Производительность смартфонов продолжает расти, но актуален ли закон Мура?

Немногим известен закон Мура. Это опытное наблюдение Гордона Мура (один из основателей Intel), согласно которому количество транзисторов на кристалле интегральной схемы удваивается каждые 24 месяца. Другими словами, производительность компьютеров каждые два года по закону Мура должна увеличиваться в два раза. Но при этом в 2007 году Мур заявил, что его закон скоро перестанет действовать из-за «атомарной природы вещества и ограничения скорости света». Однако нас всё же интересует, актуален ли закон Мура для мобильных устройств?

Наши коллеги из androidauthority опирались на изначальный закон Мура от 1965 года, согласно которому производительность компьютеров удваивается каждый год. Это не совсем корректная оценка, поэтому мы будем отталкиваться от закона Мура 1975 года.

Если сравнить Galaxy S5 и S7, разница между девайсами составляет два года, а производительность увеличилась ровно в 2 раза. Между S6 и S8 также два года разницы, производительность увеличилась почти в 2 раза. Другими словами, закон Мура работает.

Так выглядит график увеличения производительности Galaxy S5, S6, S7 и S8 (результаты получены с помощью Geekbench):

Теперь давайте поймем, как работают процессоры. Начать стоит с того, что не всё зависит от тактовой частоты. Тактовая частота указывает лишь на то, как быстро процессор способен обработать каждую инструкцию, а «ГГц» — единица измерения скорости обработки (1 цикл в секунду равен 1 Герцу). Таким образом, процессор с тактовой частотой 2 ГГц способен производить 2 млрд циклов в секунду.

Можно также использовать параллелизм на уровне команд (ILP), что позволит распараллелить обработку команд. Это приведет к повышению тактовой частоты процессора. При этом стоит понимать, что некоторые инструкции нужно обрабатывать только последовательно.

Теперь рассмотрим то, о чем говорил Мур — транзисторы кристалла. Процессор состоит из транзисторов. Чем их больше, тем лучше. Вы наверняка замечали фразы «10-нм техпроцесс», «10 nm», «10 нм». Цифра «10» — это размер одного транзистора в нанометрах. Транзисторы имеют два состояния (0 и 1), при которых способны блокировать и пропускать ток, речь идет о двоичной системе. И чем они меньше, тем больше транзисторов можно разместить на кристалле.

Snapdragon 835 с 10-нм техпроцессом вместил в себя 3 миллиарда транзисторов. Мозг человека имеет 100 млрд нейронов, а людей на планете 7,4 млрд. Samsung и TSMC в настоящее время работают над чипами с 7-нм техпроцессом, при этом TSMC уже ведет разработку 5- и 3-нм процессоров. При достижении нижнего порога и перехода к другим единицам станет актуальной фраза Мура об ограничениях в природе, и тогда рост производительности будет не таким большим, как сейчас.

Возможно, в будущем человечество уйдет от транзисторов к чему-то более эффективному, но это уже совершенно иные технологии.

Приведем еще один пример. iPhone 5S, оснащенный процессором Apple A7, имеет всего 1 млрд транзисторов, а это, к слову, одна треть от числа транзисторов в Snapdragon 835. В iPhone 6 число транзисторов увеличилось вдвое, хотя на практике производительность увеличилась лишь на 10-20 процентов. Поэтому увеличение числа транзисторов напрямую не влияет на увеличение производительности смартфона, так как компании могут использовать увеличение числа транзисторов для других целей, которые напрямую не влияют на производительность. В настоящее время процессорами с наибольшим числом транзисторов являются Apple A11 (4,3 млрд транзисторов) и Kirin 970 (5,5 млрд транзисторов).

Стоит упомянуть и о законе масштабирования Деннарда: «Чем меньше транзистор по размеру, тем быстрее он может переключаться; чем быстрее транзистор может переключаться, тем быстрее работает процессор». К тому же закон также гласит о том, что уменьшая размер транзистора, мы не уменьшаем его тепловыделение. Поэтому увеличение числа транзисторов приводит к нагреву. Так, с 2006 года закон масштабирования перестал работать из-за высокого нагрева процессоров, это ограничение нельзя обойти из-за отсутствия эффективных систем охлаждения, поэтому производители всё чаще делают ставку на количество ядер.

Теги
Лонгриды для вас
Процессор
Смартфоны с какими процессорами продаются лучше всего и почему

Многие пользователи недооценивают важность того, какой процессор установлен в их смартфоне. Кажется, что если он работает и не тормозит, то остальное не важно. Я не только понимаю такую позицию, но даже в известной мере разделяю. Если человек не играет в топовые игры, то ему совсем не нужно гнаться за новинками отрасли. Тем более, ему не так важно, какой производитель выпустил ”мозги” его гаджета. Зато это имеет большое значение для всей индустрии в целом, а заодно дает понять, как меняется мир гаджетов и куда он идет. Новый отчет показал сильные изменения среди производителей. Мы не просто видим снижение доли Huawei, но и изменение лидера отрасли. О чем же это нам говорит и надо ли уже принимать меры?

Читать далее
16ГБ оперативки
Sаmsung выпустит смартфон с памятью передающей 50 ГБ за секунду

Когда мы копируем сериалы с жесткого диска на смартфон или переносим фотографии с карты памяти на компьютер, мы мечтаем о том, чтобы процесс шел быстрее. Правда, в этом деле нам чаще всего не хватает не скорости накопителя, а пропускной способности провода и разъемов. Теперь представьте, что более чем 50 ГБ информации может быть передано всего за одну секунду. Это очень сильно впечатляет и хочется достичь таких высот. Samsung их достигла, правда, только в отношении оперативной памяти, но это все равно рекордное значение, которого пока нет ни в одном смартфоне. Зачем это нужно и какие другие рекорды принесет нам такое нововведение, которое мы с большой долей вероятности увидим уже в Samsung Galaxy S21. Или в Galaxy S30, как он там будет называться…

Читать далее
Snapdragon
Какой будет первый смартфон на Snapdragon 875, а какие не получат его вообще

В ближайшие пару месяцев нас ждет очень интересное сражение производителей процессоров. Кроме Apple A14 Bionic и Kirin 9000, которые уже вышли, скоро мы увидим Snapdragon 875 и Exynos 2100. Больше всего интереса вызывает именно процессор от Qualcomm, ставший синонимом флагмана на Android. Новинку покажут уже через пару недель на специальном мероприятии, но до недавнего времени было непонятно, какой смартфон получит ее первым. Теперь мы знаем, как он будет называться. Если вы думали, что он выйдет под маркой Samsung, то вы ошибались. Это будет Xiaomi.  А еще у нас есть список производителей, которые получат процессор чуть позже. Впрочем, тут сюрпризов существенно меньше.

Читать далее
2 комментария Оставить свой
  1. Dima666

    Интересно, но тема раскрыта не полностью.
    Частота процессора зависит от количества транзисторов?
    Чем отличается ядро и кристалл процессора?
    Почему нельзя просто сделать процессор большего размера, они ведь очень маленькие?

    Спасибо

  2. RadioFil

    Влияние архитектуры процессора на производительность, а ведь это схемотехника миллиардов транзисторов. В своё время меняя схему десяти транзисторов можно было получить такие разные результаты, а здесь миллиарды. ARM и другие для мобильных решений, почему то про архитектуру процессоров не всегда можно получить инфу.

Новый комментарий