Сравнение мобильных и десктопных процессоров
В прошлой статье, я уже писал о том, каким образом современные гаджеты могут заменить персональный компьютер (ПК).
А в сегодняшней статье, я бы хотел показать, как можно сравнивать такие не похожие платформы между собой — компьютер и телефон.
Дело в том, что в силу причин, изложенных в прошлой статье, прямое сравнение затруднительно. Все таки, форм факторы и предназначение разное, а так же архитектура (RISC и CISC).
Однако есть хитрость, которая позволяет сравнить казалось бы, несравнимое. Для этого, нужно заставить выполнять одни и те же задачи, и измерить результат. Технология не новая, но успевшая зарекомендовать себя как достаточно надежная, чтобы результаты можно было принять во внимание. Итак:
Производительность Центрального Процессора:
Под ЦП понимается то, о чем вы скорее всего подумали — основная вычислительная мощность устройства. Прочие вычислительные блоки, такие как ИИ, в рамках этой статьи рассматривать не буду.
Есть базовые операции, которые присущи обоим типам устройств: Например шифрование и расшифровка трафика, для того чтобы обеспечить безопасность соединения вашего устройства с веб сайтом, ну и не только.
Но давайте сделаем сравнение более честным — современным смартфонам не нужен куллер, т.е. активное охлаждение, у них лучше с энергопотреблением, и не смотря на это, производительность на достаточном, для комфортного использования уровне.
Для начала, сравнение в geekbench; На сегодняшний день, в начале октября 2020 года лидирующие места занимают:
Apple iPhone 11 Pro Max С процессором:
Apple A13 Bionic , Производительность на одно ядро 1326 балла; все ядра 3301 балл.
И сюда же, iPad Pro 4-го поколения, с процессором, который немного меньше в производительности одного ядра, зато суммарно превышающий по мощности:
Apple A12Z Bionic, Одно ядро 1119 баллов; все ядра 4645 балл.
С каким компьютерным процессором можно сравнить эти показатели?
Пожалуй, по одноядерной производительности сравнить можно с Intel Core i9-9900KF, который имеет 1324 балла в этом тесте.
В то время как по суммарной производительности всеми ядрами мощность сопоставима с шестиядерным:
Intel Core i5-9400F, 4623 балла ( все ядра)
Тут наверное, не последнюю роль играет новый техпроцесс, который на данный момент опережает производителя компьютерных процессоров Intel, и делает элементы меньше и эффективнее.
Нет нет, Вы может быть не так меня поняли — я сам в шоке, потому что каких то лет 10 назад, мобильные телефоны и рядом не стояли с компьютерами по мощности, да и все эти тесты, обзоры — я сам им, если честно не доверяю, но мне пока что, приходится мириться с ними, потому что своих тестов производительности у меня еще нет.
Но не на одном лишь Apple держится индустрия гаджетов.
В смартфоны на базе Android тоже ставят приличный процессор, пусть даже, на данный момент и не такой мощный:
Samsung Galaxy S20 Ultra 5G с процессором
Qualcomm Snapdragon 865 , — 845 баллов одно ядро, и 3106 все ядра.
Что так же можно сопоставить с компьютерным ЦП:
Intel Core i5-7500 , 3108 баллов все ядра .
Но это касается вычисления, а как же графика?
Сравнение возможностей мобильной и компьютерной графики:
И вот где, становится очевидна разница, между игровыми возможностями компьютеров и телефонов, хотя и ее хотят свести на нет — как Вы может быть уже слышали, Apple запустили Shadow of the Tomb Raider demo в рамках WWDC на FullHD разрешении A12Z Bionic.
Для сравнения уровня игровой производительности покажу результаты GFXBench, с той оговоркой, что буду сравнивать разные API: Metalic, с той же Vulcan api и DirectX (у компьютерных видеокарт).
На рынке десктопных процессоров все достаточно понятно — здесь лидерство делят компании Intel и AMD. Если же говорить о мобильных процессорах, то тут все несколько сложнее. Каждый из брендов предлагает свои модели, причем некоторые из них эксклюзивно стоят только в конкретных гаджетах. Мы расскажем о ведущих производителях мобильных процессоров и рассмотрим их ассортимент.
В чем разница между мобильными и десктопными процессорами?
Если не вдаваться в многочисленные технические особенности, то главным отличием можно назвать архитектуру.
Архитектура — это совокупность принципов построения, общая схема расположения элементов на кристалле и схема взаимодействия ПО с чипом.
В десктопных моделях используется архитектура x86/x64, однако инженерам так и не удалось добиться требуемой энергоэффективности, несмотря на все попытки. Процессоры потребляли слишком много энергии из-за необходимости дополнительных преобразований, поэтому не подходили для мобильной техники. В итоге разработчики предложили использовать новую архитектуру RISC (reduced instruction set computer) вместо существующей CISC (complex instruction set computing).
В CISC-архитектуре каждая команда имеет свой формат и длину, из-за чего процессору требуется больше времени и ресурсов на обработку. В RISC-архитектуре команды имеют не только общую длину, но и формат. Благодаря этому процессоры на RISC более энергоэффективны, быстрее обрабатывают команды и требуют меньшего объема ОЗУ, что делает их практически идеальным кандидатом для мобильной электроники.
Развитием RISC занялась компания ARM Limited, которая представила усовершенствованную архитектуру под названием ARM. Стоит отметить, что эта компания не только создает собственные вариации процессоров, но и предоставляет лицензии на свои разработки. В итоге на базе предоставленных ARM ядер крупные бренды создают авторские топологии и фирменные процессоры, о которых мы и поговорим далее.
Apple
Разрабатывать процессоры с собственной топологией компания Apple начала лишь в 2010 году, презентовав свой первый iPad. Модель процессора A4 построена на ядре ARM Cortex-A8 и стала началом всей линейки, которая продолжается до сегодняшнего дня. Кстати, в смартфонах первого поколения до iPhone 4 в Apple использовали микропроцессоры от Samsung.
С 2010 года Apple выпустили более 15 моделей в линейке, каждая последующая была усовершенствованием предыдущей и, как правило, устанавливалась в новой модели iPhone или iPad.
| Модель | Число транзисторов | Число ядер | Техпроцесс | Устройства |
| A4 | ? | 1 | 45 нм | iPadi, Phone 4, iPod touch 4G |
| A5 | ? | 2 | 45 и 32 нм | iPad 2, iPhone 4S, iPod Touch 5G, iPad Mini. |
| A5X | ? | 2 | 45 нм | iPad 3 |
| A6 | ? | 2 | 32 нм | iPhone 5, iPhone 5c |
| A6X | ? | 2 | 32 нм | iPad 4-generation |
| A7 | ≈ 1 млрд | 2 | 28 нм | iPhone 5S, iPad Air, iPad mini, iPad mini 3 |
| A8 | ≈ 2 млрд | 2 | 20 нм | iPhone 6 и 6 Plus, iPod touch 6G, iPad mini 4, HomePod |
| A8X | ≈ 3 млрд | 3 | 20 нм | iPad Air 2 |
| A9 | ≈ 2 млрд | 2 | 14 и 16 нм | iPhone 6S и 6S Plus, iPhone SE, iPad 5 |
| A9X | ? | 2 | 16 нм | iPad Pro |
| A10 | 3,28 млрд | 4 | 16 нм | iPhone 7 (Plus), iPad 6, iPad 7, iPod Touch 7 |
| A10X | ≈ 4 млрд | 6 | 10 нм | iPad Pro (10,5; 12,9) |
| A11 | 4,3 млрд | 6 | 10 нм | iPhone 8 (Plus), iPhone X |
| A12 | 6,9 млрд | 6 | 7 нм | iPhone XS, iPhone XS Max, iPhone XR |
| A12X | ≈ 10 млрд | 8 | 7 нм | iPad Pro (2018) |
| A12Z | ≈ 10 млрд | 8 | 7 нм | iPad Pro (2020) |
| A13 | 8,5 млрд | 6 | 7 нм | iPhone 11 (все), iPhone SE 2, iPad 9th Gen. |
| A14 | 11,8 млрд | 6 | 5 нм | iPad Air (4th Gen), iPhone 12 (все) |
| A15 | 13 млрд | 6 | 5 нм | iPad mini (6th Gen). iPhone 13 (все) |
Компания Apple была одной из первых, кто понял все преимущества RISC-архитектуры в мобильном сегменте. В паре с ОС собственной разработки инженерам удавалось выпускать одни из самых мощных моделей, которые на 50–100 % обгоняли по производительности топовые продукты других брендов.
В среднем с каждым новым поколением процессоров Apple удавалось наращивать производительность от 1,3 вплоть до 2 раз.
Более того, в определенных тестах процессоры серии A не уступают в производительности десктопным моделям, показывая схожие или даже лучшие результаты. Мощнейшим прорывом можно назвать Apple M1 — это система на кристалле ARM-архитектуры, которая используется уже не только в iPad Pro, но и в последних MacBook.
За графику в мобильных процессорах до A11 отвечали ускорители от PowerVR, а, начиная с A11, инженеры Apple ставили собственное GPU, но используя лицензированное ПО.
Компанию Apple без преувеличения можно назвать одним из лидеров в области мобильных процессоров. Многолетний опыт и подгонка «железа» под операционную систему позволяют получать высочайшие результаты. Однако процессоры от Apple устанавливаются исключительно в технику этого бренда.
Qualcomm
Конкуренцию «купертиновцам» составляют инженеры из компании Qualcomm — одной из крупнейших фирм по разработке и исследованию беспроводных средств связи и систем на кристалле. В частности, компания известна процессорами линейки Snapdragon. Производство первых SoC фирма начала в 2007 году, предоставляя процессоры для HTC, Acer, Asus, LG, Huawei и других брендов. В период с 2007 по 2012 годы были созданы четыре поколения моделей S1–S4 по техпроцессу 28 нм и больше.
В поколениях до S4 архитектуру разрабатывали на базе собственных ядер, которые являются модифицированными версиями ARM-Cortex.
С 2013 года компания представила пять основных линеек своих процессоров, нацеленных на разные классы устройств:
Большинство людей (и даже некоторые крупнейшие технообзорщики) постоянно сравнивают между собой смартфоны и ПК. Многие ошибочно полагают, что оба этих класса устройств работают по одному и тому же принципу. Казалось бы: у смартфона 8 ядер процессора, 8 Гб оперативной памяти – всё, как у настольного собрата, но данное сравнение является в корне некорректным.
Сравнивать мощность этих типов устройств – всё равно что сравнить гоночный автомобиль с экскаватором, кто из них мощнее? Нельзя сказать, что начинка того, или иного устройства лучше (или хуже), они просто сделаны для разных целей: экскаватор никогда не победит на гоночном треке, а спортивный автомобиль не сможет выкопать траншею. Для мобильного процессора наиболее важными являются энергопотребление, компактность и нагрев, а уже потом – производительность.
Для настольного ПК всё ровным счетом наоборот – сначала достигается высокая производительность, а уже потом решается вопрос с охлаждением. Кроме того, процессор для ПК построен на базе совершенно другой архитектуры, а также имеет большой объем кеш-памяти и огромное количество различных вспомогательных технологий, которые позволяют значительно ускорить выполнение некоторых типов задач.
Что же будет, если установить процессор от ПК в смартфон? – Абсолютно ничего. Процессоры для ПК имеют повышенное энергопотребление и не смогут работать от аккумулятора смартфона. А если представить, что может – тогда, скорее всего, телефон начнет плавиться прямо у вас в руках, т.к. процессоры для настольных ПК нуждаются в качественном охлаждении, а в тесном корпусе смартфона это невозможно.
Существует такая универсальная единица измерения производительности – FLOPS. Она отображает количество операций с плавающей запятой в секунду. Таким образом, в замере не учитывается ни архитектура, ни операционная система, ни что-либо еще, а только голая вычислительная способность процессора в секунду. Так вот, Snapdragon 820 имеет производительность в районе 3.2 GFLOPS, что приблизительно равно старенькому Intel Pentium 4 на 3.4 Ггц (2004 года). И не стоит забывать, что процессоры для ПК, как ранее уже было сказано, умеют использовать дополнительные технологии, направленные на повышение производительности, что в реальной эксплуатации делает их еще мощнее. Смартфоны, в свою очередь, умеют использовать технологию, которая для улучшения автономности задействует только энергоэффективные ядра.
Вот часто смотришь на характеристики десктопных и ноутбучных процессоров и впадаешь в ступор. Вроде бы характеристики у них очень похожи: одинаковое количество ядер, почти одинаковые частоты и вроде бы похожая производительность.
Но на деле всё совсем не так. Поэтому сегодня постараемся разобраться в путанице и ответим на самый главный вопрос. Чем же всё-таки отличаются ноутбучные процессоры от десктопных.
Архитектура
Что вообще такое центральный процессор? Это очень сложное устройство, которое состоит из множества компонентов, каждый из которых отвечает за свой круг задач.
Ядра, кэш память, блоки ввода/вывода информации, дополнительные сопроцессоры, типа нейронного или сигнального, блок кодирования-декодирования разных кодеков и так далее. Компонентов очень много и все они должны идеально взаимодействовать друг с другом.
Поэтому каждый из производителей в поисках идеала, с каждым новом поколением процессоров меняет характеристики компонентов, их компоновку и так далее, совершенствуя формулу взаимодействия компонентов. И называется это всё архитектурой. Например, архитектура Zen, которая используется в процессорах AMD Ryzen.
Небольшая ремарка, еще существует понятие микроархитектура. В чем разница? Если архитектура — это просто свод правил, то микроархитектура — это ее физическое воплощение на кристалле. То есть все процессоры Ryzen работают на одной одной архитектуре Zen, но при этом каждое новое поколение работает на новой микроархитектуре: Zen 1, Zen 2, Zen 3. Но чтобы не усложнять, в этом материале я буду всё называть архитектурой.
С одной стороны, архитектура — это строгий и очень подробный свод правил, который объясняет как именно должен работать процессор.
С другой стороны, одно из важнейших требований к современным архитектурам — это способность масштабироваться. Хорошая архитектура позволяет работать с процессорами как с конструктором, добавляя и убирая элементы, чтобы собирать совершенно разные конфигурации под разные требования.
Для десктопных процессоров основное требование — это высокая производительность, высокие тактовые частоты, поддержка большого количества ядер, возможность оверклокинга и прочие радости ПК-бояр.
Например, десктопные AMD Ryzen могут масштабироваться до 64 ядер. Но естественно такие процессоры занимают много места, жрут много энергии и сильно греются. Соответственно, для ноутбучных процессоров требования совершенно другие. Какие же это требования?
Бюджеты
Кстати, именно из-за экономии места, ноутбучные процессоры распаиваются прямо на материнской плате и их нельзя заменить (в отличие от десктопных процессоров, которые спокойно вставляются в специальный сокет). Такой тип установки называется BGA, что расшифровывается как Ball grid array — массив шариков. А всё потому что BGA выводы на материнской плате выглядят как массив шариков из припоя.
Также для ноутбуков и особенно ультрабуков важно наличие встроенной графики на одном кристалле с центральным процессором. Поэтому чаще всего мобильные процессоры являются гибридными, то есть содержат в себе и графический, и центральный процессор. AMD такие процессоры называет APU — accelerated processor unit.
В десктопах APU встречается гораздо реже, но иногда выпускаются небольшими партиями специально для компактных сборок. У AMD это процессоры серии G. И конечно же XBOX и PlayStation работают на APU.
И это всё мы говорили про кремниевый бюджет. Но естественно, это не основное ограничение для ноутбучных процессоров.
Ключевой момент в доступном термальном и электрическом бюджетах. То есть в нагреве и доступной для потребления электроэнергии. И это второй важный вид бюджета.
Чаще всего оба этих требования выражаются в одной единственной аббревиатуре и это TDP или thermal design power, что переводится на русский как конструктивные требования по теплоотводу. Этот параметр измеряется в Вт тепла. Он указывает на отвод какой тепловой мощности должна быть рассчитана система охлаждения ноутбука или ПК, чтобы процессор мог нормально работать. Естественно в ноутбук нельзя установить такую же мощную систему охлаждения, как и в большую рабочую станцию.
Также в ноутбуках есть еще ограничение на общее энергопотребление. Например, ноутбук с довольно мощной дискретной графикой будет потреблять больше энергии, чем может выдать встроенный в ноутбук аккумулятор. В связи с этим такие ноутбуки будут работать на полную мощность только при подключении к электросети.
Итого, несмотря на то, что многие мобильные процессоры на бумаге могут выглядеть очень похоже на десктопные: они могут иметь тоже количество ядер, быть построены на той же архитектуре и даже работать примерно на той же тактовой частоте. Всё равно процессоры для ноутбуков и ПК сильно отличаются в силу того, что они сконфигурированы под работу в совершенно разных условиях.
Думаю, мысль простая и понятная, но на практике всё куда сложнее, чем в теории. Поэтому давайте попробуем сравнить максимально похожие процессоры для ноутбуков и ПК, и поймем в чем там конкретно разница.
Практика
Итак, наши кандидаты для сравнения. В качестве ноутбучного представителя у меня есть ASUS VivoBook S15 с процессором AMD Ryzen 7 4700U. Сравнивать мы его будем с AMD Ryzen 7 PRO 3700. И сразу видим некоторые сложности с именованием. Почему это мы сравниваем 4000-серию в мобильных процессоров с 3000-й десктопной?
Дело в том, что в последние годы AMD, при переходе на новую архитектуру, сначала выпускает десктопные процессоры, а потом на следующий год мобильные. К примеру, десктопные процессоры Ryzen 3000 серии на архитектуре Zen 2 вышли летом-осенью 2019-го. А мобильные процессоры на той же архитектуре Zen 2 вышли позже зимой 2020-го и уже были 4000 серии, хотя по сути десктопные 3000-ки и мобильные 4000-ки — это одно поколение. Такая же логика справедлива и для следующих поколений на архитектуре Zen 3.
Более того, мобильные и десктопные процессоры отличаются сериями. У мобильных процессоров бывает U-серия. Это процессоры для быстрых ультрабуков с TDP районе 15 Вт. И H-серия для ноутбуков.
Думаю, разобрались. Чем же отличаются эти процессоры? По сути, кроме архитектуры Zen 2 и количества ядер — всем!
У десктопа в 4 раза больше транзисторов. Но при этом у процессоров по тестам одинаковая одноядерная производительность, а многопоточная уже отличается вдвое. Что крайне важно для профессиональных ресурсоемких задач: рендеринг 3D-видео, серьёзная цветокоррекция, различные математические симуляции. Ну и в играх тоже немного полезно, но не сильно.
Но главное тут даже не сколько попугаев выбивает процессор, а как долго он сможет держать максимальную производительность. И в этом плане десктопы с серьезными системами охлаждения вне конкуренции.
Но все же. Важно, что каждый из этих процессов хорошо справляется своей задачей. При этом нельзя не отметить, что в последние годы мобильные процессоры настолько подросли по производительности, что стали справляться с огромным рядом профессиональных задач. И сейчас даже тонкого ноутбука достаточно почти для всего, даже для монтажа.
Например, на ASUS VivoBook S15 в Adobe Premiere Pro я запустил 4К-проект фильма и он его совершенно спокойно прожевал.
Читайте также:
- Как узнать в каком режиме работает жесткий диск dma или pio windows 10
- Какая максимальная температура видеокарты nvidia geforce gtx 650
- Как хранить жесткие диски вне компьютера
- Какая видеокарта лучше intel hd graphics 4000 или nvidia geforce gt 630m
- Переделка компьютерного блока питания в двухполярный
https://kompyutery-programmy.ru/komplektuyuschie/sravnenie-mobilnyh-i-desktopnyh-processorov.html