За что отвечают процессоры в смартфонах и как в них разобраться
Паша Прокофьев
Писал обзоры смартфонов, играл в игры и запускал бенчмарки
Процессор — один из самых важных элементов в смартфоне. Но их так много, что запутаться может даже тот, кто интересуется техникой. Рассказываем, чем разные чипы отличаются друг от друга и как быстро разобраться, чего ждать от конкретной модели.
Что такое процессор
Процессором называют чип, который управляет всеми операциями в устройстве. При этом в зависимости от вида техники эти чипы могут отличаться по конструкции и функциям.
Так, процессор в смартфоне — это не совсем то же самое, что процессор в компьютере. Если в компьютере этот элемент отвечает только за операции и иногда за отображение графики, то в смартфоне это целая платформа, которая включает, кроме процессорных ядер, видеочип, модем и модуль по обработке изображений. Поэтому, хоть мобильные чипы и продолжают по аналогии с ПК и ноутбуками часто называть процессорами, более правильным обозначением будет «однокристальная система», от английского System-on-a-Chip (SoC).
Основные характеристики процессоров
У процессоров для смартфонов есть несколько ключевых характеристик, по которым они различаются.
Количество и тактовая частота ядер. Ядро — это блок, который отвечает за вычислительные мощности процессора. В современных смартфонах на Android их обычно восемь (и меньше на устаревших и бюджетных моделях), на iPhone — шесть. Количество ядер необязательно напрямую связано с их быстродействием. Гораздо важнее используемая архитектура, которая влияет на рабочую частоту и эффективность обработки задач.
Микроархитектуры процессорных ядер делятся на три категории:
- супервысокопроизводительные (актуальные — Cortex-X1 и X2);
- высокопроизводительные (Cortex-A7x и Cortex-A7xx);
- энергоэффективные (Cortex-A5x и Cortex-A5xx).
Первые и вторые рассчитаны на работу с высокими частотами и максимальным быстродействием. «Экономичные» отстают по производительности от первых двух, но потребляют меньше энергии и медленнее разряжают аккумулятор.
Распределение ядер в смартфоне может быть разным. Часто встречается такая модель: одно супервысокопроизводительное ядро, три высокопроизводительных и четыре энергоэффективных, как, например, в флагманских чипах Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1 и Mediatek Dimensity 9000. Или два высокопроизводительных и шесть энергоэффективных, как в модели среднего уровня Helio G99.
Когда вы играете в игры или монтируете видео, система требует много мощности — работают производительные ядра. А если вы просто переписываетесь в мессенджере или читаете новости, система задействует энергоэффективные ядра, которые экономят заряд батареи смартфона.
Ядра средней и маленькой мощности трудятся почти всегда, а производительное подключается, когда нужны ресурсы
Частота производительных ядер в флагманских процессорах обычно доходит до 3 ГГц, энергоэффективных — до 2 ГГц. В бюджетном сегменте частота самых производительных ядер может колебаться в районе 2 ГГц, а энергоэффективных — около 1,5 ГГц, также там обычно используются не самые производительные видеочипы, как, например, в смартфоне realme C30 с чипом Unisoc Tiger T612. Поэтому смартфоны до 15 тысяч рублей часто не тянут Fortnite, Genshin Impact и другие игры на высоких настройках графики и могут тормозить, если открыть сразу много приложений.
Техпроцесс. Процессор состоит из миллиардов крошечных элементов — транзисторов. Их величину измеряют в нанометрах, в характеристиках ее обычно называют техпроцессом. Техпроцесс не влияет на производительность напрямую, но чем компактнее транзисторы, тем больше вычислительных блоков можно разместить на чипе. Процессор, изготовленный по более совершенному техпроцессу, при прочих равных будет потреблять меньше энергии и меньше нагреваться.
Актуальные на начало 2023 года чипы iPhone и флагманов на Android выполнены по 4-нанометровому техпроцессу. В смартфонах среднего сегмента встречаются чипы с 6-нанометровыми транзисторами, а в бюджетных моделях — с 12-нанометровыми.
Графический ускоритель. Видеокарты в смартфоне — это часть процессора. Их еще называют графическими ускорителями. Они отвечают за вывод всего, что мы видим на экране, — за анимацию интерфейса, воспроизведение видео и графики в играх.
В современных Android-смартфонах устанавливают один из трехтипов графических ускорителей — Adreno от Qualcomm, Mali от Arm, или PowerVR от Imagination Technologies. С недавних пор добавился еще один вариант — видеочипы Xclipse, разработанные совместно Samsung и AMD. Но они пока что используются эксклюзивно в чипе Exynos 2200, который стоит в смартфонах линейки Galaxy S22. Пока непонятно, будут ли компании продолжать разработку новых моделей видеоускорителей Xclipse.
Нельзя сказать, что одни ускорители лучше других, но считается, что Adreno обходит Mali того же сегмента по производительности и чаще встречается в флагманских смартфонах. Что касается Apple, видеочипы для своих однокристальных систем она тоже разрабатывает самостоятельно с 2017 года.
Поддержка 5G и камер с высоким разрешением. Процессор в смартфоне включает в себя также модуль связи и движок для обработки изображений. Поэтому некоторые чипы поддерживают 5G и, например, камеры на 200 Мп, а другие — только 4G и фотоматрицы, например, на 64 Мп.
На что влияют процессоры
Ни одно действие на смартфоне не обходится без процессора. В первую очередь он влияет на следующие процессы:
Скорость работы смартфона. То, насколько быстро загрузится мессенджер, социальная сеть или страничка в интернете, зависит в том числе и от производительности процессора.
Частота кадров в играх. Практически любой современный процессор справится с бытовыми задачами: звонками, интернетом и переписками в мессенджерах. Пределы мощности обычно открываются в играх и отражаются в первую очередь на частоте кадров — скорости, с которой одна картинка сменяет другую.
Автономность. Разделение «обязанностей» между разными типами ядер позволяет продлить срок жизни аккумулятора — энергоэффективные ядра справляются с бытовыми задачами и тратят меньше заряда, а высокочастотные, которые быстро сажают батарею, задействуются только при необходимости.
Нагрев устройства. Смартфон может греться, если процессор будет работать на пределе мощности. Как правило, больше подвержены сильному нагреву мощные флагманские чипы с большим количеством высокопроизводительных ядер в составе. Чтобы сбалансировать температуру, производители смартфонов предусматривают продвинутые системы охлаждения, но даже это помогает не всегда, как показал наш обзор POCO F4 GT.
Процессоры среднего и бюджетного сегмента, как правило, нагреваются слабее, даже несмотря на более низкие частоты и не такие совершенные техпроцессы.
Кто делает процессоры
Есть несколько основных разработчиков чипов для смартфонов: Qualcomm, MediaTek, Unisoc, Apple, Samsung, Google и HiSilicon. Некоторые из них выпускают процессоры исключительно для своих смартфонов, технологии других используются в устройствах разных брендов.
Qualcomm. Выпускает процессоры Snapdragon, которые встречаются в смартфонах Samsung, Xiaomi, Huawei, Honor, OnePlus, vivo, realme и других производителей.
Внутри Snapdragon есть разделение по сериям в зависимости от характеристик и времени выпуска. Долгое время их различали по первой цифре в трехзначном номере: 4, 6, 7 или 8. Чем больше цифра, тем мощнее процессор. С 2022 года систему наименований упростили до одной цифры.
Так, главной серией стали Snapdragon 8 — «восьмерки» первого поколения (Snapdragon 8 Gen 1 и 8+ Gen 1) выполнены по 4-нанометровому техпроцессу, оснащены графическим чипом Adreno, 5G-модемом, процессором обработки изображений с поддержкой разрешения камеры 200 Мп. И восемью ядрами: одним на 3 ГГц, тремя на 2,5 ГГц и четырьмя на 1,8 ГГц. Это флагманские процессоры, одни из самых мощных, вышедших в 2022 году.
Snapdragon 8 первого поколения установлены в таких смартфонах, как Xiaomi 12T Pro и Samsung Galaxy Z Fold 4. Второе поколение можно будет оценить в 2023 году — новые процессоры получат такие флагманы, как Samsung Galaxy S23 и Xiaomi 13 Pro.
Snapdragon 7 чуть уступает главной серии в мощности ядер: высокопроизводительное ядро здесь достигает частоты 2,4 ГГц, а три ядра средней производительности — 2,36 ГГц. В остальном это все еще передовой процессор с высоким пределом мощности, который уже устанавливается в смартфонах среднего ценового сегмента в Китае и скоро появится на мировом рынке. Одной из первых моделей с Snapdragon 7 станет Xiaomi 13 Lite.
Snapdragon 6 встречается в устройствах среднего ценового и бюджетного сегмента — его предшественники с трехзначными номерами (в частности, Snapdragon 680) особенно часто устанавливались в смартфонах Xiaomi, Samsung, vivo, Honor и других брендов. В Snapdragon 6 используются ядра на более простой микроархитектуре и с менее производительной архитектурой, чем в двух старших линейках. Его хватит для бытовых задач и требовательных игр на средних настройках графики. Совсем скоро выйдут первые смартфоны со Snapdragon 6 — Xiaomi POCO M6s и vivo Y77s.
Последняя из популярных серий — это Snapdragon 4. Процессоры, которые в нее входят, заметно уступают по мощности моделям старших серий, обычно используют не самые современные технологии. Они устанавливаются в бюджетные смартфоны, такие как Xiaomi Redmi Note 12.
Отличия процессоров серий Qualcomm Snapdragon
Те же характеристики справедливы для Snapdragon с трехзначными номерами, но многие из них уже устаревают. Актуальными остаются процессоры, выпущенные после 2020 года, — вторая цифра в таких моделях 5 или выше. Например, Snapdragon 888 или 778G+.
MediaTek. Главный конкурент Qualcomm выпускает процессоры двух типов: Dimensity и Helio. Dimensity поддерживают 5G, а Helio — только 4G.
Самые производительные процессоры — 9000-я серия Dimensity: 9200, 9000+ и 9000. Компания позиционирует их как мощные и энергоэффективные чипы с 4-нанометровым техпроцессом, которые рассчитаны на игры, съемку видео в 4K и выше и другие требовательные функции. Первые OPPO, Asus и Xiaomi с передовым Dimensity 9200 выйдут в январе 2023 года.
Предшествующий ему Dimensity 9000 установлен во флагманах Honor 70 Pro+, vivo X80 и Oppo Find X5 Pro. Процессор оснащен одним ядром на 3,05 ГГц, тремя на 2,85 ГГц и четырьмя на 1,8 ГГц. А более продвинутую его версию, Dimensity 9000+ с одним ядром на 3,2 ГГц, тремя на 2,85 ГГц и четырьмя на 1,8 ГГц, можно найти во флагманах этого года — например, Asus ROG Phone 6D.
Процессоры 8000-й серии стоят на ступеньку пониже, но все еще считаются достаточно производительными. Dimensity 8100 установлен, например, в новом Xiaomi 12T. Следующие по производительности — Dimensity 1000-й серии, в частности 6-нанометровые Dimensity 1300 и Dimensity 1200 с частотой до 3 ГГц. Последний установлен в популярном «середнячке» 2021 года — Xiaomi 11T.
Чипы младших серий Dimensity — 900-й, 800-й, 700-й — позиционируются как процессоры для среднеценовых и бюджетных смартфонов.
Отличия процессоров серий MediaTek Dimensity
Helio делятся на три серии: Helio G, Helio P и Helio A.
- Helio G позиционируются как производительные процессоры для игр и встречаются в смартфонах среднего и бюджетного ценового сегмента — например, последний Helio G99 установлен в Xiaomi POCO M5.
- Helio P позиционировались как чипы для устройств среднего ценового сегмента, но линейка не обновлялась с 2020 года, поэтому сейчас такие процессоры чаще встречаются в бюджетных смартфонах, например vivo Y16 или Huawei Y5P.
- Helio A выпускались как чипы для устройств подешевле — спустя два года с выхода последнего процессора их устанавливают в такие бюджетные смартфоны, как Xiaomi Redmi A1+.
Отличия процессоров серий MediaTek Helio
Unisoc. Бывшая Spreadtrum, специализируется на выпуске недорогих чипов для бюджетных смартфонов: ZTE, Tecno, realme и самых доступных моделей Samsung Galaxy.
На платформе Unisoc трудно найти смартфон дороже 15 тысяч рублей, характеристики соответствующие: в некоторых моделях, например ZTE Blade L9, установлен процессор SC7731E всего с четырьмя ядрами частотой до 1,3 ГГц и поддержкой сети 3G (то есть смартфон не работает даже в 4G). Это значит, что частота кадров в современных играх будет проседать даже на средних настройках графики, а интернет будет работать медленнее.
Более продвинутые решения Unisoc часто встречаются в смартфонах realme. Например, в realme C21Y и realme C30 установлены 12-нанометровые процессоры T610 и T612 с восемью ядрами частотой до 1,8 ГГц — это одни из лучших показателей чипов от Unisoc.
Превосходят их только T740, T760 и T770 — три процессора Unisoc Tangula с поддержкой 5G, 6-нанометровым техпроцессом и ядрами частотой до 2,5 ГГц. Но все же эти чипы отстают от передовых разработок Qualcomm и MediaTek, к тому же они не получили широкого распространения и лишь изредка встречаются в смартфонах таких брендов, как Hisense и Coolpad.
Samsung. Samsung разрабатывает процессоры Exynos для собственных смартфонов. Категоризация у них похожа на разделение по классам у Snapdragon или MediaTek Dimensity: чем больше число, тем технологичнее процессор.
Так, передовые на данный момент процессоры 2000-й серии Exynos 2200 установлены в европейские версии флагманов компании: Galaxy S22 и Galaxy S22 Ultra (в других странах они поставляются со Snapdragon). 4-нанометровые чипы с частотой до 2,8 ГГц составляют конкуренцию ведущим разработкам Qualcomm и MediaTek, хотя, по слухам, Samsung планирует отказаться от них и использовать Snapdragon во всех последующих моделях Galaxy S.
Менее продвинутые процессоры 1000-й серии, в частности Exynos 1280, используются в устройствах попроще: Galaxy A53, Galaxy A33 или Galaxy M33. Разницу в уровне хорошо заметно по ценам: если смартфоны с Exynos 2000-й серии встречаются в диапазоне от 45 тысяч рублей, то с Exynos 1280 — ближе к интервалу от 20 до 30 тысяч.
К бюджетному сегменту можно отнести модели с процессорами 800-й серии — Galaxy A04s и Galaxy A13 с 8-нанометровым Exynos 850 с частотой ядер до 2 ГГц.
Exynos встречаются не только в смартфонах от Samsung, но и в моделях vivo: так, Exynos 1080 установлен в vivo X70 Pro, vivo X60 и X60 Pro, а Exynos 880 — в vivo Y51s, vivo Y70s.
Отличия процессоров серий Samsung Exynos
Apple. В iPhone и iPad установлены процессоры Apple Bionic. По производительности они традиционно конкурируют с передовыми разработками Qualcomm и MediaTek, но отличаются по ряду характеристик. Так, даже в самом последнем Apple A16 Bionic, который установлен в iPhone 14 Pro Max, всего шесть ядер вместо восьми у Qualcomm, Samsung и MediaTek. При этом на первый план компания выносит ряд других преимуществ. Например, 5-ядерный графический чип или 16-ядерный нейропроцессор, который ускоряет работу Face ID и умных функций камеры.
Процессоры Apple можно оценивать по году выхода модели смартфона — если iPhone был выпущен в последние два-три года, скорее всего, чип справится и с любыми играми, и со съемкой, и с приложениями дополненной реальности.
Google. Процессоры Google Tensor установлены в смартфонах Google Pixel начиная с шестого поколения — презентация устройства с первым Google Tensor состоялась в 2021 году. Это 5-нанометровые 8-ядерные чипы с архитектурой 2-2-4 — двумя парами производительных ядер с частотой 2,25–2,8 ГГц и четырьмя энергоэффективными ядрами на 1,8 ГГц.
По общей производительности они несколько отстают от флагманов Qualcomm или Mediatek того же года. Дело в том, что в своих чипах Google делает упор на модуль, отвечающий за ускорение вычислений на базе машинного обучения, — это используется в алгоритмах камеры, работе голосового ассистента и других «умных» функциях смартфонов Pixel.
При выборе Google Pixel действует то же правило, что и с iPhone, — смартфоны последних лет справляются со всеми задачами, как и любые другие флагманские модели.
HiSilicon. HiSilicon, владельцем которой является компания Huawei, разрабатывает процессоры Kirin, которые использовались в смартфонах и планшетах Huawei и Honor. Впрочем, в актуальных моделях смартфонов уже установлены процессоры от Qualcomm, а выпуск и разработка новых Kirin остановлены из-за санкций.
Так, последними моделями с процессорами Kirin стали смартфоны Huawei, вышедшие в первой половине 2021 года: nova 8 Pro с Kirin 985 с поддержкой 5G, Mate 40E с более мощным Kirin 990, флагманы Mate X2 и Mate 40 Pro с передовым Kirin 9000 — первым на момент выпуска процессором, выполненным по 5-нанометровому техпроцессу.
Итоги
Необязательно заучивать все характеристики и модели процессоров, но с информацией из нашего мини-гайда вы сможете быстро сориентироваться, подходит ли конкретный чип под ваши задачи.
Вот самое важное:
- Процессор влияет на то, как быстро смартфон будет работать, насколько плавным будет изображение в играх, а также на то, как быстро устройство будет нагреваться и разряжаться.
- Процессор в смартфоне — это целая система, в которой есть видеокарта (графический ускоритель), модуль связи и другие элементы. От них, в частности, зависит, будет ли смартфон поддерживать 5G или камеры с большим количеством мегапикселей.
- В мобильных процессорах стоит обращать внимание не только на количество, но и на состав ядер. Модель с четырьмя производительными ядрами с частотой до 3 ГГц и выше будет работать быстрее, чем бюджетное решение с таким же количеством низкопроизводительных энергоэффективных ядер.
- Каждый процессор выполнен по определенному техпроцессу, который измеряют в нанометрах. Более тонкий техпроцесс позволяет снизить нагрев и тепловыделение и установить более высокие тактовые частоты ядер.
- В самых мощных смартфонах, за исключением моделей от Apple и Google, обычно установлены процессоры Qualcomm Snapdragon или MediaTek. Передовые чипы — это Snapdragon с цифрой 8 или 7 в начале, MediaTek Dimensity 9000-й и 8000-й серий. Приемлемые для смартфонов среднего ценового сегмента процессоры — это Snapdragon с цифрой 6 в начале, MediaTek Dimensity 1000-й серии и чипы серии MediaTek Helio G.
- В iPhone и Google Pixel установлены свои процессоры. Оценивая производительность, можно ориентироваться на год выпуска — как правило, смартфоны от Apple и Google справляются со всеми актуальными задачами в течение двух-трех лет после выхода устройств.
- Процессоры Kirin от HiSilicon устанавливались в смартфоны Huawei и Honor до 2021 года и уже встречаются редко — еще актуальными можно считать чипы Kirin с индексом 985 или больше.
- В смартфонах Samsung наравне со Snapdragon встречаются свои процессоры Exynos. Чипы 2000-й серии — флагманские, 1000-й — часто устанавливаются в смартфоны среднего ценового сегмента.
