Mobilni procesorji od A do Ž

Pri nakupu pametnega telefona se lahko osredotočamo na različne stvari. Za nekoga bo na primer pomembna velikost zaslona, nekateri potrebujejo fizično tipkovnico, spet drugi s svojimi telefoni radi fotografirajo, vse več ljudi pa svojo pozornost namenja tudi mobilnim procesorjem. Prav gotovo je to posledica nedavnega vdora štirijedrnih pametnih telefonov kot so Huawei Ascend D, HTC Edge, LG X3, LG Optimus 4x HD, itd. O večjedrnih procesorjih govorijo vse od proizvajalcev telefonov, mobilnih operaterjev, trgovcev pa vse do ponudnikov brezžičnih slušalk, tako da si povsem običajni uporabnik avtomatsko ustvari sliko, da so takšni procesorji nadvse odlični. Pa so res? Nekoliko manj izkušenim uporabnikom mobilne tehnologije verjetno ne bo najbolj jasno kakšna je prednost teh procesorjev in zakaj jih proizvajalci toliko promovirajo. In povsem jasno je zakaj. Gre za specifikacijo, ki se pri najnovejših mobilnikih izpostavlja na prvo mesto, skupaj z različnimi imeni kot so Nvidia Tegra 3, Qualcomm Snapdragon in TI OMAP, obenem pa gre za lastnost, ki ni bila v celoti še nikoli pojasnjena in razkrita, s čemer področje mobilnih procesorjev postaja precej tehnično in za običajnega uporabnika dokaj zapleteno.

Prav zaradi tega smo se pri Računalniških novicah odločili, da bomo v tem primeru ubrali nekoliko bolj sistematski pristop in do potankosti razložili funkcijo takšnega procesorja, predstavili njegove sestavne dele, njegov vpliv na delovanje pametnega telefona in vam predstavili vpogled v prihodnost. Predstavili bomo tudi različne proizvajalce mobilnih procesorjev, katerih proizvodni procesi se med seboj precej razlikujejo. Določene stvari bomo poenostavili in jih prilagodili razumevanju povsem običajnega uporabnika, s čemer upamo, da bomo predstavili izhodišča za boljše razumevanje sveta pametnih telefonov.

Kaj je v procesorju?
Dan danes so pametni telefone veliko več kot le telefoni in osebni organizatorji. Ti namreč služijo kot glasbeni in video predvajalniki, spletni brskalniki, hkrati pa so tudi fotoaparati in kamere. Da lahko pametni telefon opravlja več različnih nalog mora v sklopu sistema obstajati del, ki procesira in izvaja vse te naloge. “Procesor kot takšen predstavlja možgane pametnih telefonov,” razlaga Nick Stam, direktor trženja pri podjetju Nvidia. “Tako kot običajni računalniki in prenosniki, so tudi pametni telefoni naprave, ki delujejo na najvišji ravni in kot taki za svoje delovanje potrebujejo procesor, ki opravlja osnovne računalniške izračune.” Ker so pametni telefoni precej manjši od namiznih računalnikov, je zasnova takšnih procesorjev nekoliko drugačna od tistih, ki jih najdemo v namiznih računalnikih ali prenosnikih. Namizni računalnik za delovanje potrebuje različne osnovne dele, kot so centralni procesor (CPU), grafični procesor (GPU), pomnilnik in periferne naprave, ki se priključujejo na matično ploščo. Na pametnih telefonih najdemo podobne komponente, kot tudi različne pod-procesorje, vse skupaj pa je zaradi pomanjkanja prostora integrirano na en sam čip, ki ga označujemo s kratico SOC (system on a chip (SoC). Ko torej govorimo o procesorju v pametnih telefonih in tabličnih računalnikih, v resnici govorimo o tako imenovanem SoC-u.

Ključna sestavina SoC sistema je prav gotovo CPU ali centralna procesorska enota. Večina podjetij uporablja CPU, ki bazira na konceptu podjetja ARM, le ta pa obdela večino funkcij, ki jih najdemo pri pametnih telefonih, vse od delovanja operacijskega sistema pa do funkcij zaslona občutljivega na dotik. Ljudje se večkrat radi pohvalijo z MHz ali GHz procesorja v svojem telefonu, no poleg tega pa je prav tako pomembno število procesorskih jeder, ki se nahajajo v njem.

Drug element SoC-a je GPU. GPU procesira vizualne podatke, s čemer je odgovoren za naloge kot je prikazovanje spletnih strani in igranje iger. Namenski GPU je veliko bolj učinkovit kot GPU v procesorju, saj omogoča manjšo porabo energije, hkrati pa ponuja boljšo obdelavo slik, glajenje robov in geometrijski realizem. Boljši kot je GPU, boljša bo uporabniška izkušnja ob ogledu kompleksnejših spletnih strani in igranju 3D iger. SoC poleg omenjenih procesorjev vključuje še številne pod procesorje, kot so video kodirniki in dekodirniki, s pomočjo katerih pametni telefon opravlja številne različne naloge. Nekatera podjetja v takšne sistemske procesorje vključujejo tudi povezovalni modem (Wi-Fi, BlueTooth, GPS, 3G/4G, itd.), spet druga jih vgrajujejo ločeno, kar nas pripelje do naslednje teme.

Procesorji različnih proizvajalcev so si med seboj precej različni
Če dva različna procesorja delujeta pri delovnem taktu 1GHz to še ne pomeni, da bosta oba nudila tudi enake zmogljivosti. Ker različni proizvajalci čipov pri načrtovanju svojih procesorjev oz. SoC-ov uporabljajo različne pristope, so si procesorji med seboj precej različni.V svetu mobilnega procesiranja obstajajo štirje glavni akterji: NVIDIA, Qualcomm, Texas Instruments in Samsung, ki pa imajo eno skupno stvar. To je ARM. ARM je podjetje, ki zagotavlja arhitekturo za mobilne procesorje, ki različnim proizvajalcem nudi osnovo za razvoj lastnih čipov. Kakšna je torej razlika med njimi? Ker nekatera podjetja kupijo kompletno ARM-jevo arhitekturo in jo uporabijo takšno kot je, spet druga pa uporabijo le navodila za izgradnjo lastne prilagojene arhitekture, se končni izdelki med seboj precej razlikujejo. Qualcomm je primer slednjega, zato nekateri njegovi dvojedrni procesorji delujejo pri višjih delavnih taktih od standardnih 1.2GHz. Če k temu dodamo še različne vrste GPU-jev in različne integracije pod procesorjev in modemov, potem dobimo precej različne rezultate.

Dvo in več jedrni procesorji
Kot smo že omenili lahko pametni telefoni opravljajo različne naloge, količina le teh pa se je s pojavom več jedrnih procesorjev še povečala. Sodobni več jedrni telefoni so sposobni procesiranja zahtevnih 3D iger kot tudi zajemanje in predvajanje polnih HD (1080p) video vsebin. Ti so sestavljeni iz dveh ali štirih jeder, ki tiktakajo od 1GHz pa vse tja do 2 GHz, kar je povsem odvisno od proizvajalca. Pri tem je zmotno razmišljati da so več jedrni procesorji tudi tolikokrat hitrejši od enojedrnih. Razlika namreč ni tako precej dramatična. Več jedrni procesorji naj bi omogočali hitrejše brskanje po spletu, bolj gladko delovanje iger, hitrejšo večopravilnost in celo izboljšali avtonomijo baterije. “Ko ima procesor samo eno jedro, je potrebno dvigniti voltažo, kar pa privede do veliko večje porabe energije,” pravi Sridhar Ramaswamy, višji tehnični direktor sistemov Tegra pri Nvidiji. “Z dvema jedroma procesor ob polovični frekvenci obdela enako število procesov, kar pomeni, da lahko takšen procesor hkrati obdela veliko več nalog kot enojedrni procesor.” In zadeve postajajo čedalje boljše. Vse več proizvajalcev, vključno z Qualcommom, Nvidio in Texas Instrumentsom že predstavlja svoje naslednje generacije štirijedrnih procesorjev. Nvidia je svojo štirijedrno generacijo Kal-El procesorjev predstavila že v lanskem letu, medtem ko sta Samsung in Qualcomm štirijedrnike predstavila v začetku tega leta. “Funkcije pametnih telefonov bodo postajale vse bolj kompleksnejše, saj bodo ti z leti vse bolj zmogljivejši in energijsko učinkoviti,” pravi Raj Talluri, podpredsednik oddelka za upravljanje z izdelki pri podjetju Qualcomm. “Pametni telefoni bodo prav tako sposobni obvladovanja najzahtevnejših nalog, kot je procesiranje razširjenje resničnosti in obvladovanja vse večjega spektra brezžičnih povezav.”