Чипсеты для планшетов и чипсеты для смартфонов: в чём различия?
Я уже давно обратил внимание, что планшетов на чипсетах Qualcomm довольно мало. Apple – это отдельная песня, она использует свои решения. Samsung чаще всего выпускает два варианта практически каждой модели: один без LTE с собственными чипсетами Exynos, второй – с LTE и чипсетами Qualcomm. Sony, пожалуй, одна плотно «сидит» на Qualcomm. А вот остальные… Остальные, то есть производители планшетов и смартфонов рангом поменьше, ранее в основном использовали чипсеты Rockchip, Allwinner, Amlogic и MediaTek.
Однако к 2014 году три первых производителя практически «отошли от дел»: как мне не раз рассказывали представители компаний, предлагающих чисто китайские планшеты под своими брендами, им надоели нестабильный уровень качества, кривой софт, высокое энергопотребление (на что регулярно жаловались в прямом смысле обжегшиеся пользователи) и прочие «подводные камни», разобраться с которыми китайские инженеры Rockchip, Allwinner и Amlogic в принципе не могли.
Что касается Qualcomm, то ответ на вопрос «почему всё-таки не Qualcomm?» звучит практически всегда одинаково: «Дорого!». Кроме того, желания работать с небольшими производителями устройств у этой большой американской корпорации нет. Ей нужны птицы высокого полёта – Sony, Samsung, LG и так далее. Другой момент: разработчики планшетов в неофициальных беседах утверждают, что с Qualcomm работать довольно трудно – её чипсеты «заточены», прежде всего, под смартфоны, и «переоптимизировать» их под планшет не всегда удаётся. Разумеется, я заинтересовался: что это значит – «переоптимизировать»? Для ответа на этот вопрос требовалось понять, в чём же различия между платформами для смартфонов и для планшетов в принципе. Однако сравнительные таблицы, обширно представленные в той же «Википедии», ответа на этот вопрос не давали. Раз так, то выход один – обратиться к знающим парням, непосредственно связанным с разработкой планшетов. Что и было сделано.
Начну с того, что понимать под словом «платформа» одну лишь микросхему в наше время в корне не верно. Планшет – комплексное решение, куда входит и набор аппаратных компонентов (чипсет с процессором, графикой, беспроводными модулями и пр.), и набор драйверов для прочих аппаратных компонентов, и сборка Android, и даже в большинстве случаев ещё и системная плата. Например, у тайваньской компании MediaTek есть две чётко разделённые линейки платформ – одна для смартфонов (индексы начинаются на «6»), вторая – для планшетов (на «8»). Если сравнить топовые решения с 8 ядрами – MT6592 и MT8392 – то по спецификациям и «цифрам» они окажутся одинаковыми. Но первое предназначено для «умных телефонов», второе – для «таблеток».
MT8392 кажется близнецом MT6592, но различия между ними есть
Различия между ними в следующем. MediaTek активно применяет концепцию «законченного платформенного решения». То есть такого, в котором производителю устройства предлагается не просто чипсет и ПО, а ещё и референс-дизайн системной платы. Так вот конструкция плат с чипсетами для смартфонов и планшетов разнится, и весьма значительно. Смартфоны компактнее планшетов, а значит, компоновка платы должна быть более плотной.
Кроме того, у планшетов в подавляющем большинстве случаев более ёмкие аккумуляторы (скажем, если у среднего смартфона – 2500 мАч, то у среднего планшета – от 4000 и больше). Однако заряжать их пользователям, разумеется, хочется за те же пару часов, что и в случае «умных телефонов». Поэтому чипсет MediaTek MT8392 оптимизирован под более мощные зарядные устройства – чтобы планшет заряжался быстро, но без ущерба для ресурса батареи. Это особенно важно именно в ситуации с планшетными компьютерами, так как у смартфонов чаще всего съёмные аккумуляторы, а вот у «таблеток» в 99,9% случаев – встроенные.
Далее идут различия в наборе драйверов – причём, прежде всего, касающихся работы с экраном. В смартфонах обычно используются дисплеи с разрешением 2560х1440, 1920х1080 или, например, 1280х720 точек, то есть формата 16:9. А вот в планшетах всё несколько иначе: 2560х1600, 1920х1200 и 1280х800. Поэтому наборы драйверов, идущие в комплекте с MediaTek MT6592 и MT8392, различаются. Есть, конечно, «мсье, любящие извращения» – они пытаются делать планшеты на MT6592, пытаясь взять часть драйверов из пакета для MT8392. Работают такие устройства приемлемо, но… В данном случае от глюков пользователь совсем не застрахован.
Наконец, сборки Android, предлагающиеся MediaTek в комплекте с MT6592 и MT8392, также несколько различаются. Например, в случае MT8392 реализована возможность отображения всего интерфейса, включая рабочий стол, и в вертикальном, и в горизонтальном режиме. Потому что планшеты обычно эксплуатируют и так, и так. Интерфейс раздела «Настройки» также совсем иной – просто потому, что экраны планшетных компьютеров больше (от 7 дюймов и выше), и в их случае логично сделать это меню с двумя колонками, а не с одной, как у смартфонов. Таких вот различий множество – достаточно покрутить в руках смартфон на MT6592 и планшет на MT8392.
Оформление раздела «Настройки» в планшете (слева) и в смартфоне
Насколько я могу судить, Qualcomm столь чёткого «разделения» не предлагает, и именно поэтому небольшие и сравнительно небольшие игроки рынка планшетов всё чаще отдают предпочтения решениям MediaTek. Просто потому, что с решениями тайваньского производителя проще работать. И, как следствие, готовые продукты получаются быстрее и дешевле для конечного потребителя. Мои источники называют цифру в 20-30% – именно настолько ниже временные затраты при создании планшета на «железе» MediaTek.
Конечно, временные затраты можно компенсировать человеческим ресурсом – читай, огромной командой разработчиков; однако, она есть только у грандов рынка – той же Samsung, а также Sony и, скажем, HTC. А вот те, у кого ни времени, ни людей нет, останавливаются на чипсетах MediaTek. Помимо небольших производителей, на решения MediaTek всё чаще обращают внимание те, у кого, может быть, и хватает ресурсов – просто компании умеют считать деньги – Lenovo, Acer, ASUS, Alcatel. Кстати, уже две недели вовсю эксплуатирую планшет Alcatel OneTouch Hero 8 D820 на MediaTek MT8392 – на редкость приятное и быстрое устройство. Подробнее о нём – в другой раз.
Alcatel OneTouch Hero 8 D820
Такая вот ситуация с различиями между чипсетами для смартфонов и планшетов. Во время изучения этого вопроса я в очередной раз убедился, что в сфере высоких технологий всё точно так же, как и в жизни: одинаковые с виду вещи могут оказаться совершенно разными. Да, отдельные компоненты MT6592 и MT8392 унифицированы, но вот «комплектация» (речь прежде всего о ПО) каждого из этих решений имеет свои уникальные особенности. И именно она («комплектация») делает эти чипсеты максимально подходящими для устройств конкретного типа.
Краткий экскурс об устройстве процессоров современных смартфонов
Краткий экскурс об устройстве процессоров современных смартфонов
Процессор или же чипсет, иначе говоря система на чипе (SoC), неотъемлемая часть любого устройства, будь то робот пылесос или умные колонки. В этой статье мы более подробно разберем, что такое система на чипе, но при этом постараемся рассказать так, чтобы было понятно любому рядовому пользователю.
На рынке мобильных устройств существует десятки различных процессоров. И это не привычные процессоры, которые устанавливаются в ПК. SoC или же система на чипе содержит в себе память, различные блоки обработки, модемы и многое другое и все это распаяно на одной небольшой плате.
Система на чипе — сердце вашего смартфона
Подобная схема объединения важных компонентов на одной печатной плате значительно помогает в удешевление производства смартфона, а также способствует наилучшему энергопотреблению. К процессору (SoC) впоследствии подключаются остальные компоненты смартфона.
Приведу небольшой список модулей, которые установлены в системе на кристалле.
На сегодняшний день, мобильные процессоры построенные на архитектуре ARM, выполнены по 7-нм техпроцессу, но уже сейчас ведется освоение производства полупроводников по 5-нм техпроцессу.
Кто производит мобильные процессоры
На сегодняшний день главным производителем мобильных процессоров является Qualcomm. Следом идет Mediatek и Samsung, а также Huawei, которые в скором времени из-за санкций США прекратят разработку и производство фирменных процессоров Kirin.
Итак, Qualcomm выпускает мобильные процессоры для флагманов, среднячков и бюджетных смартфонов. Флагманские процессоры представляют линейку Snapdragon 8xx. Процессоры среднего сегмента входят в 600-ю и 700-ю серию. Некоторые из этих чипов могут иметь постфикс с 5G или с буквой “G”, первое обозначение означает поддержку сетей пятого поколения, буква “G” в название чипа означает что он заточен под игры. Процессоры начального уровня относятся к 400-й серии.
Samsung также производит чипсеты для различных сегментов. Флагманская серия относится к 900-й серии, последний процессор Exynos 990, он установлен в Galaxy S20/ Note 20. В бюджетных смартфонах устанавливают процессоры с номером Exynos 7904 и Exynos 9610
Процессор — за что он отвечает и для чего нужен
Центральный процессор или же система на чипе в простонародье называют просто процессором. Он разработан и спроектирован так, чтобы выполнять гибкий круг задач. Процессор в первую очередь отвечает за работу системы Android и приложений внутри ОС.
Кроме того, он отвечает за синхронную работу других чипов на печатной плате. ЦП на борту для обработки данных имеет блоки прогнозирования, регистров и исполнительных блоков. Грубо говоря они отвечают за просчет сложных математических алгоритмов. Регистры содержат биты данных или указатели на память, часто в 64-битных форматах данных.
Мобильные процессоры сейчас по большей части построены на архитектуре ARM, эта платформа сейчас занимает огромный рынок и семимильными шагами вытесняет архитектуру x86. Всеми известная компания Apple уже вовсю начинает переход на своих знаменитых компьютерах Mac и ультрабуков MacBook на собственные процессоры Apple Silicone, которые в свою очередь основаны на ARM архитектуре.
Процессоры на архитектуре ARM на данный момент выпускаются либо с восемью ядрами, из которых чаще всего два производительных и шесть энергоэффективных ядер, предназначенных для повседневных задач. Например в Snapdragon 865 используется схема 1+3+4, из которых первое ядро Cortex-A77 на частоте 2.84 ГГц, три ядра Cortex-A77 на частоте 2.42 ГГц и четыре ядра Cortex-A55 на частоте 1.8 ГГц. В обновленной версии Snapdragon 865+ инженерам удалось достигнуть 3,4 ГГц на старшем ядре.
Графика и все что с ней связано
За графику и отрисовки графического интерфейса в свою очередь отвечает графический ускоритель (графический процессор). В смартфонах по понятным причинам он не такой же, как в привычных ПК.
Графический адаптер служит для тех задач, под которые центральный процессор либо не предназначен, либо для для тех, где ГП справится в разы быстрее. Например, в параллельных задачах, в то время как ЦП подходит для последовательных, ГП способен обработать огромное количество информации выводимое на экран смартфона.
Чем лучше процессор тем лучше фотографии
Ни для кого не секрет, что качество фотографии зависит не только от сенсора, линз и софта, но и от мощности процессора и блока обработки изображения. Вспомним Google Pixel 4, этот смартфон получил всего одну камеру, но при этом за счет флагманского процессора и фирменного гугловского процессора обработки фото, качество фотографий до сих пор на голову выше чем у многих смартфонов.
Для чего нужны блоки нейронной обработки
Блоки нейронной обработки уже вовсю внедряют в системы на чипах. Нейронные процессоры служат для обработки математических алгоритмов, расчетов и служат для работы нейронный сетей. NPU разработаны так, чтобы выполнять задачи связанные нейронными сетями намного быстрее чем классический ЦП. Они используют собственную память, не обращаясь в оперативную, для того чтобы ускорить выполнение работы.
Во-первых, нейронные сети в смартфонах используются для обучения операционной системы, ОС учится запоминая поведение (использование смартфона) пользователя. Смартфон учится, запоминая ваше поведение, какие приложения вы используете, как часто вы запускаете ту или иную программу. Во-вторых, машинное обучение используется для достижения лучшего качества фотографии. Это еще одна причина по которой флагманы Huawei стали так круто фотографировать, все благодаря прокаченному NPU в Kirin 990.
Заключение
Системы на чипе по большому счету становятся сегодня все сложнее. С каждым годом появляются отдельные чипы для обработки конкретного алгоритма, будь то нейросеть или обработка снимка. Балом по-прежнему будет править архитектура ARM, а глобально будет меняться только техпроцесс.
Как выбрать смартфон с хорошим процессором? Учимся читать характеристики
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.
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.
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:
Все о платах мобильных телефонов
Автор: Маргарита Пич
Время чтения: 2,5 минуты
Содержание
 | Типы чипсетов |
| | Особенности системных плат мобильных устройств |
Современные мобильные телефоны и смартфоны – сложные устройства, состоящие из множества компонентов. В их компактном корпусе помещаются: довольно крупный дисплей, микрофон, динамики, модули связи, аккумулятор, несколько камер и прочее. Сердцем любого мобильного устройства является системная плата. По аналогии с ПК, ее также называют материнской платой. Она представляет собой схему, к которой подключены все основные элементы смартфона. Основными элементами этой платы являются: процессор, графическое ядро, оперативная и постоянная память.
Такой набор микросхем называется чипсетом. Он спроектирован так, чтобы иметь максимальную совместимость между составными частями.
Основная характеристика системных плат современных устройств – используемый чипсет.
Разные производители используют различные наборы микросхем. Рассмотрим самые популярные из них.
Типы чипсетов
В зависимости от производителя, различают следующие варианты чипсетов:
Qualcomm – устройства, производимые американской фирмой. Используются в большинстве современных смартфонов, а именно – флагманских устройствах.
Exynos – высокопроизводительные чипсеты, производимые компанией Samsung преимущественно для собственных смартфонов.
MediaTek – компания из Китая, производящая чипсеты преимущественно для рынка бюджетных устройств.
Изначально MediaTek был ориентирован на устройства низкой ценовой категории. Системные платы, содержавшие процессор этой фирмы, перегревались и быстро выходили из строя. Qualcomm – более дорогостоящие решения, устанавливаемые в топовых смартфонах. Сегодня MediaTek не сильно уступает главному конкуренту по производительности и качеству выпускаемых чипсетов.
Поскольку при выборе мобильного устройства следует обращать внимание на системную плату и чипсет, рассмотрим преимущества и недостатки наборов микросхем, выпускаемых передовыми компаниями.
Плюсы и минусы MediaTek
Главное достоинство всех производимых чипсетов – относительно низкая цена. В связи с этим на рынке представлен огромный сегмент недорогих устройств с оптимальным набором функций.
MediaTek – это устройства на базе технологии ARM, поэтому они хорошо совместимы с большинством современных приложений и игр.
Что касается недостатков, их всего два:
1. Сохранение репутации производителя низкокачественных микросхем;
2. Сложности в оптимизации из-за использования базового микроядра Cortex.
Особенности Qualcomm
Основные продукты компании выпускаются под брендом Snapdragon. Они имеют следующие достоинства:
Использование собственного микроядра;
Постоянная работа над улучшением качества и повышением производительности;
Внедрение всех современных технологий;
Поддержка всех стандартов сетей.
Единственным недостатком Qualcomm является высокая стоимость чипсетов этой компании. Как правило, они ориентированы на самые дорогостоящие продукты – флагманы передовых производителей смартфонов.
Чипсеты смартфонов Apple
В устройствах этой компании используются чипсеты, спроектированные ее инженерами. С 2013, когда был представлен первый iPhone, работающий на процессоре с архитектурой 64-бит, Qualcomm медленно сдает свои позиции, утратив титул лидера по производительности. Модель iPhone превосходят по скорости работы практически любой гаджет, выпущенный в том же году.
Особенности системных плат мобильных устройств
Ввиду своей компактности и наличию большого количества микроэлементов, распаянных по схеме, системные платы часто выходят из строя и плохо поддаются ремонту.
В отличие от материнских плат ПК, они обычно представляют собой цельную конструкцию. В системном блоке можно легко отсоединить схемы оперативной памяти, центрального процессора, видеокарты (если она дискретная). В смартфонах все эти компоненты впаяны в системную плату.
Основные причины выхода из строя:
Падение мобильного устройства;
Попадание жидкости внутрь корпуса;
Использование несовместимых зарядных устройств;
Сильные температурные перепады;
Перегрев в результате сильных нагрузок (длительная работа игровых приложений, просмотр видео);
Кроме аппаратных выделяют также программные проблемы – когда устройство не включается по причине сбоев в работе ПО или случайного удаления прошивки.
Особенности ремонта
Пытаясь отремонтировать устройство самостоятельно, каждый рискует:
Если имеются признаки неисправности системной платы мобильного телефона, оптимальный вариант – обращение в сервисный центр. Специалисты проведут тщательную диагностику, выявят причины неисправности, сделают вывод о целесообразности ремонта.
