Процессоры мобильных устройств Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

№ 5'2015 ВЕСТНИК МГУП ИМЕНИ ИВАНА ФЕДОРОВА © Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова

ISSN ON-LINE 2409-6652 _vestnik.mgup.ru

УДК 004.318:004.3

ПРОЦЕССОРЫ МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Иванько Александр Федорович

доцент кафедры информатики и информационных технологий, кандидат технических наук, доцент Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова 127550 Россия, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2А alekfed@mail. ru

Инжеваткина Антонина Вячеславовна

студентка Института принтмедиа и информационных технологий Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова 127550 Россия, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2А into060896@yandex. ru

Аннотация. Рассматриваются процессоры мобильных устройств, характеристики процессоров и их влияние на производительность. Приводятся виды архитектур процессоров мобильных устройств.

Ключевые слова: процессор мобильных устройств, ARM архитектура, частота процессора, ядра процессора.

Мобильные процессоры — это процессоры, которыми оснащаются мобильные устройства. Изначально они устанавливались исключительно в компьютеры, но цифровые и вычислительные технологии не стоят на месте, и с появлением таких мобильных устройств, как телефоны, смартфоны и планшеты, сфера применения процессоров значительно расширилась. Процессор — это центральный элемент системы, отвечающий за все информационные преобразования и управляющий вычислительным процессом; это одна из трех аппаратных составляющих, которая вместе с видеокартой и оперативной памятью определяет, насколько быстро и плавно будет работать устройство. На сегодняшний день существует великое множество видов процессоров с различными характеристиками.

Необходимо отметить, что процессоры как таковые в мобильных устройствах не используются. Объединяясь вместе с другими компонентами, процессоры образуют SoC (System on a chip) — систему-на-кристалле. То есть на одной микросхеме находится полноценный компьютер, и среди его компонентов — процессор, графический ускоритель и другие части [1].

В отличие от процессоров, которыми производители комплектуют компьютеры и ноутбуки, в смартфоны устанавливаются процессоры на базе энергоэффективной архитектуры ARM. Это позволяет смартфону работать в автономном режиме более десятка часов при умеренной нагрузке [2]. ARM — это одновременно название и архитектуры, и компании, которая ведет ее разработку. ARM-архитектура объединяет в себе семейство как 32-, так и 64-разрядных микропроцессорных ядер, разработанных и лицензируемых компанией ARM Limited. Эта компания занимается исключительно разработкой ядер и различных инструментов для них, например компиляторов и средств отладки. Компания ARM Limited продает лицензии на производство ARM-процессоров сторонним фирмам, на сегодняшний день в список этих фирм входят: Qualcomm, nVidia, Samsung, MediaTek, AMD,

Intel, Marvell, Atmel, Sony Ericsson, LG и другие [1]. Некоторые компании, имеющие лицензию на производство ARM-процессоров, создают собственные варианты ядер на базе ARM-архитектуры. Примерами таких процессоров могут служить DEC StrongARM, NVIDIA Tegra, Qualcomm, Snapdragon, Samsung Hummingbird и LG H13 [4]. На первых позициях рейтинга мобильных процессоров находятся Qualcomm, MediaTek, Apple, Intel и Nvidia [3].

ARM можно назвать мобильными процессорами для смартфонов и планшетов, так как любая электроника фактически работает на базе ARM-процессоров: смартфоны и мобильные телефоны, цифровые плееры, КПК, портативные игровые консоли и внешние жесткие диски содержат в себе ARM-ядро.

Помимо ARM-архитектуры существует архитектура х86 компании Intel, представленная некоторым количеством устройств, которая до недавнего времени была рассчитана только на бюджетные коммуникаторы.

Для конечного пользователя различие между архитектурами практически незаметно. К примеру, Android OS хорошо работает и на ARM-процессорах, и на х86. Несовместимость устройства, работающего на процессоре архитектуры х86, можно заметить, например, в некоторых специфических приложениях и, возможно, в современных играх. Все остальные современные мобильные операционные системы, в том числе iOS и Windows Phone, работают на ARM-архитектуре.

Так как качество работы мобильного устройства в большей степени определяется характеристиками процессора, а не архитектурой, рассмотрим, какие существуют характеристики и каково их влияние.

Одна из основных характеристик процессоров, предназначенных для любых устройств, - его частота. Частота процессора — это количество элементарных операций, которые процессор может выполнить в течение секунды. Частота измеряется в гигагерцах (ГГц) и влияет на производительность и быстроту работы

№ 5'2015 ВЕСТНИК МГУП ИМЕНИ ИВАНА ФЕДОРОВА © Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова

ISSN ON-LINE 2409-6652 _vestnik.mgup.ru

мобильного устройства. Современные мобильные процессоры умеют повышать и понижать собственную частоту в зависимости от нагрузки, поэтому всегда указывается верхний предел частоты процессора.

Производительность зависит не только от частоты. Еще одна характеристика, влияющая на производительность процессора, — это количество его ядер. Принцип увеличения производительности процессора за счет нескольких ядер заключается в том, что происходит разбиение выполнения различных задач (потоков) на несколько ядер. Практически каждый процесс имеет несколько потоков. Сегодня на рынке лидируют многоядерные решения, в которых над разными задачами могут параллельно работать несколько вычислительных блоков. Однако на практике принцип «чем больше ядер, тем быстрее чип» работает не всегда. Это объясняется тем, что большинство приложений способно работать одновременно не больше чем с двумя вычислительными ядрами. То есть зачастую некоторые ядра могут никак не использоваться, к примеру в чипе NVIDIA Tegra 3 пятое ядро выполняет вспомогательную функцию, обеспечивая работу устройства в режиме экономии энергии, т.е., проверяя почту и обрабатывая системные процессы, или когда телефон находится в режиме ожидания. Остальные четыре вычислительных ядра в это время неактивны [5].

Графический адаптер процессора также непосредственно влияет на скорость работы смартфонов. Графический ускоритель — это микропроцессор, занимающийся исключительно обработкой и выводом графики. В отличие от настольных компьютеров в смартфонах все должно быть максимально компактно, поэтому графический адаптер и процессор располагаются на одной интегральной схеме. В настоящее время большая часть графических адаптеров исполь-

зует ядра Mali и Adreno. Чипы PowerVR от компании Imagination Technologies и GeForce от NVIDIA меют множество разновидностей и бывают многоядерными.

Процессор — это один из основных компонентов любого вычислительного устройства, в том числе и мобильного. Существуют разные архитектуры мобильных процессоров, самая распространенная из которых — ARM-архитектура. Архитектура и характеристики определяют качество работы устройства, хотя и не полностью. Из-за того, что процессор находится на одной микросхеме с другими компонентами компьютера, у конечных пользователей нет возможности самостоятельно выбирать комплектацию мобильного устройства — все компоненты помещены вместе, и только сам производитель определяет комплектацию каждого конкретного устройства.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Интернет магазин DroidDevice [Электронный ресурс]. — URL: http://droiddevice.ru/arm-protsessory.html (дата обращения: 16.11.15).

2. ИТ-компания «БитПрофи» [Электронный ресурс]. — URL: http://bitprofi.ru/blog/sovety-spetsialista/160-vsjo-o-protsessorah-smartfonov.html .html (дата обращения: 16.11.15).

3. GeekNose [Электронный ресурс]. — URL: http://geek-nose.com/rejting-mobilnyx-processorov-kakoj-chip-luchshe (дата обращения: 16.11.15).

4. 4pda.ru [Электронный ресурс]. — URL: http://4pda.ru/2013/06/01/102916 (дата обращения: 16.11.15).

5. www.mobiledevice.ru [Электронный ресурс]. — URL : http ://www. mobiledevice.ru/72225-qualcomm-snapdragon-mediatek-apple-processor-Platform-smar.aspx (дата обращения: 16.11.15).

MOBILE PROCESSORS

Aleksandr Fedorovich Ivanko

Moscow State University of Printing Arts 127550Russia, Moscow, Pryanishnikova st., 2A

Antonina Viatcheslavovna Injevatkina

Moscow State University of Printing Arts 127550Russia, Moscow, Pryanishnikova st., 2A

Annotation. The work deals with mobile processors, processor characteristics and their impact on performance. Presents types of processor architectures mobile devices.

Keywords: mobile processor, ARM architecture, CPU frequency, CPU core.