Процессоры для мобильных ПК. Реферат по дисциплине Информатика по теме Процессоры для мобильных пк
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВО «Уральский государственный экономический университет» Институт торговли, пищевых технологий и сервиса Кафедра пищевой инженерии Реферат по дисциплине: Информатика по теме: Процессоры для мобильных ПК Исполнитель: Направление: Группа: Екатеринбург 2017 СОДЕРЖАНИЕ1Мобильные и настольные процессоры 3 2Компоненты мобильных ЦПУ 4 3Какие задачи выполняет мобильный процессор 5 4Миниатюрный размер и низкое энергопотребление – как это возможно? 6 5Ценовые категории 7 6Кто производит мобильные процессоры 8 710 самых мощных мобильных процессоров 9 8Можно ли использовать мобильные процессоры в настольных ПК? 19 Заключение 20 Список использованных источников 21 Несмотря на свои небольшие размеры, мобильные процессоры, которые предназначены для смартфонов и планшетных компьютеров, демонстрируют удивительную мощность. Центральное процессорное устройство (ЦПУ) – «сердце» современного смартфона и планшетного компьютера. И пусть по размеру оно не больше ногтя большого пальца, по производительности такой микрочип практически ни в чем не уступает своему десктопному (настольный ПК) собрату, который в 30 раз больше. Независимо от того, делаете ли вы фотоснимки, записываете видео, занимаетесь интернет-серфингом, подключаете телефон к ПК или просто совершаете обычный телефонный звонок, миллионы транзисторов на процессоре обеспечивают вам быстрое и безупречное выполнение всех операций. Но как работает это настоящее чудо инженерной мысли? Каковы отличия между миниатюрными процессорами для смартфонов и планшетных компьютеров и их настольными аналогами? Какие инновации в этой области ожидают нас в самое ближайшее время? Мобильные и настольные процессорыПлощадь мобильных чипов составляет 12×12 мм, а настольных – 45×43 мм. Однако большинство мобильных радикально отличаются по структуре и принципу работы от настольных. Все настольные процессоры от AMD и Intel до сих пор используют разработанную в 1978 году архитектуру х86 и соответствующий ей набор команд CISC (Complex Instruction Set Computer – компьютер с полным набором команд). Это означает, что при запуске, например, графического редактора процессор отрабатывает полную цепочку команд, то есть он обеспечивает и загрузку всех фильтров, эффектов и прочих функций. Следовательно, для этого требуется огромная вычислительная мощность. А вот в смартфонах и планшетных ПК, которые, как правило, работают под управлением операционных систем Android или iOS, наоборот, используются процессоры типа RISC (Reduced Instruction Set Computer – компьютер с упрощенным набором команд). Именно эти чипы отвечают за значительно меньший объем команд, например, при открытии какого-либо приложения они загружают только его основные функции, а необходимые модули подгружают по ходу работы. Из-за огромного количества небольших и точных команд, смартфон обеспечивает высокую скорость работы, несмотря на то, что по производительности мобильный процессор значительно уступает настольным. В общем же все мобильные ЦПУ работают медленнее настольных, хотя прямое сравнение производительности затруднительно из-за больших различий между приложениями для настольных ПК и смартфонов. [1] Компоненты мобильных ЦПУМобильные микрочипы состоят из тех же элементов, что и настольные, но у них есть некоторые дополнительные компоненты, поэтому они называются «системами на кристалле» (System on Chip сокращенно SoC). [1] Количество ядер. Смартфоны и планшеты начального уровня имеют, чаще всего, лишь один процессор с одним ядром, кэш-памятью и контроллером памяти. Устройства среднего и топового класса, напротив, оснащены двухъядерными процессорами. В самом скором времени ожидается появление процессоров с четырьмя или пятью ядрами, как на настольных ПК. Графический процессор. Как и в системах для настольных ПК, вывод изображения на дисплей обеспечивает размещенный на кристалле процессора графический чип. Процессор обработки изображения. Этот микрочип отвечает за съемку фотографий и видеороликов в смартфонах. Видеопроцессор. Процессор кодирования и декодирования видеоизображения отвечает за воспроизведение записанных видеороликов. Аудиопроцессор. Записью звука через микрофон и его дальнейшим воспроизведением через динамики или наушники ведает встроенный в чипсет аудиопроцессор. Какие задачи выполняет мобильный процессорМикрочип обеспечивает выполнение всех последовательностей команд на телефоне или планшетном ПК. Например, он выполняет быструю загрузку системы и программ, плавное воспроизведение видео и игр, а также показ фотографий и фильмов. Мобильные процессоры отвечают также за работу всех компонентов, размещенных на системной плате смартфонов и планшетов. [1] UMTS/WLAN. Данные беспроводные модули установлены на системной плате смартфона или планшетного ПК – они необходимы для подключения к Интернету. Bluetooth. Этот модуль служит для беспроводного обмена данными между, например, смартфоном и компьютером. USB-контроллер. Когда пользователь подключает свой планшет к ПК посредством USB-кабеля, центральный процессор устанавливает соединение, используя USB-контроллер. Кардридер. Микрочип управляет также операциями чтения/ записи данных на карту памяти, например, формата microSD. HDMI. Благодаря этому разъему мультимедийный контент при непосредственном участии процессора попадает со смартфона на телевизор. Камера. Независимо оттого, что вы снимаете – фото или видео, чип управляет всеми процессами, сопровождающими эти операции. Миниатюрный размер и низкое энергопотребление – как это возможно?Производители мобильной техники предъявляют к микрочипам гораздо более высокие требования, чем к настольным процессорам. Так, мобильные чипы не должны потреблять много энергии, иначе аккумулятор разрядится уже через несколько часов. Кроме того, смартфон или планшетный ПК не допускают установку активного охлаждения (кулера), поскольку имеют слишком тонкий корпус. Посему производители волей-неволей должны выпускать такие чипы, которые выделяют мало тепла: толщина токопроводящих соединений в мобильных кристаллах постоянно уменьшается. Это, в свою очередь, благоприятно сказывается на производительности, поскольку на кристалле удается разместить больше транзисторов. Кроме того, миниатюрные полупроводниковые элементы пропускают меньший ток, в результате меньше энергии преобразуется в тепло. Вот красноречивый пример стремительного развития технологий: ширина токопроводящих дорожек процессора Snapdragon S1 QSD8650 от Qualcomm, представленного в 2008 году, составляла 65 нм. У его преемника Snapdragon S2 (2010 год) ширина соединений доведена уже до 45 нм, благодаря чему этот процессор потребляет почти на 30% меньше энергии. Кстати говоря, энергопотребление практически не зависит от количества встроенных ядер. Это можно пояснить так: одноядерный процессор при воспроизведении HD-видео работает на максимальной тактовой частоте (например, на 1 ГГц), двухъядерному процессору достаточно для этого 500 МГц. А при работе на низкой частоте современные процессоры способны автоматически снижать рабочее напряжение. Как результат новейшие двухъядерные процессоры с тактовой частотой 500 МГц выполняют любые операции намного быстрее, потребляя при этом приблизительно столько же энергии, что и одноядерные гигагерцевые микрочипы. [1] Здесь действует непреложное правило: чем дороже планшетный ПК или смартфон, тем лучше (мощнее, функциональнее) его процессор. [1] Начальный класс (от 5 тыс. руб. до 10 тыс. руб.). В таких устройствах, как смартфон Р350 Optimus Me от LG или планшет ViewPad 7 от ViewSonic, используются одноядерные процессоры, работающие на частоте от 500 до 800 МГц. Микрочипы подобных моделей изготовлены еще по старому техпроцессу 65 нм и оснащены слабыми графическими чипами, например, Adreno 200. Средний класс (от 10 тыс. руб. до 15 тыс. руб.). К этой категории относится, к примеру смартфон GT-I9000 Galaxy S от Samsung, который оснащен одноядерным процессором, работающим на частоте 1 ГГц. А вот в планшетном ПК Dell Streak 7 установлен уже двухъядерный процессор NVIDIA Tegra 2 (тактовая частота – 1 ГГц на каждом ядре). В качестве графических решений в устройствах этого класса используются достаточно мощные чипы, например, PowerVR SGX540 или GeForce ULP от компании NVIDIA. Топ-класс (от 15 тыс. руб.). К топовому классу относятся iPhone 4S и планшет iPad 2 от Apple, а также ViewPad Х7 от компании ViewSonic. Все подобные устройства оснащены двухъядерными процессорами, работающими на тактовой частоте 1 ГГц и выше. За вывод изображения на экран монитора отвечает мощный графический чип, например, PowerVR SGX543MP2. Кто производит мобильные процессорыМобильные процессоры состоят из компонентов разных производителей. Главный элемент почти всех моделей – это центральный процессор на архитектуре ARM. А такие монстры, как Apple или NVIDIA, дополняют их соответствующими графическими и аудиопроцессорами, разрабатывают дизайн всего чипа и поручают конечное изготовление другим компаниям. На мобильном рынке до сих пор доминируют две СИЛЫ: Samsung, выпускающий чипы Exynos для собственных смартфонов Galaxy и планшетных ПК, а также А5 для iPad 2 и iPhone 4S, и компания TSMC, которая производит процессоры для Qualcomm, NVIDIA и Marvell. Компании Intel и AMD, известные своими настольными чипами, на рынке мобильных процессоров представлены в незначительной степени. И хотя они тоже изготавливают мобильные чипы, эти изделия не подходят для мобильных устройств под управлением Android или iOS. В некоторых планшетах, работающих под Windows 7, можно найти процессоры Intel Core і, пример тому – ASUS Еее Slate. То же самое относится и к процессорам Fusion от AMD: и здесь, хотя и редко, встречаются модели под управлением Windows 7, оснащенные этим чипом, например, Acer Iconia W500. Однако планшетные ПК с этой операционной системой используются, как правило, только в корпоративной среде. В настоящее время оба чипмейкера не имеют в своем арсенале подходящих процессоров для смартфонов, но в 2012 году Intel намерена устранить этот изъян, представив новинку под названием Medfield. Компания же AMD пока не планирует залезать на чужое поле, ограничиваясь производством процессоров для планшетов под управлением Windows: так, новый двухъядерный Z-03 работает на тактовой частоте 1 ГГц и имеет встроенный графический чип Radeon HD 6250. По имеющимся данным, Z-03 будет доступен к моменту выхода операционной системы Windows 8. [1] 10 самых мощных мобильных процессоровSamsung Exynos 8 Octa 8890 [3]  Рисунок 1 – процессор Samsung Exynos 8 Octa 8890 Год выпуска: 2016 Техпроцесс: 14 нм Архитектура: Samsung Exynos M1 + ARM Cortex-A53 (ARMv8-A) Видеоускоритель: Mali-T880, 12 ядер, 650 МГц Наиболее популярные смартфоны: Samsung Galaxy S7, Samsung Galaxy S7 Edge, Samsung Galaxy Golden 4
Таблица 1 – достоинства и недостатки мобильного процессора Samsung Exynos 8 Octa 8890 Qualcomm Snapdragon 820 MSM8996 [3]  Рисунок 2 – процессор Qualcomm Snapdragon 820 MSM8996 Год выпуска: 2015 Техпроцесс: 14 нм FinFET Архитектура: Qualcomm Kryo Видеоускоритель: Adreno 530, 624 МГц Наиболее популярные смартфоны: Motorola Moto Z Force, HP Elite X3, ASUS ZenFone 3, HTC 10, Samsung Galaxy S7, Samsung Galaxy S7 Edge, Sony Xperia X Performance, Sony Xperia XR, Xiaomi Mi5 Pro, ZTE Nubia Z11
Таблица 2 – достоинства и недостатки мобильного процессора Qualcomm Snapdragon 820 MSM8996 HiSilicon Kirin 955 [3] |