SoC: todo lo que necesita saber sobre procesadores móviles

Un campo incomprensible para el ojo inexperto, pero omnipresente en la electrónica de consumo, los SoC, para sistema en un chip, se refieren a los chips móviles integrados en nuestros teléfonos inteligentes, tabletas y relojes conectados. Embárcate con nosotros en nuestro viaje hacia el corazón de los SoC, también conocidos como procesadores móviles, para descubrir quiénes son y para qué se utilizan en el corazón de nuestros teléfonos inteligentes.

Archivo actualizado en agosto de 2018

Si no sabes nada al respecto, pero tienes curiosidad: ¡tanto mejor! Este archivo tiene como objetivo hacerle descubrir lo que se esconde dentro de su teléfono inteligente. Si ya eres un conocedor del mundo de los SoC, los chips móviles, un pequeño refuerzo nunca está de más, especialmente en este mundo en constante cambio.

¿Qué es un SoC?

En una computadora “clásica” como una computadora de escritorio, las cosas son bastante simples. El procesador (CPU) se encarga de realizar los cálculos más extendidos, aquellos que permiten por ejemplo ejecutar el sistema operativo o un navegador web. También encontramos la tarjeta gráfica (o GPU) que se encarga de mostrar una imagen, ya sea en 2D o en 3D como en los juegos. La placa madre desempeña el papel de conductor al conectar todos los componentes juntos, como la CPU, la GPU, pero también la RAM y otros chips pequeños.

Pero desde el comienzo de la era de los teléfonos inteligentes, hemos visto la aparición de sistemas todo en uno. De este modo, Casi todo el contenido de una computadora termina en un solo chip en el teléfono inteligente: el SoC. Los componentes están entonces mucho más interconectados, por ejemplo, con una frecuencia de procesador que varía en función de la frecuencia de la tarjeta gráfica debido a limitaciones térmicas y de consumo. Un método completamente nuevo en comparación con una computadora tradicional donde cada componente era más o menos independiente.

Un SoC nvidia Tegra X1

Los nuevos procesos de grabado (los actuales están grabados en 10 nm por ejemplo, cuando la próxima generación será en 7 nm) han permitido reducir significativamente el tamaño de los componentes. Entonces hoy tenemos el poder de una computadora de hace unos años en tu bolsillo. Sin embargo, esto se hizo a costa de una complejidad creciente que hace que el campo de los SoC sea difícil de entender para cualquiera.

Diferencia entre procesador y SoC

A menudo hablamos por abuso del lenguaje del procesador cuando tenemos que hablar sobre el corazón de un nuevo teléfono inteligente o durante un anuncio de hardware de un fabricante. Sin embargo, más allá de la función "simple" del procesador que integra, el SoC incluye toda una galería de componentes. Podemos comparar el procesador al director, mientras que el SoC representaría a toda la orquesta, compuesto por instrumentos de viento, cuerdas y percusión.

Los diferentes componentes del SoC tienen la tarea de cumplir diversas funciones, como un PC, pero miniaturizadas al extremo. Si el procesador representa así un elemento esencial, el SoC también incluye todos los demás componentes que permiten operar un teléfono inteligente, una tableta o un reloj conectado.

Dentro de los smartphones actuales podemos encontrar una amplia variedad de SoC, entre los que se incluyen:

• Exynos 9810 en Samsung
• A11 en Apple
• Snapdragon 845 en Qualcomm
• Helio chez MediaTek
• Kirin 970 en HiSilicon (una subsidiaria de Huawei)

También podríamos citar el Tegra de Nvidia, aunque estos realmente no apuntan a los smartphones, o el Allwiner y Rockchip, presentes en una gran cantidad de dispositivos vendidos en China. Hay muchos, muchos fabricantes de SoC, por lo que esta lista no pretende ser exhaustiva.

¿Qué hay dentro de un SoC? 

El SoC, como decíamos, es como un PC miniaturizado en extremo. Por lo tanto, incluye componentes y controladores que le permiten administrar todo el equipo de su teléfono inteligente, ya sea la cámara, la memoria interna o incluso el módem.

Arquitectura Snapdragon 845

Procesador (CPU)

Dentro de un SoC, por supuesto, hay un procesador. El procesador (o CPU) dentro de un SoC juega el mismo papel que en una PC. Sin embargo, con una diferencia importante.

Un procesador "clásico" buscará realizar la tarea que se le ha encomendado buscando el mayor rendimiento posible sin preocuparse por el consumo de energía. El procesador de un SoC trabaja en contra de este principio y los fabricantes buscan sobre todo Hágalo lo más eficiente (energéticamente eficiente) posible en todas sus tareas. El objetivo es que utilice la menor cantidad de energía posible. Pero también que la energía que utiliza, procedente de la batería, es la que mejor se aprovecha para rentabilizarla. Este principio también se aplica a las computadoras portátiles, en las que se pueden encontrar procesadores móviles o SoC.

Para lograr un buen rendimiento ahorrando el consumo de un procesador, es posible jugar con varios factores. El fréquence procesador, el tipo de corazón dentro del procesador, así como proceso de grabado.

Frecuencia (megaciclo)

La frecuencia de operación Es un factor importante en el consumo de un procesador, pero bajarlo demasiado tiene graves consecuencias en su rendimiento. Los chips están disponibles actualmente con una frecuencia de funcionamiento de aproximadamente 1,3 a 3 GHz.

En amarillo, los ocho núcleos de CPU

Los corazones

Le tipo de corazones dentro del procesador también tiene su papel que desempeñar. Asi que un corazon Cortex-A53 consume mucho menos que un corazón Cortex-A72, pero no proporciona el mismo nivel de rendimiento en absoluto. Si el primero está especialmente diseñado para consumir muy poca energía, el segundo está más centrado en el rendimiento, pero consume mucha más.

Es por esta razón que el Cortex-A53 a menudo lo usan cuatro u ocho, mientras que el Cortex-A72 lo usan más a menudo dos o cuatro núcleos. A menudo encontramos configuraciones híbridas utilizando núcleos de alto rendimiento para tareas pesadas (como juegos 3D) en combinación con núcleos de muy bajo consumo (para recuperar correos electrónicos, por ejemplo).

Grabado

Al final de nuevos procesos de grabado también son un factor crucial en el campo de los SoC para ofrecer un buen rendimiento con un bajo consumo de energía. Permite obtener una mejora en el rendimiento (aumentando el número de transistores) al tiempo que limita el aumento del tamaño del chip así como su consumo de energía.

Así, el cambio de grabado de 28 nanómetros a 16 nanómetros y el uso de nuevos núcleos Cortex-A72 en lugar de Cortex-A15s hace posibleuse un 75% menos de energía para las mismas tareas, como se muestra a continuación por ARM.

Android vs iOS

El impacto de un procesador potente se notará en la fluidez general del teléfono inteligente, por ejemplo, la capacidad de respuesta del mismo cuando se lanza una aplicación. En este pequeño juego, Apple es líder ya que el fabricante solo comercializa muy pocos dispositivos (iPhone, iPad e iWatch). Entonces es el posible optimizar de una manera extremadamente completa iOS dependiendo del procesador utilizado y beneficiarse de una relación consumo-rendimiento extremadamente favorable.

Sur Android es mucho más complicado, ya que cada teléfono es diferente, tanto en términos de hardware como de software. Por tanto, Google debe tener en cuenta una muy amplia variedad de configuraciones en el ecosistema Android. De hecho, hay docenas de procesadores diferentes, miles de teléfonos inteligentes diferentes y casi la misma cantidad de versiones de Android personalizadas con interfaces de fabricante.

Esta diversidad, que es uno de los puntos fuertes del ecosistema de Android, también puede resultar contraproducente. De hecho, esto puede conducir a un rendimiento menos que óptimo en ciertos modelos o incluso en ciertas aplicaciones que simplemente no funcionan en ciertos teléfonos inteligentes.

C'est una de las razones para lo cual los procesadores utilizados en los SoC de Los teléfonos inteligentes Android suelen tener frecuencias más altas y tener más núcleos en comparación con un iPhone, no pudiendo lograr el mismo nivel de optimización que en Apple.

Chip de gráficos (GPU) 

Quizás algo familiar para los jugadores de PC es el chip gráfico o GPU. Aunque en una escala diferente dentro de un teléfono inteligente, la GPU básicamente realiza las mismas tareas que en una PC. Su función es calcular imágenes 2D o 3D que luego se muestran en la pantalla a través de los píxeles del panel.

En cuanto al cálculo de imágenes 2D, se realiza de forma constante ya que, muy concretamente, La GPU está activada tan pronto como sea necesario mostrar un página web, navegar en Google Maps, o mostrar un video, es decir, casi constantemente, pero a diferentes niveles en un smartphone reciente.

En este tema, seguramente ya lo has probado: un video que no se reproduce o es muy entrecortado en un teléfono inteligente, y es completamente fluido en otro. Esta es una consecuencia muy concreta de la mejora de las GPU, en particular en videos en 4K o en nuevos formatos de codificación, como H.265, que son cada vez más compatibles. En efecto, aunque la CPU es muy potente, no es apto para este tipo de tareas, por lo que se trata de utilizar el GPU (y sus diferentes unidades) para decodificar de una manera mucho más eficiente y económico en la reproducción de videos.

Entre los chips gráficos notables, podemos citar:

• Malí G72 d'ARM
• Adreno 630 de Qualcomm
• Arquitectura Rogue de PowerVR

Finalmente, la API de gráficos Volcán en las GPU SoC es una muy buena noticia. Esta API trae la posibilidad de realizar aplicaciones 3D como jeux de una manera multiplataforma International Trade Centre PC y Android. Es un período particularmente interesante por delante. Esta tecnología debería facilitar el trabajo a los desarrolladores y mejorarlo a los usuarios. A más largo plazo, esto debería tener como consecuencia que sea posible empujando los límites de los juegos móviles.

GPU, chips gráficos: ¿quiénes son y para qué se utilizan?

En gris (abajo) el par CPU / GPU, en negro (rectángulos grandes) los chips de RAM y en negro (rectángulo pequeño) una ROM flash NAND Proveniente del mundo de las PC, estoy acostumbrado a conocer ...