Верить ли синтетическим тестам?
Любой профессиональный обзор того или иного смартфона обязательно содержит данные популярных бенчмарков для определения мощности чипсета: AnTuTu или GeekBench. Пользователь уверен: чем выше цифры в отчете, тем лучше телефон, который он для себя выбрал. Однако стоит помнить, что итоговое число, которое выдает бенчмарк состоит, как из реальных цифр (скорость записи, максимальная частота), так и из, что называется, притянутых за уши, например, скорости работы с 3D картинкой.
Показатели синтетических тестов лучше всего проверять в реальных условиях: запустить игру на высоких настройках, открыть сразу несколько приложений и так далее.
Насколько серьезны риски для разных процессоров?
Самая громкая история с уязвимостью пользовательских данных – это как раз Meltdown и Spectre, о которых стало известно в начале 2018 года.
Если говорить упрощенно, то уязвимость связана с желанием повысить производительность процессоров для конечных пользователей. В обычной ситуации программы выполняются как последовательность инструкций для процессора, причем в строго определенном порядке. Но чтобы ускорить выполнение программы, производители процессоров AMD, Intel, IBM и чипов с архитектурой ARM добавляют специальные блоки, которые пытаются предугадать действия программы и заранее выполнить операцию.
Эти блоки меняют порядок исполнения инструкций, но если блок не «угадывает» дальнейшее действие программы, то результат произведенных действий удаляется. Но, как выяснили исследователи, удаляются не все действия. И злоумышленник может получить данные одной программы, пользуясь другой – ориентируясь на косвенные признаки (например, время доступа) в ходе атаки. Соответственно, злоумышленник в теории может получить доступ к критичным для пользователя данным.
В данном случае уязвимость выявили исследователи, и она говорит скорее о гипотетической возможности злоумышленника получить доступ к клиентским данным. Уязвимость Meltdown «закрыли», исправив их на программном уровне в операционных системах (полностью отделив код прикладных приложений от ядра ОС). В результате производительность процессоров снизилась – в ряде случаев до 30%. А исправить Spectre оказалось еще сложнее – для этого придется внедрять новые инструкции во все программы буквально в ручном режиме.
Пока уязвимости Meltdown и Spectre не стали причиной ни одного взлома данных пользователей злоумышленниками – но, как показывает прошлый опыт, это может быть вопросом времени. Но насколько серьезны риски того, что некий злоумышленник получит доступ к данным конкретного пользователя через уязвимости в процессорах?
В теории это возможно, рассказали нам исследователи безопасности компании Digital Security. По словам представителей компании, примером такой технологии может служить Intel AMT – она доступна на процессорах с технологией vPro. С помощью этой технологии компании экономят огромные ресурсы на обслуживании и администрировании информационных систем. В частности, технология может удаленно включать, выключать и перезагружать технику, управлять мышью и клавиатурой, получать доступ к аудио- и выдеовыходам, обновлять ПО и даже фильтровать трафик.
Что же касается вероятности взлома такой системы, в Digital Security считают ее крайне низкой – производители процессоров переживают за свою репутацию, поэтому не допустят даже намека на несанкционированный доступ к данным клиентов.
При этом подобные технологии рассчитаны преимущественно на корпоративных пользователей, говорит представитель координационного центра RIPE NCC Максим Буртиков. По словам эксперта, на Intel эта технология платная, и полный функционал получают корпоративные клиенты. С ней пользователи получают доступ к данным через хардверные (то есть, аппаратные) механизмы
Это важно, когда программа или ОС не отвечает, а на компьютере хранятся важные данные
Чтобы защитить данные от посягательств посторонних лиц, в Intel используют TLS для обеспечения безопасности «общения» между чипсетом и консолью управления. А все попытки взломать такой механизм – лишь результат исследований специалистов по информационной безопасности.
Итак, новые поколения процессоров более производительны при тех же частотах потому что:
- Новый технологический процесс позволяет уменьшить тепловыделение, благодаря чему процессоры дольше могут работать на максимальных частотах.
- Увеличение количества ядер, благодаря чему увеличивается скорость за счёт параллельных вычислений.
- Добавляются новые комплексные инструкции процессора, увеличивающие его эффективность.
- Увеличение кэшей памяти, благодаря чему уменьшается задержка при получении данных для обработки.
- Меняется архитектура, логика обработки данных, становясь более эффективной.
- Контроллеры, мосты, дорожки становятся частью ЦП, что уменьшает задержку обмена данных.
- Другие устройства (оперативная память, видео карты, твердотельные диски) становятся быстрее, благодаря чему уменьшается время задержки поступления данных в процессор. То есть «Данные быстрее поступили» = «Результат вычисления готов быстрее».
Фактор шестой: оптимизация и использование доступных ресурсов
Оптимизация — важнейшая составляющая производительности. Традиционно у Apple с оптимизацией все было или идеально, или образцово (пользователи, которые жалуются на упавшую производительность старых устройств, обновившихся до последней версии iOS, просто не понимают, какой ад был бы на таком слабом железе, если бы на нем запустили Android). А вот у Android с оптимизацией все… пестро. Разнообразно. Можно сказать — феерично.
Чаще всего достаточно быстро на свежем железе работают чистые сборки Android — такие, что используются в смартфонах Google Nexus и Pixel, устройствах Motorola и Nokia. Но даже и здесь не все хорошо: например, в смартфоне Google (Motorola) Nexus 6 были совершенно потрясающие воображение проблемы со скоростью доступа к накопителю, возникшие из-за безграмотной реализации шифрования (разработчики Google не справились с аппаратным ускорителем криптографических операций процессора Snapdragon 805, после чего заявили, что «программная реализация лучше»). Вот в этой статье мы подробно проанализировали скорость чтения и записи зашифрованных данных смартфоном Nexus 6, сравнив ее со скоростью аналогичных операций в iPhone 5s. Вот цифры:
- Nexus 6, последовательное чтение, незашифрованные данные: 131,65 Мбайт/с;
- Nexus 6, последовательное чтение, зашифрованные данные: 25,17 Мбайт/с (39 Мбайт/с в обновлении до Android 7);
- iPhone 5s, последовательное чтение, зашифрованные данные: 183 Мбайт/с.
Впечатляет? При похожих аппаратных характеристиках разработчики Google (Google, а не криворуких OEM!) умудрились в референсном устройстве, которое должно было продвигать безопасное шифрование в массы, сделать такой вот ляп. Будешь ли ты удивлен, узнав, что и у других производителей с оптимизацией могут возникать проблемы? И они возникают. Так, оснащенный по максимуму HTC U Ultra (Snapdragon 821) умудряется подтормаживать и перегреваться при самых рутинных операциях; такое впечатление, что процессор выполняет как минимум вдвое больше вычислений, чем должен. Ну а о смартфонах Samsung, которые ухитряются подтормаживать по мелочам даже на самом мощном доступном железе, даже и говорить подробно не стоит.
Скрытые настройки
В конце списка меню настроек есть графа “О телефоне”. Нажав 4…7 раз на кнопку “Версия Андроид”, пользователь «превращается в разработчика», а точнее получает доступ к специальному разделу настроек, которые позволяют более тонко отладить некоторые функции, которые ранее были скрыты от глаз. Среди них находятся такие, как отладка по USB, а также отключение анимации и другие, которые мы перечислим немного ниже. Это полезная фича для желающих разнообразить использование гаджета, однако бездумно клацать на всё подряд лучше не стоит, благо и сам смартфон в краткой форме предоставит вам описание того или иного пункта, прежде, чем вы сможете проверить их работу в действии.
Какой процессор лучше?
Прежде всего, нужно обращать внимание на несколько параметров. Количество ядер
Многоядерность означает, что смартфон использует более одного ядра и способен эффективно «разделять» их и доступную мощность для выполнения определенных задач в отдельных приложениях. Благодаря этому не все сразу загружены, что сказывается на плавности работы с устройством
Количество ядер. Многоядерность означает, что смартфон использует более одного ядра и способен эффективно «разделять» их и доступную мощность для выполнения определенных задач в отдельных приложениях. Благодаря этому не все сразу загружены, что сказывается на плавности работы с устройством.
Тип ядер. Во многих телефонах мы имеем дело с их комбинацией.
Стоит отметить, что некоторые компании используют собственные решения, например, Samsung. И хотя производители редко предоставляют подробную информацию о типе в характеристиках, поискать данные об этом все-таки нужно.
Тактовая частота. Почему так важна информация о типах ядер, используемых в ЦП? Потому что они указывают на свою производительность, то есть тактовую частоту. Здесь следует подчеркнуть, что производители не указывают подробности, и в характеристиках мы видим только минимальное и максимальное значение.
Примером служит система Snapdragon 710, которую сейчас можно найти в основном в смартфонах средней ценовой категории. Этот 8-ядерный ЦП содержит 6 ядер Cortex-A55 и 2 ядра Cortex-A75. В первом случае мы имеем дело с низковольтными ядрами с тактовой частотой 1,7 ГГц. A75 отличаются гораздо большей мощностью и тактовой частотой 2,2 ГГц. Тогда как в характеристиках смартфонов, оснащенных Snapdragon 710, мы можем найти информацию только о максимальной тактовой частоте, то есть 2,2 ГГц. Об этом стоит помнить при сравнении отдельных конфигураций между собой.
Технологический процесс. Это означает энергоэффективность – потребление энергии. Чем новее техпроцесс, тем лучше
Обратите внимание, что более новые версии отмечены меньшим значением. Так что 14 нм оказывается лучше 16 нм
Техпроцесс влияет на охлаждение. Даже самый быстрый ЦП в смартфоне может оказаться бесполезным, если он не использует свою энергию должным образом.
Графический блок. Как уже упоминалось, SoC также состоит из графического блока, производительность которого выражается в поддержке игр.
Так что хорошо бы проверить, какие компоненты использует ЦП. Вышеупомянутая система Snapdragon 710 имеет графический блок Qualcomm Adreno 616.
Сокет или тип разъема процессора
Процессор устанавливается в специальный раздел на материнской плате – гнездо или, как его называют, Socket (сокет). Условно можно сказать, что это срок жизни Вашей платформы или потенциал возможного развития на будущее. Номер сокета, т.е. его модель (например, Socket 775) должен совпадать с номером сокета на мат.плате, иначе установить процессор на неё не получится.
Очень часто можно столкнуться с ситуацией, когда люди пытаются сэкономить на разъеме процессора, т.е. они изначально покупают морально устаревший процессор и мат.плату, вышедшие в тираж уже довольно давно. Это плохо тем, что как только появятся новые стандарты и новый тип разъема, то, скорее всего, под старый уже не будут выпускать новые, более мощные процессоры, т.е. Вы будете ограничены в возможности апгрейда компьютера и при желании его улучшить придется менять не только процессор, но и мат.плату.
Примечание:
Сокет процессора и сокет материнской платы должны совпадать, иначе просто ничего работать не будет.
Впрочем, не всё всегда так критично, ибо, например, у AMD более гибкая политика в отношении этого вопроса. Компания даёт возможность провести безболезненный для кошелька апгрейд путем поддержки совместимости новых платформ со старыми. У каждого производителя имеются свои типы сокетов. Основными из новых и условно-новых, скажем, для Intel считаются LGA 2011, LGA 1155, LGA 775 и LGA 1156, причем два последние уже практически «канули в лету». У AMD самыми ходовыми являются разъемы AM3, Socket AM3+ и Socket FM1.
Самый простой способ отличить процессор Intel от AMD – это посмотреть на них и запомнить, что изделия от AMD всегда имеют на задней поверхности множество штырьков-контактов, с помощью которых они и вставляются в разъем материнской платы. Intel же с некоторых пор, в свою очередь, использует другое решение – контактные ножки находятся внутри разъема самой материнской платы.
Вывод. Какой процессор выбрать исходя из этого? Сокет процессора и материнской платы должны совпадать или быть обратно совместимы.
Фактор третий: вопрос размера
Рассмотрим таблицу, в которой сравниваются два последних поколения процессоров Apple и Qualcomm.
| Процессор | A10 Fusion | A11 Bionic | Snapdragon 820 | Snapdragon 835 |
|---|---|---|---|---|
| Техпроцесс | 16 нм | 10 нм | 14 нм | 10 нм |
| CPU | 64-bit Quad-core, 2 Hurricane 2,34 ГГц + 2 Zephyr | 64-bit Hexa-core, 2 Monsoon + 4 Mistral | 64-bit Quad-core, 2 Kryo 1,59 ГГц + 2 Kryo 2,15 ГГц | 64-bit Octa-core, 4 Kryo 280 2,45 ГГц + 4 Kryo 2801,9 ГГц |
| Управление ядрами | По кластерам | По ядрам | По ядрам | По ядрам |
| GPU | 6 core | 3 core | Adreno 530 | Adreno 540 |
| Geekbench однопоточный | 3438 | 4216 | 1698 | 1868 |
| Geekbench многопоточный | 5769 | 10118 | 3996 | 6227 |
Данные с сайта Geekbench
Что мы видим из этой таблицы? Легко заметить, что производительность в расчете на одно ядро в процессорах Apple в два с лишним раза превосходит решения Qualcomm, да и многопоточная производительность актуальных поколений процессоров отличается практически в полтора раза. Почему так получается? Ответ можно попробовать найти в следующей табличке.
| Процессор | A10 Fusion | A11 Bionic | Snapdragon 820 | Snapdragon 835 |
|---|---|---|---|---|
| Техпроцесс | 16 нм | 10 нм | 14 нм | 10 нм |
| Площадь чипа | 125 мм2 | 87,66 мм2 | 113,7 мм2 | 72,3 мм2 |
Если отбросить пару процессоров A10 Fusion / Snapdragon 820, в которых используются разные технологические процессы, можно сравнить площадь чипов A11 Bionic и Snapdragon 835. Площадь поверхности чипа от Apple в 1,2 раза превышает площадь решения Qualcomm. Что это означает на практике? Возможность использовать больше транзисторов, более продвинутую архитектуру ядер. В частности, исследователи обнаружили, что в A11 Bionic «слабые» процессорные ядра в несколько раз крупнее малых ядер A53 (простите — Kryo 280), использующихся в Snapdragon 835. Это означает, что даже «малые» ядра A11 Bionic поддерживают внеочередное исполнение команд, что позволяет получить большую производительность на такт в сравнении с прямолинейными ядрами А53.
Площадь процессора напрямую влияет на его цену. Чем больше площадь (при использовании одного техпроцесса), тем выше себестоимость. Что подводит нас к очередному фактору: стоимости процессора для производителя.
Система на чипе — сердце вашего смартфона
Подобная схема объединения важных компонентов на одной печатной плате значительно помогает в удешевление производства смартфона, а также способствует наилучшему энергопотреблению. К процессору (SoC) впоследствии подключаются остальные компоненты смартфона.
Приведу небольшой список модулей, которые установлены в системе на кристалле.
- Центральный процессор (ЦП) — «сердце» SoC. Выполняет основные инструкции и алгоритмы операционной системы и приложений
- Графический процессор (GPU) — выполняет задачи, связанные с графикой, отрисовка графической оболочки операционной системы, пользовательский интерфейс в приложениях, а также обрабатывают 2D и 3D графику.
- Блок обработки изображений (ISP) — преобразует данные полученные с камеры смартфона в фотографии и видео.
- Цифровой сигнальный процессор (DSP) — выполняет более сложные математические функции, чем центральный процессор. Производит распаковку музыкальных файлов и анализ данных датчика гироскопа.
- Блок нейронной обработки (NPU) — широко применяемый модуль, используемый в смартфонах среднего и высшего сегмента. Служит для аппаратного ускорения работы алгоритмов нейронных сетей, компьютерного зрения, распознавания по голосу, машинного обучения и других методов искусственного интеллекта.
- Видеокодер / декодер — обеспечивает энергоэффективное преобразование видеофайлов и форматов.
- Модемы — преобразует беспроводные сигналы в данные, понятные вашему телефону. Компоненты включают модемы сотовой связи, WiFi и Bluetooth.
Также важно знать, что система на чипе, как и любой другой чип производится по определенному техпроцессу. Техпроцесс — это технологический процесс изготовления полупроводниковых материалов
Совершенствование технологии позволяет улучшить характеристики полупроводников (размеры, энергопотребление, рабочие частоты, стоимость).
На сегодняшний день, мобильные процессоры построенные на архитектуре ARM, выполнены по 7-нм техпроцессу, но уже сейчас ведется освоение производства полупроводников по 5-нм техпроцессу.
Процессор — за что он отвечает и для чего нужен
Центральный процессор или же система на чипе в простонародье называют просто процессором. Он разработан и спроектирован так, чтобы выполнять гибкий круг задач. Процессор в первую очередь отвечает за работу системы Android и приложений внутри ОС.
Кроме того, он отвечает за синхронную работу других чипов на печатной плате. ЦП на борту для обработки данных имеет блоки прогнозирования, регистров и исполнительных блоков. Грубо говоря они отвечают за просчет сложных математических алгоритмов. Регистры содержат биты данных или указатели на память, часто в 64-битных форматах данных.
Мобильные процессоры сейчас по большей части построены на архитектуре ARM, эта платформа сейчас занимает огромный рынок и семимильными шагами вытесняет архитектуру x86. Всеми известная компания Apple уже вовсю начинает переход на своих знаменитых компьютерах Mac и ультрабуков MacBook на собственные процессоры Apple Silicone, которые в свою очередь основаны на ARM архитектуре.
Процессоры на архитектуре ARM на данный момент выпускаются либо с восемью ядрами, из которых чаще всего два производительных и шесть энергоэффективных ядер, предназначенных для повседневных задач. Например в Snapdragon 865 используется схема 1+3+4, из которых первое ядро Cortex-A77 на частоте 2.84 ГГц, три ядра Cortex-A77 на частоте 2.42 ГГц и четыре ядра Cortex-A55 на частоте 1.8 ГГц. В обновленной версии Snapdragon 865+ инженерам удалось достигнуть 3,4 ГГц на старшем ядре.
Что влияет на время работы смартфона
Помните старые добрые времена, когда вы заряжали аккумулятор мобильного телефона всего лишь один раз в три дня? Сегодня такого не бывает. Газета The Washington Post изучила 13 смартфонов и протестировала качество их батарей, чтобы ответить на главный вопрос — соответствуют ли они обещаниям производителей.
Было установлено, что гарантии производителей относительно целого дня работы на одной зарядке для таких смартфонов, как iPhone XR и Samsung Note 9, не выполняются — батареи смогли продержаться только 12 часов в режиме воспроизведения видео.
Размер дисплея существенно влияет на время работы аккумуляторов. Из-за большой площади дисплея смартфон требует больше энергии, особенно при высокой яркости. Дополнительно есть миллионы приложений, которые могут потреблять много энергии батареи, даже если вы этого не замечаете. Кроме того, на энергопотребление сильно влияет начинка смартфона — наиболее энергоэффективными считаются процессоры Snapdragon из средней и топовой линеек.
Для чего нужны блоки нейронной обработки
Блоки нейронной обработки уже вовсю внедряют в системы на чипах. Нейронные процессоры служат для обработки математических алгоритмов, расчетов и служат для работы нейронный сетей. NPU разработаны так, чтобы выполнять задачи связанные нейронными сетями намного быстрее чем классический ЦП. Они используют собственную память, не обращаясь в оперативную, для того чтобы ускорить выполнение работы.
Во-первых, нейронные сети в смартфонах используются для обучения операционной системы, ОС учится запоминая поведение (использование смартфона) пользователя. Смартфон учится, запоминая ваше поведение, какие приложения вы используете, как часто вы запускаете ту или иную программу. Во-вторых, машинное обучение используется для достижения лучшего качества фотографии. Это еще одна причина по которой флагманы Huawei стали так круто фотографировать, все благодаря прокаченному NPU в Kirin 990.
Очистить кеш память Андроид
Кеш — это данные приложений, которые помогают быстрей загружаться — тем самым ускоряя работу Андроид. Браузер может кешировать изображения часто посещаемых вами сайтов, из-за чего ему не нужно загружать их каждый раз, когда вы заходите на такие сайты.
Кешированные данные должны делать телефон быстрей. Но они могут также и негативно влиять на скорость Андроид, если кеш становиться раздутым (не говоря уже о том, что он пожирает место на устройстве). У тех приложений, где кеш стал неприемлемо большим, его можно удалить, зайдя в «Настройки» → «Приложения» → выберите приложение → «Память» → «Очистить кеш».
Заметка: Подробнее о том, как и когда, очищать кеш на телефонах Андроид, вы можете узнать на странице: Как очистить кэш на Андроиде.
Если вы не ходите или боитесь в ручную чистить кеш, может воспользоваться специальным приложением, например CCleaner.
Developer:
Price:
To be announced
Но сначала разберемся с диодом
Вдыхаем!
Кремний (он же Si – «silicium» в таблице Менделеева) относится к категории полупроводников, а значит он, с одной стороны, пропускает ток лучше диэлектрика, с другой, – делает это хуже, чем металл.
Хочется нам того или нет, но для понимания работы и дальнейшей история развития процессоров придется окунуться в строение одного атома кремния. Не бойтесь, сделаем это кратко и очень понятно.
У атома кремния есть четыре электрона, благодаря которым он образует связи (а если быть точным – ковалентные связи) с такими же близлежащими тремя атомами, формируя кристаллическую решетку. Пока большинство электронов находятся в связи, незначительная их часть способна двигаться через кристаллическую решетку. Именно из-за такого частичного перехода электронов кремний отнесли к полупроводникам.
Но столь слабое движение электронов не позволило бы использовать транзистор на практике, поэтому ученые решили повысить производительность транзисторов за счет легирования, а проще говоря – дополнения кристаллической решетки кремния атомами элементов с характерным размещением электронов.
Так стали использовать 5-валентную примесь фосфора, за счет чего получили транзисторы n-типа. Наличие дополнительного электрона позволило ускорить их движение, повысив пропуск тока.
При легировании транзисторов p-типа таким катализатором стал бор, в который входят три электрона. Из-за отсутствия одного электрона, в кристаллической решетке возникают дырки (выполняют роль положительного заряда), но за счет того, что электроны способны заполнять эти дырки, проводимость кремния повышается в разы.
Предположим, мы взяли кремниевую пластину и легировали одну ее часть при помощи примеси p-типа, а другую – при помощи n-типа. Так мы получили диод – базовый элемент транзистора.
Теперь электроны, находящиеся в n-части, будут стремится перейти в дырки, расположенные в p-части. При этом n-сторона будет иметь незначительный отрицательный, а p-сторона – положительный заряды. Образованное в результате этого «тяготения» электрическое поле –барьер, будет препятствовать дальнейшему перемещению электронов.
Если к диоду подключить источник питания таким образом, чтобы «–» касался p-стороны пластины, а «+» – n-стороны, протекание тока будет невозможно из-за того, что дырки притянутся в минусовому контакту источника питания, а электроны – к плюсовому, и связь между электронами p и n стороны будет утеряна за счет расширения объединенного слоя.
Но если подключить питание с достаточным напряжением наоборот, т.е. «+» от источника к p-стороне, а «–» – к n-стороне, размещенные на n-стороне электроны будут отталкиваться отрицательным полюсом и выталкиваться на p-сторону, занимая дырки в p-области.
Но теперь электроны притягивает к положительному полюсу источника питания и они продолжаются перемещаться по p-дыркам. Это явление назвали прямым смещением диода.
