Процессор современного смартфона порой обладает большим числом ядер, чем процессор настольного компьютера. Означает ли это, что производительность такого смартфона выше, чем у компьютера? Нужны ли процессору смартфона 8 или даже 10 ядер? Существует точка зрения о том, что столько ядер процессору не нужно. Особенностью процессоров телефонов является то, что не все его ядра обладают одинаковой тактовой частотой. К примеру, все цилиндры автомобильного двигателя обладают одинаковой емкостью. И это полностью все меняет. 8-ядерные процессоры, такие как Qualcomm 615, Qualcomm 810 и Samsung Exynos 7420, располагают двумя различными наборами ядер.
Четыре ядра — высокопроизводительны, и еще четыре — потребляют меньше энергии. Когда необходимо выполнять такие повседневные задачи, как проверка электронной почты, потребности в высокой производительности процессора нет. Гэри Симс (Gary Sims) в своей заметке «Why 8 and 10 CPU cores in smartphones are a good idea – a lesson from the kitchen» поясняет, почему такой подход не лишен смысла, а также знакомит читателей с теми инженерными и маркетинговыми причинами, по которым происходит переход к производству 8- и 10-ядерных процессоров, несмотря на то что производительность умного телефона они не повышают.
В случае наличия двух наборов ядер, Android обращается к тем, которые наиболее эффективно справятся с задачей. Сетевые соединения характеризуются большим временем простоя и ожидания по сравнению с реальным выполнением задач. А если вы начали играть в игру, то тут потребуются высокопроизводительные ядра.
Техническая польза
Подобный подход к распределению задач известен под названием «разнородные вычисления» («heterogeneous computing»). В этом случае не все ядра одинаковы. Чтобы подобный подход работал, планировщику операционной системы необходимо понимать то, что ядра обладают разными характеристиками, и передавать задачи ядрам в зависимости от этих характеристик.
Модель разнородных вычислений ARM называется big.LITTLE (большое.МАЛЕНЬКОЕ). 8 ядер набора big.LITTLE подразделяются на два кластера. Один кластер содержит четыре ядра Cortex-A57 или Cortex-A72. Эти мощные ядра обладают высокой вычислительной способностью. Второй кластер состоит из ядер Cortex-A53, которые также являются 64-битными, достаточно работоспособными, но более энергоэффективными, поскольку они характеризуются более низкой тактовой частотой. Производители чипов не ограничиваются моделью 4+4. Они могут создавать и иные конфигурации, например 2+4 (двухъядерный набор Cortex-A57 и четырехъядерный A53), как в Snapdragon 808.
Так и на кухне — в процессе приготовления пищи используется та посуда и те инструменты, которые наилучшим образом справятся с задачей. Нет необходимости жарить в кастрюле, если есть сковородка.
В смартфонах увеличение числа ядер процессора не предназначено для увеличения общей производительности устройства, как в настольных компьютерах. Если у компьютерного процессора 8 ядер, то он производительнее четырехъядерного. А повышенное число ядер смартфона увеличивает энергоэффективность девайса.
Если говорить о MediaTek X20, то этот 10-ядерный процессор предназначен для того, чтобы на 30% усовершенствовать энергопотребление по сравнению с рассмотренным двухкластерным дизайном. В процессоре два ядра с высокой производительностью, четыре — со средней, и еще четыре — с низким энергопотреблением. Этот процессор позволяет достичь значительного снижения энергопотребления на таких простых задачах, как загрузка веб-страниц, просмотр видео или использование Facebook.
На самом деле, смартфон не может использовать в рамках одного сценария более трех ядер, отмечает обозреватель Forbes Патрик Мурхед (Patrick Moorhead). Вопрос лишь в том, какие именно ядра использует операционная система? Если бы все ядра были одинаковыми, у операционной системы не было бы выбора.
Если ваш смартфон располагает двух- или трехкластерной архитектурой big.LITTLE, то использоваться будут ядра, наиболее подходящие для выполняемой задачи. Наиболее мощный набор станет использоваться только на самых требовательных к производительности задачах. В остальных случаях предпочтение будет отдаваться более энергоэффективному набору процессорных ядер с менее высокой тактовой частотой. Таким образом, производители чипов экспериментируют над подбором оптимального баланса между производительностью и энергосбережением.
Маркетинговая польза
Что же касается Intel, то она не располагает процессорами с разнородными вычислениями и может предложить для смартфонов как максимум архитектуру 4 x86. Только в этом случае энергоэффективность процессоров остается приемлемой. Компания стремиться стать значимым производителем процессоров для смартфонов и даже предлагает вендорам девайсов свои процессоры почти бесплатно, отмечает Гэри Симс. А это значит, что другим производителям необходимо важное маркетинговое преимущество перед Intel. Им становятся 8- и 10-ядерные процессоры. Поэтому модель big.LITTLE решает не только энергосберегающую, но и маркетинговую задачу. В 2015 году смартфонов с 8-ядерными процессорами стало больше, и среди них есть весьма интересные.
Считаете ли вы модель big.LITTLE полезным инженерным решением или она вскоре выйдет из моды? А может быть, ее смысл скорее маркетинговый? Есть ли перспективы у 10-ядерных процессоров и позволит ли X20 компании MediaTek сделать свои чипы более часто используемыми вендорами девайсов?
