Процессоры, предназначенные для мобильных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Самостоятельная работа

На тему: “Процессоры, предназначенные для мобильных систем”

Ташкент-2022



План

Введение

1. Мобильные и настольные процессоры

2. Компоненты мобильных ЦПУ

3. Какие задачи выполняет мобильный процессор

4. Миниатюрный размер и низкое энергопотребление - как это возможно

5. Ценовые категории

6. Кто производит мобильные процессоры

7. 10 самых мощных мобильных процессоров

Заключение

Список использованных источников



Введение

Несмотря на свои небольшие размеры, мобильные процессоры, которые предназначены для смартфонов и планшетных компьютеров, демонстрируют удивительную мощность.

Центральное процессорное устройство (ЦПУ) - «сердце» современного смартфона и планшетного компьютера. И пусть по размеру оно не больше ногтя большого пальца, по производительности такой микрочип практически ни в чем не уступает своему десктопному (настольный ПК) собрату, который в 30 раз больше. мобильный процессор энергопотребление

Независимо от того, делаете ли вы фотоснимки, записываете видео, занимаетесь интернет-серфингом, подключаете телефон к ПК или просто совершаете обычный телефонный звонок, миллионы транзисторов на процессоре обеспечивают вам быстрое и безупречное выполнение всех операций. Но как работает это настоящее чудо инженерной мысли? Каковы отличия между миниатюрными процессорами для смартфонов и планшетных компьютеров и их настольными аналогами? Какие инновации в этой области ожидают нас в самое ближайшее время?



1. Мобильные и настольные процессоры

Мобильные процессоры -- процессоры, которыми оснащаются мобильные устройства. ,пожалуй, это главная аппаратная составляющая смартфона, впрочем, как и любого иного компьютерного устройства. Изначально процессоры устанавливались исключительно в компьютеры, но с развитием смартфонов и планшетов производители микропроцессоров обратили внимание и на младший сегмент вычислительной техники.

Площадь мобильных чипов составляет 12Ч12 мм, а настольных - 45Ч43 мм. Однако большинство мобильных радикально отличаются по структуре и принципу работы от настольных. Все настольные процессоры от AMD и Intel до сих пор используют разработанную в 1978 году архитектуру х86 и соответствующий ей набор команд CISC (ComplexInstructionSetComputer - компьютер с полным набором команд). Это означает, что при запуске, например, графического редактора процессор отрабатывает полную цепочку команд, то есть он обеспечивает и загрузку всех фильтров, эффектов и прочих функций. Следовательно, для этого требуется огромная вычислительная мощность.

А вот в смартфонах и планшетных ПК, которые, как правило, работают под управлением операционных систем Android или iOS, наоборот, используются процессоры типа RISC (ReducedInstructionSetComputer - компьютер с упрощенным набором команд). Именно эти чипы отвечают за значительно меньший объем команд, например, при открытии какого-либо приложения они загружают только его основные функции, а необходимые модули подгружают по ходу работы.

Из-за огромного количества небольших и точных команд, смартфон обеспечивает высокую скорость работы, несмотря на то, что по производительности мобильный процессор значительно уступает настольным. В общем же все мобильные ЦПУ работают медленнее настольных, хотя прямое сравнение производительности затруднительно из-за больших различий между приложениями для настольных ПК и смартфонов.

2. Компоненты мобильных ЦПУ

Мобильные микрочипы состоят из тех же элементов, что и настольные, но у них есть некоторые дополнительные компоненты, поэтому они называются «системами на кристалле» (SystemonChip сокращенно SoC). [1]

Количество ядер. Смартфоны и планшеты начального уровня имеют, чаще всего, лишь один процессор с одним ядром, кэш-памятью и контроллером памяти. Устройства среднего и топового класса, напротив, оснащены двухъядерными процессорами. В самом скором времени ожидается появление процессоров с четырьмя или пятью ядрами, как на настольных ПК.

Графический процессор. Как и в системах для настольных ПК, вывод изображения на дисплей обеспечивает размещенный на кристалле процессора графический чип.

Процессор обработки изображения. Этот микрочип отвечает за съемку фотографий и видеороликов в смартфонах.

Видеопроцессор. Процессор кодирования и декодирования видеоизображения отвечает за воспроизведение записанных видеороликов.

Аудиопроцессор. Записью звука через микрофон и его дальнейшим воспроизведением через динамики или наушники ведает встроенный в чипсет аудиопроцессор.

3. Какие задачи выполняет мобильный процессор

Микрочип обеспечивает выполнение всех последовательностей команд на телефоне или планшетном ПК. Например, он выполняет быструю загрузку системы и программ, плавное воспроизведение видео и игр, а также показ фотографий и фильмов. Мобильные процессоры отвечают также за работу всех компонентов, размещенных на системной плате смартфонов и планшетов. [1]

UMTS/WLAN. Данные беспроводные модули установлены на системной плате смартфона или планшетного ПК - они необходимы для подключения к Интернету.

Bluetooth. Этот модуль служит для беспроводного обмена данными между, например, смартфоном и компьютером.

USB-контроллер. Когда пользователь подключает свой планшет к ПК посредством USB-кабеля, центральный процессор устанавливает соединение, используя USB-контроллер.

Кардридер. Микрочип управляет также операциями чтения/ записи данных на карту памяти, например, формата microSD.

HDMI. Благодаря этому разъему мультимедийный контент при непосредственном участии процессора попадает со смартфона на телевизор.

Камера. Независимо оттого, что вы снимаете - фото или видео, чип управляет всеми процессами, сопровождающими эти операции.

4. Миниатюрный размер и низкое энергопотребление - как это возможно

Производители мобильной техники предъявляют к микрочипам гораздо более высокие требования, чем к настольным процессорам. Так, мобильные чипы не должны потреблять много энергии, иначе аккумулятор разрядится уже через несколько часов. Кроме того, смартфон или планшетный ПК не допускают установку активного охлаждения (кулера), поскольку имеют слишком тонкий корпус. Посему производители волей-неволей должны выпускать такие чипы, которые выделяют мало тепла: толщина токопроводящих соединений в мобильных кристаллах постоянно уменьшается. Это, в свою очередь, благоприятно сказывается на производительности, поскольку на кристалле удается разместить больше транзисторов. Кроме того, миниатюрные полупроводниковые элементы пропускают меньший ток, в результате меньше энергии преобразуется в тепло. Вот красноречивый пример стремительного развития технологий: ширина токопроводящих дорожек процессора Snapdragon S1 QSD8650 от Qualcomm, представленного в 2008 году, составляла 65 нм. У его преемника Snapdragon S2 (2010 год) ширина соединений доведена уже до 45 нм, благодаря чему этот процессор потребляет почти на 30% меньше энергии.

Кстати говоря, энергопотребление практически не зависит от количества встроенных ядер. Это можно пояснить так: одноядерный процессор при воспроизведении HD-видео работает на максимальной тактовой частоте (например, на 1 ГГц), двухъядерному процессору достаточно для этого 500 МГц. А при работе на низкой частоте современные процессоры способны автоматически снижать рабочее напряжение.

Как результат новейшие двухъядерные процессоры с тактовой частотой 500 МГц выполняют любые операции намного быстрее, потребляя при этом приблизительно столько же энергии, что и одноядерные гигагерцевые микрочипы.

5. Ценовые категории

Здесь действует непреложное правило: чем дороже планшетный ПК или смартфон, тем лучше (мощнее, функциональнее) его процессор. [1]

Начальный класс (от 5 тыс. руб. до 10 тыс. руб.). В таких устройствах, как смартфон Р350 OptimusMe от LG или планшет ViewPad 7 от ViewSonic, используются одноядерные процессоры, работающие на частоте от 500 до 800 МГц. Микрочипы подобных моделей изготовлены еще по старому техпроцессу 65 нм и оснащены слабыми графическими чипами, например,Adreno 200.

Средний класс (от 10 тыс. руб. до 15 тыс. руб.). К этой категории относится, к примеру смартфон GT-I9000 Galaxy S от Samsung, который оснащен одноядерным процессором, работающим на частоте 1 ГГц. А вот в планшетном ПК DellStreak 7 установлен уже двухъядерный процессор NVIDIA Tegra 2 (тактовая частота - 1 ГГц на каждом ядре). В качестве графических решений в устройствах этого класса используются достаточно мощные чипы, например,PowerVR SGX540 или GeForce ULP от компании NVIDIA.

Топ-класс (от 15 тыс. руб.). К топовому классу относятся iPhone 4S и планшет iPad 2 от Apple, а также ViewPad Х7 от компании ViewSonic. Все подобные устройства оснащены двухъядерными процессорами, работающими на тактовой частоте 1 ГГц и выше. За вывод изображения на экран монитора отвечает мощный графический чип, например,PowerVR SGX543MP2.

6. Кто производит мобильные процессоры

Мобильные процессоры состоят из компонентов разных производителей. Главный элемент почти всех моделей - это центральный процессор на архитектуре ARM. А такие монстры, как Apple или NVIDIA, дополняют их соответствующими графическими и аудиопроцессорами, разрабатывают дизайн всего чипа и поручают конечное изготовление другим компаниям. На мобильном рынке до сих пор доминируют две СИЛЫ: Samsung, выпускающий чипы Exynos для собственных смартфонов Galaxy и планшетных ПК, а также А5 для iPad 2 и iPhone 4S, и компания TSMC, которая производит процессоры для Qualcomm, NVIDIA и Marvell. Компании Intel и AMD, известные своими настольными чипами, на рынке мобильных процессоров представлены в незначительной степени. И хотя они тоже изготавливают мобильные чипы, эти изделия не подходят для мобильных устройств под управлением Android или iOS.

В некоторых планшетах, работающих под Windows 7, можно найти процессоры IntelCore і, пример тому - ASUS ЕееSlate. То же самое относится и к процессорам Fusion от AMD: и здесь, хотя и редко, встречаются модели под управлением Windows 7, оснащенные этим чипом, например,AcerIconia W500. Однако планшетные ПК с этой операционной системой используются, как правило, только в корпоративной среде. В настоящее время оба чипмейкера не имеют в своем арсенале подходящих процессоров для смартфонов, но в 2012 году Intel намерена устранить этот изъян, представив новинку под названием Medfield. Компания же AMD пока не планирует залезать на чужое поле, ограничиваясь производством процессоров для планшетов под управлением Windows: так, новый двухъядерный Z-03 работает на тактовой частоте 1 ГГц и имеет встроенный графический чип Radeon HD 6250. По имеющимся данным, Z-03 будет доступен к моменту выхода операционной системы Windows 8.

7. 10 самых мощных мобильных процессоров

SamsungExynos 8 Octa 8890

Рисунок 1 - процессор Samsung Exynos 8 Octa 8890

Год выпуска: 2016

Техпроцесс: 14 нм

Архитектура: Samsung Exynos M1 + ARM Cortex-A53 (ARMv8-A)

Видеоускоритель: Mali-T880, 12 ядер, 650 МГц

Наиболее популярные смартфоны: Samsung Galaxy S7, Samsung Galaxy S7 Edge, Samsung Galaxy Golden 4

Таблица 1 - достоинства и недостатки мобильного процессора Samsung Exynos 8 Octa 8890

Достоинства	Недостатки
Поддержка видео в разрешении 2160p с частотой 60 кадров/с Очень высокая тактовая частота Не очень большой нагрев Низкий расход энергии Высокие оценки в бенчмарках[2]	Тест памяти показывает не самые высокие результаты Графический ускоритель мог бы показать себя лучше

QualcommSnapdragon 820 MSM8996

Рисунок 2 - процессор QualcommSnapdragon 820 MSM8996

Год выпуска: 2015

Техпроцесс: 14 нмFinFET

Архитектура: QualcommKryo

Видеоускоритель: Adreno 530, 624 МГц

Наиболее популярные смартфоны: Motorola Moto Z Force, HP Elite X3, ASUS ZenFone 3, HTC 10, SamsungGalaxy S7, SamsungGalaxy S7 Edge, SonyXperia X Performance, SonyXperia XR, Xiaomi Mi5 Pro, ZTE Nubia Z11



Таблица 2 - достоинства и недостатки мобильного процессораQualcommSnapdragon 820 MSM8996

Достоинства	Недостатки
Поддержка камеры с очень высоким разрешением Способен обработать видео Full HD с частотой до 240 кадров/с Поддержка 10-битного 4K-видео На Windows-устройствах применяется DirectX 11.2 Очень высокая тактовая частота Не очень высокий расход энергии Высокие оценки в бенчмарках[2] Тест памяти приводит к высоким результатам Великолепные показатели в играх	Иногда может достаточно сильно нагревается

HiSiliconKirin 955

Рисунок 3 - процессор HiSiliconKirin 955

Год выпуска: 2016

Техпроцесс: 16 нм

Архитектура: 4x ARM Cortex-A72 + 4x ARM Cortex-A53

Видеоускоритель: Mali-T880, 4 ядра

Наиболее популярные смартфоны: Huawei P9, Huawei P9 Plus, HuaweiHonor V8, HuaweiHonorNote 8



Таблица 3 - достоинства и недостатки мобильного процессора HiSiliconKirin 955

Достоинства	Недостатки
Поддержка многих современных беспроводных технологий Практически рекордная тактовая частота Нет больших проблем с перегревом Может декодировать 4K-видео с частотой 60 кадров/с Поддерживает двойные камеры высокого разрешения	Графический ускоритель показывает плохие результаты

HiSiliconKirin 950

Рисунок 4 - процессор HiSiliconKirin 950

Год выпуска: 2015

Техпроцесс: 16 нм

Архитектура: 4x ARM Cortex-A72 + 4x ARM Cortex-A53

Видеоускоритель: Mali-T880, 4 ядра, 900 МГц

Наиболее популярные смартфоны: HuaweiHonor 8, HuaweiHonorNote 8,HuaweiMate 8, HuaweiHonor V8

Таблица 4 - достоинства и недостатки мобильного процессора HiSiliconKirin 950

Достоинства	Недостатки
Поддерживает USB 3.0 и Bluetooth 4.2 Высокая вычислительная мощность Поддержка современных форматов памяти Не очень дорог в производстве; Декодирует видео в высоком разрешении Способен справиться с двойной 42-мегапиксельной камерой	Графический ускоритель мог бы быть намного лучше Не может обеспечить камере 4K-видеосъемку

Apple A9X APL1021

Рисунок 5 - процессор Apple A9X APL1021

Год выпуска: 2015

Техпроцесс: 16 нм

Архитектура: AppleTwister 64-bitARMv8-compatible

Видеоускоритель: PowerVRSeries 7X, 12 ядер

Наиболее популярные устройства: AppleiPadPro

Таблица 5 - достоинства и недостатки мобильного процессора Apple A9X APL1021

Достоинства	Недостатки
Высокая мощность двух ядер Отличный 12-ядерный графический ускоритель Полная поддержка 4K-видео с частотой 60 кадров/с Поддержка многих современных технологий Распознаёт современные форматы памяти	Присутствует только в устройствах от Apple Не поддерживает технологию быстрой зарядки



MediaTek MT6797 Helio X25

Рисунок 6 - процессор MediaTek MT6797 Helio X25

Годвыпуска: 2016

Техпроцесс: 20 нм

Архитектура: 2x ARM Cortex-A72 + 4x ARM Coptex-A53 + 4x ARM Coptex-A53

Видеоускоритель: Mali-T880MP4, 4 ядра, 850 МГц

Наиболее популярные смартфоны: MeizuPro 6, Oukitel K6000 Premium, XiaomiRedmiPro, ZopoSpeed 8, VerneeApollo

Таблица 6 - достоинства и недостатки мобильного процессора MediaTek MT6797 Helio X25

Достоинства	Недостатки
Поддержка камеры с разрешением 32 Мп Очень высокая вычислительная мощность Относительно невысокое энергопотребление Пусть и ограниченная, но поддержка 4K-видео Низкая стоимость чипсета	GPU плохо показывает себя в играх Нет поддержки Bluetooth 4.2



QualcommSnapdragon 625 MSM8953

Рисунок 7 - процессор QualcommSnapdragon 625 MSM8953

Год выпуска: 2016

Техпроцесс: 14 нм

Архитектура: ARM Cortex-A53 (ARMv8)

Видеоускоритель: Adreno 506

Наиболее популярные смартфоны: Huawei G9 Plus, ASUS ZenFone 3, FujitsuEasy, HuaweiMaimang 5, Lenovo Vibe P2, MotorolaMoto Z Play, SamsungGalaxy C7

Таблица 7 - достоинства и недостатки мобильного процессора QualcommSnapdragon 625 MSM8953

Достоинства	Недостатки
Поддерживается двойная камера Здорово реализована технология быстрой зарядки Высокая мощность всех восьми ядер Полноценная поддержка 4K-видеоконтента с частотой 60 кадров/с Относительно невысокая стоимость	Разрешение камеры не может превышать 24 Мп Нет поддержки Bluetooth 4.2 Разрешение дисплея не может превышать 1920 x 1200 точек В играх чипсет показывает себя не лучшим образом



QualcommSnapdragon 620 APQ8076

Рисунок 8 - процессор QualcommSnapdragon 620 APQ8076

Год выпуска: 2016

Техпроцесс: 28 нм

Архитектура: 4x ARM Cortex-A72 + 4x ARM Cortex-A53

Видеоускоритель: Adreno 510

Наиболее популярные устройства: SamsungGalaxyTab S2 Plus 8.0, SamsungGalaxyTab S2 Plus 9.7

Таблица 8 - достоинства и недостатки мобильного процессораQualcommSnapdragon 620 APQ8076

Достоинства	Недостатки
Поддерживает устройства с большим разрешением экрана Большая вычислительная мощность Пусть и ограниченная, но всё же поддержка 4K-видео Встроенная технология быстрой зарядки	Нет поддержки Bluetooth 4.2 Всё же не лучший графический ускоритель



MediaTek MT6797M Helio X20

Рисунок 9 - процессорMediaTek MT6797M Helio X20

Годвыпуска: 2016

Техпроцесс: 20 нм

Архитектура: 2x ARM Cortex-A72 + 4x ARM Cortex-A53 + 4x ARM Cortex-A53

Видеоускоритель: Mali-T880MP4, 4 ядра, 780 МГц

Наиболеепопулярныесмартфоны: LeEco Le2, LeEco Le2 Pro, Meizu MX6, Vernee Apollo Lite, Xiaomi Redmi Pro, Elephone P9000

Таблица 9 - достоинства и недостатки мобильного процессораMediaTek MT6797M Helio X20

Достоинства	Недостатки
Максимальное разрешение дисплея - 2560 x 1600 точек В числе поддерживаемых камер даже модули с разрешением 32 Мп Высокая мощность большинства ядер Считается не очень дорогим процессором Ограниченная, но всё же поддержка 4K-видеоконтента	Не поддерживается Bluetooth 4.2 В играх GPU показывает себя не лучшим образом



QualcommSnapdragon 620 MSM8976

Рисунок 10 - процессор QualcommSnapdragon 620 MSM8976

Год выпуска: 2015

Техпроцесс: 28 нм

Архитектура: ARM Cortex-A72 + ARM Cortex-A53 (ARMv8)

Видеоускоритель: Adreno 510

Наиболее популярные смартфоны: Vivo X6S A, Vivo X7, Vivo X7 Plus, LeEco Le2, LG G5 SE, Oppo R9 Plus, SamsungGalaxy A9 Pro (2016), ZTE Nubia Z11 Max, XiaomiMiMax

Таблица 10 - достоинства и недостатки мобильного процессора QualcommSnapdragon 620 MSM8976

Достоинства	Недостатки
Высокая производительность Просмотр 4K-видео с частотой 30 кадров/с Теоретическая возможность записи видео в 1080p и 120 кадрах/с Не очень высокая стоимость Поддержка двойных камер Разрешение экрана может достигать 2560 x 1600 точек	Не поддерживается Bluetooth 4.2 Максимальное разрешение камеры не может быть очень высоким

8. Можно ли использовать мобильные процессоры в настольных ПК?

Можно ли использовать мобильные процессоры в настольных пк?В настоящее время нельзя, так как они не справятся, например, с преобразованием видео в подходящий для вас формат. Для обработки фотографий и добавления 3D-эффектов тоже требуется гораздо большая мощь. Запуск графически сложных игр на устройстве с мобильным процессором и встроенным графически адаптером просто невозможен. Тогда как настольные процессоры справляются с подобными задачами на отлично.[1]



Заключение

Центральный процессор (ЦП) - функционально-законченное программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное на одной или нескольких СБИС. Процессор в определённой последовательности выбирает из памяти инструкции и исполняет их

В многопроцессорной системе функции центрального процессора распределяются между несколькими обычно идентичными процессорами для повышения общей производительности системы, а один из них назначается главным.Характеристика процессоров, используемых в современных мобильных ПК.



Список использованных источников

1. Nvidia: Tegra 4 самый мощный мобильный процессор | новости на BLOG.ILUH.IN.

2. Мобильные телефоны - Сравнение моделей - Яндекс.Маркет.

Размещено на Allbest.ru

...