Zašto je CPU na telefonu sporiji od onog desktop računaru?

Procesori koji se ugrađuju u pametne telefone su sve brži i brži, no hoće li ikada dostići brzine onih procesora koji se ugrađuju u računare?

Pametni telefon u vašem džepu su moćni. Mnogo moćniji nego neki serveri koji su se koristili prije mnogo godina, a moćniji i nego neka moderni računari danas. Zanimljivo je da vaš telefon danas ima više procesorske snage nego NASA-in računar koje je 1969. godine poslalo astronaute na mjesec i nazad.

Ali mikroprocesori koji se koriste u današnjim pametnim telefonima još uvijek kaskaju za onima koji se ugrađuju u računare. Pitanje koje se nameće je – je li to ista tehnologija? Na to pitanje ćemo probati odgovoriti u nastavku teksta, piše pcchip.hr.

Procesori pametnih telefona vs. procesori desktop računara

Većina procesora ima slična imena i brojeve, ali najčešće dolaze u dvije varijante: “mobile” i “desktop”.

Mobilni mikroprocesori koriste više-manje sličnu terminologiju kao i procesori za desktop računare, ali ima određenih razlika. Nadalje, “mobile” nije dobar termin jer pokriva spektar od više uređaja. Mobilni procesori se ugrađuju u tablete, IoT uređaje, laptope i mnoge druge.

Različiti proizvođači ovih čipova imaju proizvode za različite uređaje i ponuda im je prilično raznolika. Razvijaju čipove za različite uređaje i hardvere. Zanimljivo je da dva velika igrača s ovog područja – Intel i AMD – nemaju veliki udio na području mobilnih procesora. Obje kompanije su prodale svoje divizije koje su proizvodile mikroprocesore za mobitele kompanijama poput Qualcomma, Applea, Samsunga …

Ali, postoje trenutno neke glasine da bi AMD mogao proizvoditi određene čipove za 5G uređaje (pametne telefone), ali o tome sada nećemo pisati jer još uvijek nema nikakve potvrde.

Ono što morate znati je da se procesori dijele, kao što smo rekli, na mobilne i one za desktop računare.

Razlike u mobilnim i desktop procesorima

Postoje tri glavne razlike u mobilnim i desktop procesorima. To su:

• CPU arhitektura
• “Instrukcijski set”
• Snaga i zagrijavanje

1) CPU arhitektura

Kada govorimo o desktop CPU-u, tada se referenciramo na pojedinačnu hardversku komponentu. CPU, odnosno procesor, je “mozak” računara. Kada govorimo o procesoru u mobitelu, tada govorimo o SoC arhitekturi. SoC je skraćenica za “System on a Chip”. Kakva je onda razlika?

U biti, SoC je jedan chip koji dolazi u više veličina, a na sebi sadrži CPU, GPU (grafički procesor, koji je u desktop računarima odvojena komponenta), radio, različite senzore, sigurnosni sistem, te specifične mogućnosti za uređaj. Proizvođači mobilnih procesora hrpu komponenti “zapakiraju” u jedan čip koji se onda koristi u mobitelu. Recimo, ovo dolje je slika Samsung Galaxy S20 Exynos 990 SoC-a:

Ove komponente zahtijevaju dosta snage da bi dobro radile, no o tome nešto kasnije. Samo imajte još na umu da su ove komponente na desktop računarima “razdvojene”. Barem u određenoj mjeri.

Zaključak: CPU za desktop je jedna komponenta, CPU za mobitele sadrži hrpu komponenti u jednom čipu (SoC).

2) Instrukcijski set: ARM vs. X86

Drugi aspekt koji trebate uzeti u obzir je cjelokupni dizajn CPU-a. Intel licencira svoj x86 dizajn procesora drugim kompanijama poput AMD-a i VIA Technologies. AMD je vrlo poznata kompanija, a jeste li ikada čuli za VIA kompaniju?

Vjerovatno niste, ali nema veze. Intelov dizajn CPU-a dominira na tržištu desktop procesora. Taj isti dizajn je napravljen za high-end računalnu snagu i može procesuirati milijune instrukcija u djeliću sekunde. A pošto vaše desktop računar “vuče” struju direktno iz strujne mreže, CPU može raditi maksimalnom snagom što rezultira i dobrim rezultatima, odnosno računar radi jako brzo. Isto tako i jako se zagrijava!

Pametni telefoni su drugačiji. ARM dizajn je onaj koji koriste kompanije kao što su Qualcomm i Apple. Ti procesori balansiraju između snage i potrošnje baterije i zato su sporiji u odnosu na desktop procesore.

• ARM SoC CPU-i koriste tzv. RISC (Reduced Instruction Set Computing). RISC instrukcijski set je manji, zahtjeva manje energije za procesuiranje podataka i brzo se izvršava, te tako oslobađa resurse i dozvoljava pametnom telefonu da bude u “idle” stanju i ne troši bateriju.
• Intel x86 CPU-i koriste tzv. CISC (Complex Instruction Set Computing). CISC instrukcijski set je mnogo kompleksniji, duže se izvršava i može procesuirati mnogo podataka odjednom. Isto tako troši više energije za izvršavanje.

3) Snaga i zagrijavanje

Ako pogledate marketinšku stranu cijele te priče, vidjet ćete da se često procesori reklamiraju kao procesori s X jezgri i određenim taktom. Što više to bolje, zar ne? Ne baš uvijek. Odnosno to možda vrijedi za desktop procesore, no SoC čipovi koji se koriste u pametnim telefonima se tako ne gledaju. Niti se mogu direktno uspoređivati sa spomenutim desktop CPU-ima. Ono što je važno na pametnim telefonima je snaga i koliko se zagrijavaju.

Kada procesor radi, on generira toplinu. I to puno topline. Desktop računarima to nije problem jer imaju mjesta, te možete ugraditi ventilatore koji će tu toplinu “odvući” van kućišta, te hladnjake koji će preuzeti toplinu s CPU-a na sebe. Vaš pametni telefon nema tu mogućnost. Znate i sami koliko se telefoni mogu zagrijati kada ih držite u ruci i koristite više od 5 ili 10 minuta. Baš se znaju užariti, posebno u ljetnom periodu.

Proizvođači CPU-a za mobitele to znaju i zato limitiraju snagu procesora i koliko brzo on može raditi. To je jedini način da smanje zagrijavanje. Primjera radi – Intel i7 CPU proizvodi oko 65 watta topline, dok ARM-bazirani SoC čipovi proizvode 3 watta. To je otprilike 22 puta manje!

Teoretski bi i ARM procesori mogli raditi kao desktop procesori, ali bi se toliko zagrijali da vaš telefon, a posebno baterija, to ne bi mogli izdržati. U najboljem slučaju, telefon bi prestao raditi. U najgorem – baterija eksplodira i može vas prilično jako ozlijediti.

Hoće li mobilni procesori ikada stići desktop procesore?

Odgovor je – da. To se već dogodilo. Zadnja generacija pametnih telefona koristi procesore kao što su Qualcomm 865+ koji je predstavljen na IFA 2020. To je moćni procesor s 8 jezgri koje imaju maksimalni takt od 2.4 GHz. Samsungovi zadnji modeli koriste Exynos 1000 procesor koji također ima 8 jezgri s taktom od 2.73 GHz.

To su procesori koji se mogu mjeriti s određenim procesorima koji se koriste za desktop računala. Ali kao što smo napisali – oni moraju biti ograničeni. Kao prvo, moraju štedjeti bateriju, za razliku od računala koje je spojeno na struju. Moraju raditi smanjenom snagom da se ne bi zagrijavali, dok na desktop računalima to uopće nije ograničavajući faktor. Samim time, brzine procesora na mobitelima nikada neće biti velike kao na desktop računalima zbog ograničavajućih faktora koji to ne dozvoljavaju. Ali generalno – da toga nema, ti procesori bi stajali “rame uz rame”. Zato nemojte uspoređivati te procesore jer to nije moguće. Barem ne još.

Noob