قمنا بتنظيم البيانات على شرائح الهواتف الذكية المختلفة لإظهار الفرق بينها وأدائها بشكل أكثر وضوحًا. حزموا كل شيء في جهاز لوحي واحد وأخبروا لفترة وجيزة عن مصدره.
كل مصنع لديه نماذج ناجحة حيث تم العثور على هذا التوازن ، وفشل بصراحة - حيث دفعت القوى جميع النوى إلى الأداء العالي ، ونسيان الذاكرة ، وعدم ترك احتياطي للمهام البسيطة وعدم تعليم الشريحة للعمل بنصف القوة. الغرض من هذه المقالة هو إظهار كيفية تطور بنية ARM ، ما هي الحلول ذات الصلة الآن وأيها يمكنك اختيارها بنفسك ، مع التركيز على سيناريو استخدام الهاتف الذكي.
ARM وإصدارات الأسرة الرئيسية
للتمثيل الكلاسيكي للهندسة النووية المستخدمة في رقائق الهواتف الذكية الحديثة ، يتم اعتبار أسر ARMv7 و ARMv8 بشكل شائع. لقد شكلوا أساس العديد من الفروع ، سواء من قبل مؤلفي ARM Holdings وشركات أخرى: Qualcomm و Apple و Samsung و Nvidia وما إلى ذلك. الفرع الأكثر شيوعًا هو ARMv8-A ، الذي فتح في عصره حقبة جديدة من الحوسبة الضخمة 64 بت من أجل الأجهزة المحمولة.
تم دمج جميع نوى حوسبة ARM Holdings الحالية للهواتف الذكية في عائلة Cortex-A. يشتري مطورون آخرون تراخيص لهم من ARM ويطلقون رقائقهم بأقل تغييرات. ولكن يمكنهم أيضًا معالجة البنية نفسها أو حتى إنشاء كل شيء من الصفر ، مع الحفاظ على الدعم فقط لمجموعة التعليمات المقابلة. لذا ، على سبيل المثال ، تتصرف Apple و Samsung وبعض الشركات الأخرى. في Samsung ، هذه هي نوى Exynos M1 و M2 و M3. التفاح لديه مونسون ، ميسترال ، إعصار ، إلخ. وقد نفيديا دنفر 2. كوالكوم لديه Kryo وآخرون.
الآن دعونا نلقي نظرة على شركة SoC الأكثر شعبية من اللاعبين الرئيسيين في هذا السوق.
كوالكوم وخط Snapdragon
تعتبر شركة كوالكوم رائدة معترف بها في هذا المجال. تتضمن محفظة الشركة الآن عدة أجيال من SoC الناجحة التي تم توزيعها في ملايين النسخ حول العالم. دعونا نلقي نظرة على التشكيلة ونسلط الضوء على النماذج الأكثر إثارة للاهتمام.
Snapdragon 4xx - سلسلة من SoC بأسعار معقولة للهواتف الذكية. ربما تكون هذه العبارة وقحة إلى حد ما بالنسبة لهم ، لكن بعض الشركات المصنعة تحاول التمسك بـ SoC هذه بذريعة الاهتمام بالاستقلالية. لا تصدقهم. على الرغم من أن Snapdragon 4xx اقتصادي حقًا ، إلا أن الفعالية من حيث التكلفة هي النتيجة ، وليس السبب.
Snapdragon 425 ، 427 - معالجات رباعية النواة مع دعم لذاكرة LPDDR3 أحادية القناة. تعمل بترددات تصل إلى 1.4 جيجاهرتز وتستند إلى النواة Cortex-A53 (بنية ARMv8).
Snapdragon 435 هو معالج ثماني النواة يدعم ذاكرة LPDDR3 أحادية القناة. يعمل بترددات تصل إلى 1.4 جيجا هرتز ويستند مرة أخرى إلى Cortex-A53.
تستخدم سلسلة Snapdragon 450 أيضًا تخطيطًا 8 نواة ، ولكنها متوفرة في تقنية المعالجة 14 نانومتر. تمكنا من زيادة الترددات إلى 1.8 جيجا هرتز ، وحصل نواة الفيديو المدمجة على دعم من WUXGA إلى Full HD + (نسبة العرض إلى الارتفاع 18 إلى 9). لا يزال Snapdragon 450 يستخدم ذاكرة أحادية القناة Cortex-A53 (ARMv8) و LPDDR3.
Snapdragon 625 و 626 - مجموعة SoC هي أول من يحصل على شحن QC 3.0 ويتم إنتاجه وفقًا لمعايير 14 nm FinFET. هذا يسمح لتقليل استهلاك الطاقة من جزء وحدة المعالجة المركزية. ومع ذلك ، لا توجد اختلافات كثيرة عن سلسلة 4xx: فالتردد المتزايد يصل إلى 2 جيجا هرتز لـ 625 و 2.2 جيجا هرتز لـ 626.
Snapdragon 653 هو أول SoC متوسط المدى يعمل بتقنية BIG. وهو يعتمد على مجموعة من 4 نوى Cortex-A72 (حتى 1.95 جيجا هرتز) و 4 نوى Cortex-A53 بتردد يصل إلى 1.45 جيجا هرتز. هناك ذاكرة LPDDR3 مزدوجة القناة ونواة رسومية مع أداء عادي. يمكن تجهيز الهواتف القائمة على Snapdragon 653 بشاشات بدقة 2560 × 1600 بكسل.
Snapdragon 630 و 636 و 660 - تقف رقاقة 630 هنا ، أيضًا أنهى حياته قبل أن يتمكن من البدء بشكل صحيح. كان هيكلها بسيطًا نسبيًا: تم تقسيم 8 نوى Cortex-A53 متطابقة (ARMv8) إلى مجموعتين كل منهما 4 ؛ دخلت حيز الإنتاج على الفور في عملية التصنيع 14 نانومتر. كما تستخدم الذاكرة LPDDR4 مزدوجة القناة. حرفيا في نفس العام ، توصلت شركة كوالكوم إلى استنتاج مفاده أن تكوين Snapdragon 630 لم يكن ناجحًا تمامًا وقام بترقيته إلى 636. يستخدم أربعة أنوية أسرع Cortex-A73 وأربعة Cortex-A53. Snapdragon 636 و 660 هما نفس SoC مع وجود اختلافات في الحد الأقصى للتردد (1.8 جيجاهرتز مقابل 2.2 جيجاهرتز) ، ونوى رسومية مختلفة وتردد ذاكرة أعلى قليلاً في 660.
Snapdragon 835 و 845 هي علامات Qualcomm رائدة الاستخدام في الهواتف المحمولة الأكثر تقدمًا (وحتى أجهزة الكمبيوتر المحمولة). كلاهما ينتج بواسطة تقنية معالجة 10 نانومتر في مصانع سامسونج. لديهم 8 نوى في التكوين الصغير. Snapdragon 835 هو تكامل بين أربعة نوى ARM Cortex-A73 (ARMv8-A) والعديد من نوى Kryo 280 (نواة Cortex-A73 معدلة). قدم الدعم QC 4.0. استخدام ذاكرة مزدوجة القناة للمعيار الجديد - LPDDR4X. جوهر الرسومات Adreno 540 ، حتى بمعايير 2018 ، سريع جدًا.
قام Snapdragon 845 الأول بتثبيت زوجين من النوى Kryo 385 Gold و Silver. يعتمد Kryo 385 Gold على إصدار Cortex-A75 (ARMv8.2-A) ، بينما يعتمد Silver على Cortex-A55 (ARMv8.2-A). هذه هي الخطوة التالية في تطوير تقنية BIG.little. تطلق عليه كوالكوم الآن ARM DynamIQ. تصل ترددات Kryo 385 Gold إلى 2.8 جيجا هرتز ، في حين يتم تخفيض نوى Kryo 385 Silver الأضعف ، على العكس من ذلك ، إلى 1.8 جيجا هرتز.
ميدياتك
عند قراءة المواصفات ، فإنك تفهم أن الشركة هي اكتشاف حقيقي لمصنعي الهواتف الذكية: فهي ستنتج أيضًا شركة نفط الجنوب رخيصة مع مجموعة من النوى. يمكنك أخذ واحد وإنشاء هاتف بأقل من 100-200 دولار مع الكلمات: "8 نوى ، 64 بت ، وما إلى ذلك!". في الواقع ، MediaTek تصنع SoCs جيدة ، لكنهم يعبرونها بربط متواضع ، لذا فإن المشترين قلقون من مثل هذه الهواتف. ومع ذلك ، من بين المجموعة الواسعة ، تمتلك MediaTek معالجات ARM ضخمة حقًا. يمكن تسمية الحلول الجيدة بخطين - Helio P و X. الأول يتعلق بالجزء الأوسط ، والثاني للهواتف الذكية المتقدمة.
سلسلة Helio P30 و P25 و P20 عبارة عن رقائق 8 + 4 رباعية النواة ، تتكون من نوى A53. من مزايا هيليو هي ذاكرة LPDDR4x الحديثة ، والتي ستؤثر بالتأكيد على الاختبارات الرسومية. في اختبارات المعالج ، الفرق بين الإصدارات الثلاثة من SoC ليس كبيرًا. كان تركيز MediaTek على تطوير الميزات الإضافية لـ SoC ، مثل دعم الشاشات عالية الدقة والكاميرات المزدوجة وما شابه ذلك.
الرقائق الدقيقة القديمة X27 و X30 فريدة من نوعها في هيكلها. إنها لا تكلف اثنين ، ولكن ثلاث مجموعات من نوى ARM. حسنًا ، الحل غير عادي ومثير للاهتمام. من الناحية العملية ، يكون تقييم أداء هذه الدائرة أكثر صعوبة ، لأنها تعمل بشكل منفصل اعتمادًا على الأحمال.
هواوي كيرين
لاعب آخر في السوق يفضل تطوراته الخاصة. بشكل عام ، كانت Huawei تشق طريقها إلى Olympus لسنوات ، لذلك قررت البدء في تطوير SoC ، بطبيعة الحال ، باستخدام ترخيص ARM. بشكل عام ، هذه هي SoC نموذجية مع الخصائص المعتادة ، باستثناء رغبة Huawei في مواكبة العصر. لذلك ، يتم إدخال عناصر معالجة الذكاء الاصطناعي مثل المعالج المساعد NPU تدريجيًا في SoC. بالإضافة إلى ذلك ، تمتلك Huawei مراكز أبحاث كبيرة في أوروبا. هل نجحت Huawei في اللحاق بالقادة ، سنرى الآن.
Kirin 6xx - للهواتف المحمولة متوسطة المدى. تتنافس SoCs مع Snapdragon 4xx. لديهم 8 نوى في تكوين 4 + 4. للأسف ، أداء نظام الرسومات غير كاف. هذا هو العيب الرئيسي لسلسلة 6xx. كيرين 658 و 655 و 650 متشابهة جدًا مع بعضها البعض. تعمل شركة Huawei على زيادة ترددهم تدريجيًا وتغيير المؤشرات. في الوقت نفسه ، لا يزال الجزء الرسومي دون تغيير ويستند إلى النواة Mali-T830 MP2. يوجد دعم لتقاعد ذاكرة LPDDR3 بالفعل. تم إجراء تدقيق لـ 658 وظهرت وحدة اتصال محدثة (802.11 b / g / n / ac). ولكن لا تزال ، الإصدارات القديمة من 9xx ذات أهمية كبيرة.
كيرين 9xx مراكز SoC الثمانية الأساسية هذه أسرع إلى حد ما من خط Mediatek Helio X ، على الرغم من أنها تحتوي على عدد أقل من النوى. تحولت SoC إلى معيار ، بدون ابتكار ، لكنها تعمل بشكل مثالي وتوفر أموال الشركة. بشكل عام ، فإن ثلاثي Kirin 970 ، 960 ، 955 له خصائص نموذجية ، والتي توضح كيفية تطور التطور. 955 ، التي تمتلك مجموعة من نوى A72 + A53 ، استبدلتهم في النهاية بـ A73 + A53. انخفضت الترددات ، وانخفض استهلاك الطاقة ، وبسبب التحسينات الداخلية لنوى A73 ، تبين أنها وصلت إلى الأداء في مكان ما بين Snapdragon 835 و 660. وبالتالي ، فإن الخطوة التالية مع استبدال ذاكرة أسرع أعطت دفعة تسمح لنا بمواجهة Snapdragon 835 بشروط متساوية. النتائج جيدة بصراحة ، يتفوق على أداء Helio 10-core ، الذي يبدو أنه تابع لشركة Huawei.
بشكل منفصل ، يجب أن يقال عن كفاءة المعالج المشترك NPU ، لأن النتيجة غريبة حقًا. كما يلاحظ العديد من المراجعين ، فإن الهواتف الذكية القائمة على Kirin 970 تُظهر استقلالية جيدة في المقام الأول بسبب نقل بعض الحسابات المحددة إلى المعالج المشترك ، على سبيل المثال ، عندما تعمل الكاميرا وتحدد سيناريوهات التصوير. كما أنه يسرع المهام النموذجية لتطبيقات الذكاء الاصطناعي في بعض الأحيان. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحلل حالات استخدام الهواتف الذكية ، ويجهزها مسبقًا للإطلاق أو وضعها في حالة نوم من أجل استقلالية أفضل.
سامسونج
تتميز الأجهزة الرئيسية من Samsung بازدواجية: فهي موجودة في السوق كنماذج تعتمد على شرائح Snapdragon ، وهي مفاجأة! - يتم إنتاجها على خطوط Samsung ، وعلى أساس Exynos SoC الخاص بها. من المثير للاهتمام أن Exynos تم إجراؤه على عملية تقنية مماثلة لـ Snapdragon ، ولكن لديهم ميزة واضحة من حيث الأداء. هناك عدة إصدارات لماذا يفعل الكوريون ذلك. الفكرة الأكثر معقولية هي أنه بالنسبة لمستخدمي الولايات المتحدة (أي النماذج التي تحمل "تنين" على متن الطائرة) ، سيتعين عليهم ترخيص بعض التقنيات مثل CDMA ، بينما تمتلكها شركة Qualcomm بالفعل. على أي حال ، كانت النتيجة جيدة جدًا.
لذلك ، تم تثبيت Exynos 8895 في Samsung S8 ، وكان لديه أربعة نوى M2 Mongoose أصلية بتردد 2.1 جيجاهرتز وأربعة نوى A53 بتردد 1.7 جيجاهرتز. في Exynos 9810 المحدثة ، تم ترقية النوى إلى M3 Mongoose ، مما أدى إلى زيادة التردد في الوقت نفسه إلى 2.9 جيجا هرتز ، وتم تحديث أربعة نوى منخفضة الأداء إلى A55. تمت ترقية الفيديو إلى Mali G72 ، مما جعله مرة أخرى أحد أكثر الحلول عالية الأداء جنبًا إلى جنب مع Adreno 630 في Snapdragon 845.
ونتيجة لذلك ، يعتبر Samsung S9 + المستند إلى Syntax من سامسونج
هو أسرع هاتف ذكي يعمل بنظام Android ويتفوق على طرازات Snapdragon المماثلة.
في نفس الوقت ، ليسوا هم الرائد. تنتج سامسونج أيضًا منتجات قوية متوسطة - سلسلة Galaxy A - مرة أخرى استنادًا إلى معالجاتها الخاصة. استند A7 في العام الماضي إلى Exynos 7 Octa 7880: 8 coretex A53 مع تردد 1.9 GHz و Mali-G71 MP2 وذاكرة LPDDR4 مزدوجة القناة.
سمحت خصائص Soc بالتنافس على قدم المساواة مع Snapdragon 625. سيحتوي الهاتف الذكي Galaxy A8 ، الذي على وشك أن يتم إصداره هذا العام ، على Exynos 7 Octa 7885 الجديد ، حيث تم استبدال نواتين بـ A73 ، وزادت الترددات إلى 2.2 جيجا هرتز ، وللستة المتبقية تم تخفيض تردد A53 إلى 1.6 جيجا هرتز. وبالتالي ، كان من الممكن زيادة الإنتاجية والاستقلالية.
ومن المثير للاهتمام أن Octa 7885 لديه أخ أصغر ، Exynos 5 Hexa 7872 ، حيث يوجد نوعان من كبار السن A73 (بترددات 2 غيغاهرتز) و 4 A53 ، يعملان حتى 1.4 جيجاهرتز أقل. أول الهواتف الذكية القائمة على هذه الشريحة على وشك الدخول في الإنتاج وتعهد بنسبة سعر / أداء جيدة.
مخطط مقارنة SoC الإنتاجية
لتسهيل عليك فهم كل هذا التنوع ، قمنا بجمع جميع الخصائص الرئيسية في الجدول ، مع إضافة متوسط نتائج اختبار Geekbench4 من قاعدة البيانات المفتوحة لشركة التطوير
والتصنيف الرسمي . وكذلك نتائج GFXBench: مانهاتن.
(اضغط للتكبير)عند مراجعة الجدول ، من المهم أن تتذكر أن العديد من تطبيقات الهواتف الذكية لا تزال ضعيفة بشكل واضح للعمليات المتعددة ، لذا فإن الأداء لكل مركز الموضح في اختبار Geekbench 4 Single هو أيضًا مؤشر مهم جدًا.
الاستنتاجات
الاستنتاج الرئيسي الذي يمكن استخلاصه من خلال النظر في هذه "حديقة الحيوان" بأكملها هو أنه على الرغم من مستوى التخصيص للنوى ، فإن عائلتهم هي التي تحدد الإنتاجية النهائية. إذا كنت ترغب في الحصول على حل عالي الأداء ، فاختر خيار الهاتف الذكي مع SoC ، الذي يحتوي على Cortex-A72 أو A73 أو A75 الأساسي. ولكن إذا كانت أعشار الثانية في استجابة الهاتف الذكي ليست مهمة بالنسبة لك ، ولكن هناك رغبة في الحفظ ، فإن Cortex-A53 يناسبك تمامًا.
أيضًا ، لا تنس أن ذاكرة الوصول العشوائي البطيئة أو حجمها الأقل من 2 جيجابايت يمكن أن "يخنق" أي معالج عالي الأداء.