Um campo incompreensível para o olho destreinado, mas onipresente em eletrônicos de consumo, SoCs - para sistema em um chip - referem-se aos chips móveis integrados em nossos smartphones, tablets e relógios conectados. Embarque conosco em nossa jornada ao coração dos SoCs - também conhecidos como processadores móveis - para descobrir quem eles são e para que são usados no coração de nossos smartphones.
Arquivo atualizado em agosto de 2018
Se você não sabe nada sobre isso, mas está curioso: melhor ainda! Este arquivo tem como objetivo fazer você descobrir o que está escondido dentro do seu smartphone. Se você já é um conhecedor do mundo dos SoCs, chips móveis, um pequeno reforço nunca é demais, especialmente neste mundo em constante mudança.
O que é um SoC?
Em um computador “clássico” como um PC de mesa, as coisas são bastante simples. O processador (CPU) é responsável por realizar os cálculos mais comuns, aqueles que permitem, por exemplo, executar o sistema operacional ou um navegador da web. Nós também encontramos a placa gráfica (ou GPU) que é responsável pela exibição de uma imagem, seja em 2D ou em 3D como nos jogos. A placa mãe desempenha o papel de condutor conectando todos os componentes juntos, como a CPU, GPU, mas também RAM e outros pequenos chips.
Mas desde o início da era dos smartphones, vimos o surgimento de sistemas multifuncionais. Deste modo, quase todo o conteúdo de um computador acaba em um único chip no smartphone: o SoC. Os componentes são então muito mais interconectados, por exemplo, com uma frequência de processador que varia em função da frequência da placa de vídeo devido a restrições térmicas e de consumo. Um método completamente novo em comparação com um computador tradicional onde cada componente era mais ou menos independente.
Um SoC nvidia Tegra X1
Os novos processos de gravação (os atuais são gravados em 10 nm por exemplo, quando a próxima geração será em 7 nm) permitiram reduzir significativamente o tamanho dos componentes. Então hoje nós temos o poder de um computador de apenas alguns anos atrás no seu bolso. No entanto, isso foi feito ao custo de uma complexidade crescente, o que torna o campo dos SoCs difícil de entender para qualquer pessoa.
Diferença entre processador e SoC
Freqüentemente, falamos abusando da linguagem do processador quando temos que falar sobre o coração de um novo smartphone ou durante um anúncio de hardware de um fabricante. Além da função “simples” do processador que ele integra, o SoC inclui uma galeria completa de componentes. Podemos comparar do processador para o maestro, enquanto o SoC representaria toda a orquestra, compreendendo instrumentos de sopro, cordas e percussão.
Os diferentes componentes do SoC têm a tarefa de cumprir várias funções, como um PC, mas miniaturizadas ao extremo. Se o processador representa assim um elemento essencial, o SoC também inclui todos os outros componentes que permitem operar um smartphone, um tablet ou um relógio conectado.
Nos smartphones atuais, podemos encontrar uma grande variedade de SoCs, incluindo:
- Exynos 9810 na Samsung
- A11 na Apple
- Snapdragon 845 na Qualcomm
- Helio na MediaTek
- Kirin 970 na HiSilicon (uma subsidiária da Huawei)
Poderíamos citar também o Tegra da Nvidia, mesmo que estes não sejam realmente direcionados aos smartphones, ou o Allwiner e o Rockchip, presentes em um grande número de aparelhos vendidos na China. Existem muitos, muitos fabricantes de SoC, portanto, esta lista não pretende ser exaustiva.
O que há dentro de um SoC
O SoC, como dissemos, é como um PC miniaturizado ao extremo. Portanto, inclui componentes e controladores que permitem gerenciar todos os equipamentos do seu smartphone, seja a câmera, a memória interna ou até mesmo o modem.
Arquitetura Snapdragon 845
Processador (CPU)
Dentro de um SoC, é claro que existe um processador. O processador (ou CPU) em um SoC desempenha a mesma função que em um PC. No entanto, com uma diferença importante.
Um processador “clássico” procurará realizar a tarefa que lhe foi confiada visando o mais alto desempenho possível, sem se preocupar com o consumo de energia. O processador de um SoC trabalha contra este princípio e os fabricantes procuram acima de tudo torná-lo o mais eficiente (energeticamente eficiente) possível em todas as suas tarefas. O objetivo é que ele use o mínimo de energia possível. Mas também que a energia que usa, vinda da bateria, é melhor aproveitada para torná-la lucrativa. Este princípio também se aplica a laptops, nos quais é possível encontrar processadores móveis ou SoCs.
Para obter um bom desempenho e ao mesmo tempo poupar o consumo de um processador, é possível jogar em vários fatores. O fréquence processador, o tipo de coração dentro do processador, bem como o processo de gravura.
Frequência (MHz)
La frequência de operação é um fator importante no consumo de um processador, mas reduzi-lo em demasia tem sérias consequências em seu desempenho. Os chips estão atualmente disponíveis com uma frequência operacional de aproximadamente 1,3 a 3 GHz.
Em amarelo, os oito núcleos da CPU
Corações
Le tipo de corações dentro do processador também tem seu papel a cumprir. Então um coração Cortex-A53 consome muito menos do que um coração Cortex-A72, mas não fornece o mesmo nível de desempenho. Se o primeiro é especialmente projetado para consumir pouquíssima energia, o segundo é mais voltado para o desempenho, mas consome muito mais.
É por esta razão que o Cortex-A53 é freqüentemente usado por quatro ou oito, enquanto o Cortex-A72 é mais freqüentemente usado por dois ou quatro núcleos. Muitas vezes encontramos configurações híbridas usando núcleos de alto desempenho para tarefas pesadas (como jogos 3D) em combinação com núcleos de consumo muito baixo (para recuperar e-mails, por exemplo).
Gravação
No final de novos processos de gravura também são um fator crucial no campo de SoCs para fornecer bom desempenho com baixo consumo de energia. Permite obter uma melhoria no desempenho (aumentando o número de transistores) enquanto limita o aumento do tamanho do chip e também o seu consumo de energia.
Assim, a mudança de gravura de 28 nanômetros para 16 nanômetros e o uso de novos núcleos Cortex-A72 em vez de Cortex-A15s torna possíveluse 75% menos energia para as mesmas tarefas, conforme mostrado abaixo pela ARM.
Android vs iOS
O impacto de um processador poderoso será notado na fluidez geral do smartphone, por exemplo, a capacidade de resposta dele quando um aplicativo é iniciado. Neste joguinho, a Apple é líder já que o fabricante comercializa poucos aparelhos (iPhone, iPad e iWatch). Então é ele possível otimizar de uma forma extremamente completa iOS dependendo do processador usado e para se beneficiar de uma relação consumo-desempenho extremamente favorável.
em Android é muito mais complicado, já que cada telefone é diferente, tanto em hardware quanto em software. Assim, o Google deve levar em consideração uma grande variedade de configurações no ecossistema Android. De fato, existem dezenas de processadores diferentes, milhares de smartphones diferentes e quase o mesmo número de versões do Android personalizadas com interfaces do fabricante.
Essa diversidade, que é um dos pontos fortes do ecossistema Android, também pode sair pela culatra. Na verdade, isso pode levar a um desempenho inferior ao ideal em certos modelos ou mesmo em alguns aplicativos que simplesmente não funcionam em certos smartphones.
Isto é um dos motivos para os quais os processadores usados nos SoCs de Os smartphones Android geralmente têm frequências mais altas e ter mais núcleos em comparação com um iPhone, não conseguindo atingir o mesmo nível de otimização da Apple.
Chip gráfico (GPU)
Talvez algo familiar aos jogadores de PC seja o chip gráfico ou GPU. Embora em uma escala diferente dentro de um smartphone, a GPU basicamente executa as mesmas tarefas que em um PC. Sua função é calcular imagens 2D ou 3D então exibidas na tela por meio dos pixels do painel.
Quanto ao cálculo das imagens 2D, ele ocorre constantemente, pois, muito concretamente, GPU está ativado assim que for necessário exibir um página web, navegue no Google Maps ou exibir um vídeo, ou seja, quase constantemente, mas em níveis diferentes em um smartphone recente.
Sobre este assunto, com certeza você já experimentou: um vídeo que não está jogando ou muito espasmódico em um smartphone e é completamente fluido em outro. Esta é uma consequência muito concreta da melhoria das GPUs, em particular nos vídeos em 4K ou em novos formatos de codificação, como o H.265, que são cada vez mais suportados. De fato, embora a CPU seja muito poderosa, não é adequado para este tipo de tarefas e, portanto, é uma questão de usar o GPU (e suas diferentes unidades), a fim de decodificar em um muito mais eficiente e econômico na reprodução de vídeos.
Entre os chips gráficos notáveis, podemos citar:
- Mali G72 d'ARM
- Adreno 630 de Qualcomm
- Arquitetura Rogue de PowerVR
Finalmente, a API gráfica Vulcão em GPUs SoC é uma notícia muito boa. Esta API traz a possibilidade de realizar aplicações 3D, como jeux de certa forma multi plataforma entre PC e Android. É um período particularmente interessante pela frente. Essa tecnologia deve tornar o trabalho mais fácil para os desenvolvedores e também melhor para os usuários. No longo prazo, isso deve ter como consequência tornar possível empurrando os limites dos jogos para celular.
GPUs, chips gráficos: quem são e para que servem?
Em cinza (embaixo) o par CPU / GPU, em preto (retângulos grandes) os chips RAM e em preto (retângulo pequeno) uma ROM flash NAND Vinda do mundo do PC, estou acostumada a conhecer ...
