Ноутбук vs. десктоп: четыре мобильных ядра и их производительность
В первой статье мини-цикла, посвященного прямому сравнению стационарных и портативных систем, мы сконцентрировались в основном на массовом сегменте последних, что вызвало справедливую критику читателей — полностью обойденными оказались старшие модели мобильных процессоров, а именно четырехъядерные Core i7 серии QM. В какой-то степени несправедливость была исправлена во второй статье, где мы попробовали полностью абстрагироваться от цен, протестировав экстремальный ноутбук. Выяснилось, что топовые мобильные GPU по-прежнему бледно выглядят на фоне массовых настольных решений, а вот про процессоры такого уже не скажешь: Intel Core i7-4930MX продемонстрировал более высокую производительность, нежели любые решения для массовой платформы предыдущего поколения, немного отстав лишь от топовых процессоров для LGA1150. Но это, повторимся, интересно лишь если полностью абстрагироваться от цены.
А если постараться не закрывать глаза на сей важный на практике критерий? Это неминуемо адресует нас к младшим четырехъядерным Mobile Core i7 (поскольку даже они уже стоят намного дороже, чем настольные модели того же семейства, не говоря уже о шустрых, но дешевых Core i5) и среднему сегменту мобильных GPU. C другой стороны, от графики мы все равно прорывов не ждем уже точно, а процессоры. Как мы уже писали, вот уже три поколения Core разрабатываются в первую очередь как ноутбучные процессоры, а настольные модификации получаются из них лишь постольку, поскольку. Соответственно, можно надеяться если не на паритет по производительности, то уж не настолько позорный разгром, какому подверглись двухъядерные Core i5-M среднего класса. Поэтому мы протестировали еще пару ноутбуков по полной версии методики, а сейчас займемся вдумчивым изучением полученных результатов. Но для начала — небольшой экскурс в историю.
Какой линейкой будем мерить
Сравнивать производительность будем в кроссплатформенном тесте Geekbench 5, эмулирующем работу реальных пользовательских задач типа архивации, шифрования. Насколько легитимно сопоставлять в нем разные платформы – хороший вопрос. Поднимем его чуть ниже. А сейчас лишь скажу, что создатели теста усиленно на это напирают:
Этим тестом пользуюсь периодически. Но результаты для данного поста взял из официальных чартов. В них создатели помещают усредненные значения из того, что попадает к ним в базу от пользователей. Чаще всего такие результаты оказываются слегка заниженными, ведь пользователи – не профессиональные тестеры. У них во время теста в фоне может работать какое-нибудь ПО, или включен режим энергосбережения. Впрочем, нас это не волнует. Крайние нижние значения там и так наверняка отбрасываются. Вдобавок у меня нет цели получить прецизионные данные. Достаточно обрисовать некую общую картину.
Архитектура процессоров: CISC, RISC, и в чем разница
Ключевое отличие между x86 и ARM кроется в разной архитектуре набора инструкций. По-английски — ISA, Instruction Set Architecture. В основе x86 изначально лежала технология CISC. Это расшифровывается как Complex Instruction Set Command — вычислительная машина со сложным набором инструкций. «Сложность» здесь в том, что в одну инструкцию для процессора может быть заложено сразу несколько действий.
Полвека назад, когда первые процессоры только появились, программисты писали код вручную (сейчас для этого есть компиляторы). Одну сложную команду на старом низкоуровневом языке программирования Assembler написать было гораздо проще, чем множество простых, досконально разъясняющих весь процесс. А еще сложная команда занимала меньше места, потому что код для нее был короче, чем несколько отдельных простых команд. Это было важно, потому что объем памяти в те времена был крайне ограничен, стоила она дорого и работала медленно. Заказчики от этого тоже выигрывали — под любой их запрос можно было придумать специальную команду.
Но вот архитектура самого процессора страдала. По мере развития микроэлектроники в чипах с CISC копились команды, которые использовались редко, но все еще были нужны для совместимости со старыми программами. При этом под них резервировалось пространство на кристалле (место, где расположены физические блоки процессора). Это привело к появлению альтернативной технологии RISC, что расшифровывается как Reduced Instruction Set Command — вычислительная машина с сокращенным набором инструкций. Именно она легла в основу процессоров ARM и дала им название: Advanced RISC Machines.
Здесь ставку сделали на простые и наиболее востребованные команды. Да, код поначалу писать было сложнее, поскольку он занимал больше места, но с появлением компиляторов это перестало быть значимым недостатком. Результат — экономия места на кристалле и, как следствие, сокращение нагрева и потребления энергии. Плюс множество других преимуществ.
Ядра бывают разные
Производители смартфонов используют ядра (архитектуру), разработанные в компании Arm. Дизайн чипов при этом проектируют отдельно: Apple делает свое, Samsung, Huawei, Qualcomm и MediaTek — свое.
Одно и то же ядро (например, Cortex-A77 — самый актуальный вариант) может работать на разной частоте в зависимости от устройства и собственной модификации. Ядра объединяют в кластеры — те самые «наборы».
От дизайна зависит, сколько может быть ядер в одном кластере. Общее количество ядер в одном процессоре Android-смартфона обычно составляет восемь (в самых свежих iPhone — шесть).
big.LITTLE, в свою очередь, расшифровывается просто: есть ядра более производительные (big) и менее производительные (little). Смартфон должен обеспечить плавное переключение на лету между кластерами в зависимости от задач, выполняемых мобильником. Это сложно и иногда работает со сбоями. Логика инженеров Apple и их возможности немного иные. Также есть и другие нюансы, объективно выделяющие «яблоко» из остальных (часто ли вы видели тормозящий iPhone?).
В качестве примера приведем флагманский процессор Snapdragon 855+ для Android-смартфонов. Он использует чип с одним высокопроизводительным ядром до 2,84 ГГц, двумя производительными до 2,42 ГГц, построенными на базе Cortex-A76 (они же кастомные Kryo 485 Gold и Kryo 485 Gold Prime), и четырьмя энергосберегающими до 1,8 ГГц на базе Cortex-A55 (Kryo 485 Silver). Итог — три кластера под разную интенсивность работы.
И, как мы видим, ядра, базируясь на одной архитектуре, имеют модификации, что отражается на их тактовой частоте.
Еще один момент: количество ядер не указывает прямо на производительность смартфона. Поэтому восемь слабых ядер уступят компоновке из четырех мощных и четырех малопроизводительных.
Важно также, как производитель позиционирует смартфон. Поэтому заморачиваться по поводу того, какой процессор установлен в свежем флагмане, особенно не стоит: наверняка там будет адекватное решение (актуально для зарекомендовавших себя брендов).
Сравнение мобильных процессоров среднего класса
В устройствах среднего класса вы также можете найти топовые процессоры, как Snapdragon 888.
Тем не менее если среднебюджетный телефон хорошо оптимизирован, имеет быструю оперативную и внутреннюю память, флагманский процессор не нужен. Ведь он значительно увеличит стоимость.
Даже требовательным людям обычно достаточно таких SoC, как Qualcomm Snapdragon 778G, 870, 860 или MediaTek Dimensity 920.
GeekBench 5 (чем больше результат, тем лучше)
Snapdragon 870 5G
Snapdragon 778G 5G
MediaTek Dimensity 920
Snapdragon 695 5G
Snapdragon 750G 5G
Snapdragon 765G 5G
На основании результатов теста GeekBench 5, можно провести быстрое сравнение мобильных процессоров для смартфонов среднего класса. Но помните, что это «синтетические» показатели. Немалую роль будет играть оптимизация ПО, скорость ОЗУ, внутренней памяти и другие факторы.
Почему смартфоны мешают росту производительности ПК?
Говоря о производительности смартфонов, ПК и консолей, стоит уточнить, что некий базовый минимум уже достигнут. Решительно на любом устройстве уже можно сыграть партию в шахматы, посмотреть кино в HD, послушать музыку без потери качества (форматы Lossless), с комфортом погулять по WEB-страницам и доблестно выступить в онлайн-холиваре за правое дело (всегда). Эти потребности уже давно перестали заставлять нагреваться заднюю крышку смартфона или бешено крутиться вентилятор в системном блоке. Единственная сфера, куда еще стоит стремиться, где есть что улучшать – это игры с элементами присутствия (настоящая физика внутриигровых объектов, виртуальная реальность, ИИ персонажей) и фотосъемка. Последний пункт будет окончательно решен с появлением пользовательских радиофотонных обозревателей пространства (РОФАР) лет через 40, а развитию игровой производительности мешает спрос.
Очень популярным примером негативного и корыстного вмешательства в эволюционные процессы является история игр серии Crysis. В те времена (2007 год) «младшими» устройствами, с которыми сравнивали флагманскую графику персонального компьютера, были консоли Xbox 360 от Microsoft и PlayStation 3 от Sony. Игра Crysis была одной из первых написанных на движке Cryengine 2, поддерживала 64-битные системы и DirectX 10. Увы, консоли того времени не могли обеспечить производительность, достаточную, чтобы соответствовать хотя бы минимальным требованиям для запуска таких игр. И именно в этот момент, мне кажется, и произошел надлом всей отрасли, когда финансовая заинтересованность победила естественный процесс эволюции и рост производительности всех пользовательских ЭВМ. Следующим решением, вызванным уже сугубо меркантильными интересами, стал выход игрового движка Cryengine 3, который, по признанию многих разработчиков, по своей сути был упрощенной, где-то даже «кастрированной» версией своего предшественника. Абсолютным позором стало событие выхода игры Crysis 2, написанной на движке Cryengine 3. По сравнению с первой игрой на момент выхода в продолжении была вырезана поддержка x64 и DirectX10, HD-текстуры, была сокращена дальность отрисовки объектов и даже сами игровые уровни стали меньше по площади. Было сделано все, чтобы игра смогла работать на консолях, устаревших к тому времени более чем полностью. Первый Crysis на консолях вышел почти одновременно со своим продолжением, в 2011 году, и тоже был переписан на Cryengine 3.
Несмотря ни на что, так называемая группа неустановленных лиц, называющая себя «консольщиками», доказывала всем и каждому, что на Xbox 360 Crysis выглядит даже лучше, чем на FHD-мониторе игрового ПК, но верить им нельзя. В качестве аргумента они любили приводить сравнение двух изображений, в которых FHD-разрешение скриншота ПК ужималось до родного рендера Xbox 360 1280х800 пикселей.
Случилась вышеуказанная «деградация» игровых стандартов в угоду консольной игровой индустрии, которая приносила в тот момент львиную долю доходов всего «игропрома». До тех печальных событий относительно производительности персональных компьютеров худо-бедно, но еще действовал закон Мура, их производительность удваивалась каждые два года или была близка к этому. Консольная индустрия нарушала этот ход вещей в силу долгой разработки новых устройств (комплектующие успевали устаревать к анонсу), в силу притяжения на свою сторону огромных капиталов, которые делали политику разработчиков консолей и игр решающей на всем рынке. Так было, пока место консолей по прибыльности не заняли смартфоны, а считать этот момент, наверное, правильно с 2011 года, с выхода и громкого провала игровой приставки PlayStation Vita.
С Android внутри Vita стала бы хитом на все времена
Если говорить о смартфонах, то мы не встретим в Google Play ни одного игрового приложения, которое хоть как-то могло бы конкурировать с консольными и компьютерными по качеству картинки. Да, на первый взгляд они выглядят сравнимо, но это вызвано маленькой диагональю экрана смартфона (и планшета), а поэтому мы не видим очень сильно упрощенную графику.
Меньшая диагональ экрана делает необязательным применение технологий сглаживания, мы не заметим «лесенку» на ГГ и окружающих объектах. Мы не заметим отсутствия HD-текстур в мобильной версии, ведь на таком удалении от «монитора» они все равно бы слились в серую «кашу». Равнозначно это касается качества отражений и теней, всех тех вещей, которые требуют роста производительности процессора и видеокарты вслед за ростом разрешения экрана. Анатомическим особенностям человека (размер кистей рук) и фокусу восторженных «консольщиков» с отображением FHD-картинки в HD-телевизоре обязаны мобильные игры современности своим успехом. Согласно отчету статистического агентства SUPERDATA, игровая отрасль в 2019 году заработала 120.1 миллиарда долларов США, из которых 64.4 миллиарда приходятся на мобильные игры, 29.6 миллиарда – на ПК-игры и только 15.4 миллиарда приходятся на консоли. Ответить на вопрос, почему потребитель предпочитает играть на смартфоне в простые «рогалики» и «шарики», а не в шикарные ААА-проекты, можно очень просто – это вопрос денег. Цена современного игрового ПК в полном понимании этого слова запросто может начинаться от 200 000 рублей, только за одну видеокарту придется выложить около 70-80 000 рублей (NVIDIA GeForce RTX 2080). Тогда как убивать врагов в PUBG Mobile на крохотном экране смартфона можно и за 5 500 рублей. Деньги пользователей перетекают в руки производителей смартфонов и разработчиков мобильных игр, а сидящие на полуголодном пайке Intel, AMD и Nvidia не могут уже удивлять мир каждые полгода.
Apple
Разрабатывать процессоры с собственной топологией компания Apple начала лишь в 2010 году, презентовав свой первый iPad. Модель процессора A4 построена на ядре ARM Cortex-A8 и стала началом всей линейки, которая продолжается до сегодняшнего дня. Кстати, в смартфонах первого поколения до iPhone 4 в Apple использовали микропроцессоры от Samsung.
С 2010 года Apple выпустили более 15 моделей в линейке, каждая последующая была усовершенствованием предыдущей и, как правило, устанавливалась в новой модели iPhone или iPad.
| Модель | Число транзисторов | Число ядер | Техпроцесс | Устройства |
| A4 | ? | 1 | 45 нм | iPadi, Phone 4, iPod touch 4G |
| A5 | ? | 2 | 45 и 32 нм | iPad 2, iPhone 4S, iPod Touch 5G, iPad Mini. |
| A5X | ? | 2 | 45 нм | iPad 3 |
| A6 | ? | 2 | 32 нм | iPhone 5, iPhone 5c |
| A6X | ? | 2 | 32 нм | iPad 4-generation |
| A7 | ≈ 1 млрд | 2 | 28 нм | iPhone 5S, iPad Air, iPad mini, iPad mini 3 |
| A8 | ≈ 2 млрд | 2 | 20 нм | iPhone 6 и 6 Plus, iPod touch 6G, iPad mini 4, HomePod |
| A8X | ≈ 3 млрд | 3 | 20 нм | iPad Air 2 |
| A9 | ≈ 2 млрд | 2 | 14 и 16 нм | iPhone 6S и 6S Plus, iPhone SE, iPad 5 |
| A9X | ? | 2 | 16 нм | iPad Pro |
| A10 | 3,28 млрд | 4 | 16 нм | iPhone 7 (Plus), iPad 6, iPad 7, iPod Touch 7 |
| A10X | ≈ 4 млрд | 6 | 10 нм | iPad Pro (10,5; 12,9) |
| A11 | 4,3 млрд | 6 | 10 нм | iPhone 8 (Plus), iPhone X |
| A12 | 6,9 млрд | 6 | 7 нм | iPhone XS, iPhone XS Max, iPhone XR |
| A12X | ≈ 10 млрд | 8 | 7 нм | iPad Pro (2018) |
| A12Z | ≈ 10 млрд | 8 | 7 нм | iPad Pro (2020) |
| A13 | 8,5 млрд | 6 | 7 нм | iPhone 11 (все), iPhone SE 2, iPad 9th Gen. |
| A14 | 11,8 млрд | 6 | 5 нм | iPad Air (4th Gen), iPhone 12 (все) |
| A15 | 13 млрд | 6 | 5 нм | iPad mini (6th Gen). iPhone 13 (все) |
Компания Apple была одной из первых, кто понял все преимущества RISC-архитектуры в мобильном сегменте. В паре с ОС собственной разработки инженерам удавалось выпускать одни из самых мощных моделей, которые на 50–100 % обгоняли по производительности топовые продукты других брендов.
В среднем с каждым новым поколением процессоров Apple удавалось наращивать производительность от 1,3 вплоть до 2 раз.
Более того, в определенных тестах процессоры серии A не уступают в производительности десктопным моделям, показывая схожие или даже лучшие результаты. Мощнейшим прорывом можно назвать Apple M1 — это система на кристалле ARM-архитектуры, которая используется уже не только в iPad Pro, но и в последних MacBook.
За графику в мобильных процессорах до A11 отвечали ускорители от PowerVR, а, начиная с A11, инженеры Apple ставили собственное GPU, но используя лицензированное ПО.
Компанию Apple без преувеличения можно назвать одним из лидеров в области мобильных процессоров. Многолетний опыт и подгонка «железа» под операционную систему позволяют получать высочайшие результаты. Однако процессоры от Apple устанавливаются исключительно в технику этого бренда.
Маркировка
Чтобы было проще сравнивать процессоры от Intel, стоит разбираться в их маркировке. Каждая модель имеет такой универсальный вид: iN-XMMMA. В этом случае бука i и N (цифра) обозначают серию. Например, i3 или i7. X указывает на поколение. Чем этот показатель больше, тем новее процессор. MMM — модель, A — особенность чипа.
К особенностям можно отнести наличие встроенной графики, возможность разгона, четырехъядерные модели, производительную графику, экстремальные варианты и пр.
В остальном же мобильные и десктопные процессоры одной модели могут незначительно отличаться друг от друга показателями частот и наличием технологий.
