Poznaj swojego smartfona: SoC

Jak działają mobilne układy? Które modele są dziś na językach? Czy różnica w ich wydajności jest duża?

Jeśli bateria jest sercem smartfonu, procesor jest jego mózgiem – podobnie jak w komputerze. Różnica jest jednak taka, że w pecetach procesor traktowany jest jako osobny podzespół, zaś w telefonach jako główny element SoC-u (System on a Chip), na który składa się także układ graficzny, dekodery obrazu czy – niekiedy – modem. Ogólnie jednak całość, dla uproszczenia, jest określana mianem procesora.

Procesor to serce smartfona. Wykonuje on polecenia, przeprowadzając operacje obliczeniowe. Podstawa jego działania jest prosta, podzespół bowiem rozróżnia tylko dwa znaki: 1, czyli obecność sygnału elektrycznego, i 0, czyli brak sygnału. Sygnały przepuszczane przez sieć tranzystorów tworzą kombinacje zer i jedynek zawierające bardziej skomplikowane informacje.

Jeśli procesor jest 64-bitowy, to znaczy, że operuje na porcjach danych złożonych z 64 znaków. Im wyższe taktowanie zegara procesora, wyrażane w hercach, tym częściej procesor może zmieniać swój stan, czyli wykonywać kolejne cykle obliczeniowe.

Procesor wielordzeniowy to układ składający się z kilku procesorów pracujących równocześnie. Dzięki temu możliwe jest płynne przełączanie się między kilkoma aplikacjami – każda jest obsługiwana przez inny rdzeń, bądź wykorzystuje kilka rdzeni w równie niewielkim stopniu. To nie znaczy jednak, że więcej rdzeni zapewnia szybsze działanie aplikacji. Cztery stare konie niekoniecznie pobiegną szybciej niż jeden młody, choć będą wolniej się męczyć, ciągnąc ciężki wóz.

Obecnie najbardziej uniwersalnym chipsetem z górnej półki jest Qualcomm Snapdragon 820, wykorzystywany w szerokim spektrum znanych i cenionych mobilek - od LG G5, przez Galaxy S7 (wersja amerykańska), HTC 10, OnePlus 3, Asus ZenFone 3 Deluxe, aż po HP Elite x3 czy ZTE Axon 7.

Snapdragon 820 został wykonany w procesie technologicznym 14 nm, natywnie wspiera rozdzielczość 4K i 60 klatek na sekundę. Jak wypada pod względem wydajności w porównaniu z innymi popularnymi rozwiązaniami?

W Galaxy S7, podobnie jak w przypadku S5, Samsung wykorzystał dwa rodzaje chipsetów. Na rynek amerykański trafiły smartfony z czterordzieniowym Qualcomm Snapdragonem 820, z dwoma rdzeniami Kryo o taktowaniu 1,59 GHz i dwoma 2,15 GHz. Towarzyszy im procesor graficzny Adreno 530 624 MHz.

Poza enklawą wolności i jabłecznika babuni dostaniemy Galaxy S7 z kreowanym na jeden z wiodących chipsetów ośmiordzeniowym Samsung Exynos 8890. Do dyspozycji: cztery rdzenie Samsung M1 2,6 GHz / 2,3 GHz i cztery Cortex-A53 1,5 GHz. Procesor graficzny Mali T880MP12 ma nieco wyższe niż wersja amerykańska taktowanie – 650 MHz.

Więcej rdzeni oznacza lepsze osiągi? Niekoniecznie, co świetnie pokazuje porównanie wydajności obu rozwiązań. Redakcja Phone Arena przetestowała procesory, wykorzystując całą gamę benchmarków. W sześciu przypadkach lepsze wyniki – choć marginalnie – uzyskał czterordzeniowy Snapdragon. Exynos zwyciężył trzykrotnie.

Snapdragon wygrał minimalną różnicą (136 695 w stosunku do 130 116) w teście wydajności AnTuTu. Korzystniej dla Exynosa wypadły jednak testy prędkości działania przeglądarek stron. W SunSpiderze poradził sobie niemal dwukrotnie lepiej, dając opóźnienie 339 ms w stosunku do 612 Snapdragona. Nieco mniejszą różnicę pokazały testy Vellamo Browser: 7055 dla Exynosa, 5339 dla Snapdragona. W praktyce jednak wrażenia z użytkowania obu wersji Galaxy S7 są zbliżone.

Ośmiordzeniowy chipset HiSilicon Kirin, znany z urządzeń Huaweia, jest jednym z głównych zawodników w tegorocznym wyścigu technologii. Układy Kirin 950 i 955 różnią się głównie taktowaniem – 2300 MHz w stosunku do 2500 MHz w nowszej wersji. W podzespołach wykorzystano architekturę big.LITTLE znaną z Exynosa czy starszych modeli Snapdragona. Cztery rdzenie Cortex-A53 1,8 GHz służą do realizacji mniej istotnych operacji. Towarzyszą im szybsze Cortexy A72.

Kiriny są mniej zaawansowane od Snapdragona i Exynosa – przy ich produkcji wykorzystano procesy technologiczne 16 nm, podczas gdy konkurencja przeszła już na 14 nm. Teoretycznie powinno się to przełożyć na wyższy pobór energii i niższą wydajność 950 i 955. Jak jest w praktyce?

Redakcja CNOEMPhone za pomocą benchmarku AnTuTu pokazała, że Kirin 950 wyraźnie odstaje od peletonu. Jego wynik to 92 746 punktów - w stosunku do Exynosowego 129 865, który z kolei jest nieco gorszy od wyniku Snapdragona. Kirinowi bliżej do Exynosa 7420 z pierwszej połowy 2015 roku niż do obecnej generacji.

Test procesora graficznego wypada jeszcze gorzej. Kirin ma słabsze osiągi nawet niż Qualcomm 805 z początku 2014 r.. A jednak co benchmark, to zaskoczenie. W teście wydajności multi-core Geekbench 3, którego wyniki prezentuje AndroidHeadlines, Kirin 955 wypada lepiej niż Snapdragon 820. Na czoło wysuwa się Exynos 8890.

Apple to marka, po której należy oczekiwać wiele. Jak więc radzi sobie wykorzystywany w iPhonie 6s chipset Apple A9 z dwurdzeniowym procesorem dual core Twister 1,84 MHz? Dodajmy, że towarzyszący mu układ graficzny to sześciordzeniowy PowerVR GT7600.

Pod względem wydajności Apple A9 wypada nieznacznie gorzej niż Snapdragon 820 i nieznacznie lepiej od Exynosa. Benchmark AnTuTu, którego wyniki pokazuje serwis BGR, pokazuje 136 383 punkty dla technologii Qualcomma i 132 657 dla Apple'a.

Wyraźną różnicę widać w teście układu graficznego, gdzie Snapdragon deklasuje całą konkurencję. Z drugiej strony: w innym benchmarku graficznym – GFXBench T-Rex HD – testy Techgrapple pokazują, że Exynos jest jednak nieco lepszy. A9 wiedzie natomiast pod względem prędkości działania przeglądarki.

Sporo szumu wokół swojego chipsetu Helio X20 wywołał MediaTek – i nic dziwnego. Debiut procesora z dziesięcioma rdzeniami to marketingowy samograj. Układ znajdziemy w egzotycznych smartfonach spod Wielkiego Muru, takich jak ZOPO Speed 8, LeEco Le 2 czy DooGee F7 Pro.

Procesor wyposażono w dwa rdzenie Cortex-A72 do 2,3 GHz, cztery Cortexy-A53 2,0 GHz i cztery Cortexy-A53 1,4 GHz. Układ graficzny to Mali T-880 MP4 780 MHz. Jak takie zestawienie wypada w porównaniu z konkurencją?

W testach wykonanych przez CNOEMPhone – różnie. W benchmarku AnTuTu Helio X20 wypada gorzej i od Snapdragona 820, i od Exynosa 8890, i od Kirina 950. Wiodący procesor Qualcomm uzyskuje wynik wydajności 136383 punktów, wynalazek MediaTek – 85692 punkty. Spory rozdźwięk. Geekbench 3 pokazuje jednak, że choć w teście single-core chińska technologia zajmuje trzecie miejsce, to w multi-core wysuwa się na czoło stawki, nieznacznie wyprzedzając Exynosa.

W praktyce żadnego z procesorów nie można nazwać złym czy nieudanym, zwłaszcza jeśli uwzględnimy różnicę w cenie pomiędzy urzadzeniami DooGee a flagowcami LG czy Samsunga. F7 Pro jest około dwukrotnie tańszy od G5. Biorąc to pod uwagę, trudno krytykować wydajność. Poza tym każde rozwiązanie ma mocniejsze i słabsze strony i daje inne wyniki w różnego rodzaju testach.

Jeśli jednak chcemy wyłonić lidera spośród najpopularniejszych dziś procesorów, to – uwzględniając wszystkie benchmarki – Snapdragon 820 wielkim chipsetem jest i możesz się cieszyć, jeśli posiadasz wykorzystujący go smartfon. A9 i Exynos wzajemnie próbują się zrzucić z drugiego stopnia podium. Trzecie miejsce wśród wiodących podzespołów zajmuje Kirin 950/955, który radzi sobie zauważalnie gorzej od konkurencji.