SoC является «мозгом» вашего устройства, но как он работает?
Все, кто разбирается в технике любят говорить о вычислительной мощности и чипах разных смартфонов, ПК и консолей. Нам хочется посвятить всех новичков в некоторые подробности и немного углубиться в работу процессора. Мы расскажем вам о самых топовых чипах 2021 года. Возможно для кого-то данная тема покажется скучноватой, но, если вы хотите разобраться как все устроено, вам точно сюда. Что бы быть «как рыба в воде», вам может потребоваться несколько лет упорной работы в данном направлении. Мы же сделаем небольшой обзор для всех, кто только начинает разбираться в процессорах и постараемся максимально понятно донести до вас основные моменты.
Что такое SoC?
Попросту говоря, SoC — это система, которая работает на чипе. Ее же иногда называют «система на кристалле». Она включает в себя несколько процессорных частей, памяти, модемов и других необходимых компонентов, которые соединены вместе и припаяны к плате.
Система на кристалле — это мозг вашего устройства.
Такое объединение компонентов позволяет значительно экономить место, затраты на детали и энергию. В переносном смысле, SoC — это мозг вашего смартфона, благодаря которому происходит обработка информации на всех этапах работы, начиная с самого первого включения устройства. Эта система напрямую связана с другими техническими характеристиками: память, камера, дисплей и т.д.
Чтобы у вас возникало меньше затруднений в этой области, мы подготовили для вас список основных составляющих, которые можно найти внутри «системы на кристалле». К более важным из них мы еще вернемся.
- Центральный процессор (ЦП) — «мозг» SoC. Выполняет большую часть кода для ОС и приложений.
- Графический процессор (GPU) — занимается решением задач, связанных с графикой. Например, визуализация интерфейса приложений и игр в 2D или 3D.
- Процессор обработки изображений (ISP) — преобразует данные с камеры смартфона в файлы фото и видео.
- Цифровой сигнальный процессор (DSP) — выполняет более сложные математические функции в режиме реального времени. Например, распаковывает музыкальные файлы или анализирует данные с датчиков.
- Блок нейронной обработки (NPU) — используется в премиальных смартфонах для ускорения задач машинного обучения. Например, распознавание голоса или сегментация объекта камеры.
- Видеокодер или декодер — энергоэффективно преобразует различные файлы.
- Модемы — преобразуют беспроводные сигналы в данные, которые в последствии распознает ваш смартфон.
Ну и в заключении стоит упомянуть значение «производственного процесса». Он обычно указывается в нанометрах (нм). Чем меньше размер нм, тем лучше энергоэффективность чипа. На данный момент 5 нм — это самое минимальное значение производственного процесса, который используется в смартфонах.
Какие SoC существуют?
Самыми популярными и крупнейшими именами в области SoC являются: Qualcomm, Samsung Semiconductor, Huawei HiSilicon, и MediaTek. Если у вас не iPhone, то скорее всего в вашем мобильном устройстве используется чип одной из этих компаний.
Qualcomm — это один из мировых производителей SoC для смартфонов различного уровня. Зачастую они упоминаются под брендом Snapdragon. Премиальные устройства обычно выпускаются под серией 800. Самый мощный из них Snapdragon 888. Смартфоны среднего ценового диапазона обычно работают на серии 700 или 600. Например, Snapdragon 765 — современный чип с 5G. А более доступные устройства оснащают серией 400.
Huawei в основном специализируется на смартфонах среднего уровня и соответственно выпускает процессоры именно для них. Последним премиальным чипом стал Kirin 9000, который выпускается в двух вариантах подключения связи (4G и 5G). Серия Kirin 600 очень похожа на Snapdragon 600.
MediaTek известен по доступной линейке Helio, которая представлена в более дешевых вариантах смартфонов. Последний топовый чип — Dimensity 1200.
Все начинается с процессора
Процессор в основном призван быть очень гибким и способным решать сразу несколько задач. Производитель может увеличивать или уменьшать тактовую частоту, количество ядер, изменять базовую архитектуру для более мощной работы. Процессоры внутри SoC бывают разных видов, но все они основаны на архитектуре Arm. Это общая схема расположения всех элементов. Самыми передовыми ядрами от Arm являются: Cortex-X2 и Cortex-A710 и небольшой Cortex-A510. Все они основаны на новейшей архитектуре Armv9. Огромная часть современных устройств производится с большими ядрами для запуска самых требовательных игр или меньшими для снижения энергозатрат. Чаще всего в мощных смартфонах встречается восемь ядер.
Графический процессор
Это еще одна важная часть в аппаратном обеспечении. Графические процессоры более универсальны, чем ЦП. Все дело в том, что они спроектированы по-другому и созданы для многократного выполнения сразу большого количества задач. Если ЦП выполняет одну или две задачи в каждом цикле, то ГПУ занимается решением сразу нескольких тысяч операций. Все зависит от размера и производительности ГПУ. Самыми популярными являются Arm’s Mali и Qualcomm’s Adreno. Оба предлагают большие и меньшие версии технологий ГПУ.
Для хорошей камеры необходим отличный процессор
Конечно в камере обычно большое внимание уделяется объективам и сенсорам, но возможности обработки изображений имеют не меньшее значение. Несмотря на то, что редактирование и настройка изображений часто выполняются с помощью ЦП и ГПУ, процесс сохранения фото выполняется с помощью DSP. Он обрабатывает общие задачи визуализации, фокусировки, повышения резкости и шумоподавления. Проще говоря, он превращает цифровую информацию с сенсора камеры в красивую картинку.
Для создания великолепных изображений требуется мощный процессор обработки изображений.
Нейронные процессоры
Одним из самых новейших процессоров является NPU. В основном эта технология предназначена для самых премиальных устройств, но она быстро распространяется и на более доступные модели. Нейронные процессоры разработаны специально для решения задач машинного обучения. Они гораздо быстрее и эффективнее, чем другие процессоры. Они особенно хороши для операций, которые требуют нескольких данных при вводе и преобразовании их в одну на выходе.
Модемы 4G и 5G
Важной частью в современном устройстве является модем передачи данных. Он позволяет получить доступ к сетям вашего оператора и от него зависит скорость и качество передачи данных. Все флагманские смартфоны имеют встроенные модемы, которые повышают энергоэффективность при максимальной скорости передачи. Самые мощные модемы могут поддерживать скорость до 1 Гбит/с. Кроме модемов связи, есть также модемы для передачи данных Wi-Fi и Bluetooth.
В последнее время производительность устройств растет и появляются новые возможности. Сейчас большее внимание уделяется комплексному подходу в изучении характеристик процессора, нежели только ЦП и ГПУ. Новые устройства справляются с более широким спектром нагрузок, чем когда-либо. При выборе новенького смартфона не забывайте учитывать все предложенные спецификации, чтобы точно не ошибиться и выбрать действительно мощный гаджет.
