex-A 70-й серии, то это чип среднего класса. Остальное — флагманы.

Графический ускоритель (GPU)

В 2020 году актуальными являются видеоподсистемы Adreno и Mali. Adreno используется только в решениях Qualcomm (Snapdragon), а Mali применяется в Exynos, Kirin и Mediatek.

Что предпочтительнее? В последнее время видеоускорители Mali существенно подросли, но до Adreno им все еще далеко. Сказываются не только лучшие инженерные решения, разработанные Qualcomm, но и оптимизация игр, поэтому геймеры предпочитают девайсы на Snapdragon.

Оперативная и пользовательская память

Эти характеристики хоть и имеют прямое отношение к чипсетам, но тип используемой памяти необходимо смотреть непосредственно в параметрах смартфона. Дело в том, что условный Snapdragon 765G поддерживает как медленную память типа eMMC 5.1, так и быструю UFS 3.0. Производители смартфонов ради низкой цены могут экспериментировать с этими параметрами, используя память помедленнее. Для 2020 года актуальными стандартами являются LPDDR4 и выше для ОЗУ, а также UFS 2.0 и выше для ПЗУ.

Баллы в синтетических бенчмарках — что нужно знать

Бенчмарки, если что, это специальный софт, в котором можно посмотреть оценку конкретного процессора на основе множества параметров. И сравнивать его с другими. Здесь работает принцип «чем больше — тем лучше». Но не все так просто, как может показаться, — сейчас объясним.

• Если речь идет о топовых процессорах, то вообще нет никакой разницы, какие баллы они демонстрируют. Грубо говоря, работают флагманские чипсеты одного уровня, выпущенные в один и тот же год, почти одинаково
• Сравнивая чипсеты среднего и бюджетного классов разных производителей, в первую очередь стоит обращать внимание на результаты тестирования CPU и GPU. Показатели именно этих подсистем демонстрируют, насколько мощны сами смартфоны, как шустро они работают в повседневных задачах и тяжелых играх
• Данные раздела MEM показывают быстродействие памяти. Больше баллов — быстрее запускаются приложения
• Показатель UX (удобство использования) — это общий балл поведения смартфона. Здесь оцениваются ощущения от использования девайса, оптимизация установленного ПО под имеющееся «железо»

GeekBench в плане информативности менее эффективен, так как оценивает только производительность процессорной части. С другой стороны, это кроссплатформенный бенчмарк и позволяет сравнить мощность процессора в телефоне с производительностью CPU на компьютере. Зачем это необходимо, не совсем понятно, но факт остается фактом.

Что в итоге?

Возникает вопрос, а что тогда выбрать, чтобы девайс работал быстро и плавно? Отвечаем числами из AnTuTu:

• Для повседневной работы годится любой смартфон, набирающий от 100 000. Это уровень примерно Snapdragon 625. Можно взять и аппарат на Helio A22 с его 80 000 баллами, но запаса на будущее у него нет
• Для баланса цена/производительность подойдет решение, выдающее от 200 000 баллов. Это примерно уровень Helio G80, Snapdragon 710, Exynos 9611
• Для бюджетного гейминга сгодятся чипы, набирающие от 280 000+. Это Snapdragon 732G, Helio G90T, Kirin 810, Exynos 9810
• Чипы, набирающие свыше 350 000 баллов — это флагманы 2018, 2019 и 2020 годов. Этим ребятам «все по зубам».

Это тоже интересно:

• Сам себе режиссер. Топ 5 бесплатных видео приложений на смартфоне
• Cмартфон, заменивший фотоаппарат. Как снимает лучшая мобильная камера
• Обзор iPhone 12: пожалуй, лучший смартфон Apple «для всех»

Источник https://habr.com/ru/companies/mvideo/articles/415197/

Источник https://hi-tech.mail.ru/review/51719-smartphone_processor/