Smarttelefonen i fickan är kraftfull. Den är kraftfullare än en stor mängd numera nedlagda superdatorer, och några moderna också. Ett annat lättillgängligt faktum är att “din mobiltelefon har mer datorkraft än hela NASA redan 1969 när den placerade två astronauter på månen.”
Men moderna smartphonemikroprocessorer ligger fortfarande efter den kraftfulla bearbetningen som finns på din bärbara eller stationära dator. Men är det inte samma teknik? Låt oss ta en titt på skillnaden mellan din smartphone och stationära processor.
Smartphone-processor vs. Desktop-processor
Siffrorna är lika, och namnen är också. Processorer finns i två klasser: mobil och stationär.
Mobila mikroprocessorer använder mycket av samma terminologi som sina skrivbordsmotsvarigheter, men de är olika. Dessutom är “mobil”-taggen lite missvisande eftersom den täcker ett så brett spektrum av enheter; smartphones, bärbara datorer, Internet of Things (IoT)-enheter och mer.
Olika tillverkare tillgodoser även mobil- och datormarknaden, med ytterligare fragmentering beroende på hårdvarutyp. Till exempel har de stora aktörerna på marknaden för stationära chip, Intel och AMD, inte så mycket att säga till om på marknaden för mikroprocessorer för smartphones. Båda tillverkarna sålde sina smartphoneavdelningar och beslutade sig för att inte konkurrera med Qualcomm, Apple, Samsung och andra jättar som tillverkar mobilchips.
Det finns rykten om ett AMD-smarttelefonchip för 5G-enheter, men dessa är fortfarande rykten i skrivande stund. För länge sedan drev Intel Atom-chips en handfull Asus Zenfone-modeller. Men till skillnad från AMD har Intel noll planer på att utvecklas för 5G-smarttelefonmarknaden.
Skillnader mellan mobil processor och stationär processor
Det finns några viktiga skillnader mellan smartphone-processorer och stationära processorer. Dessa fokuserar på:
CPU Architecture Instruction Set Arkitektur Power and Heat
Låt oss ta en titt på dessa processorskillnader mer i detalj.
1. CPU-arkitektur: System på ett chip
När vi talar om en stationär CPU hänvisar vi alltid till den specifika hårdvaran. En stationär CPU är datorns hjärna. När vi talar om en smartphone-CPU hänvisar termen “processor” närmare till arkitekturen System on a Chip (SoC). Så hur är de olika?
Jo, SoC är ett enda chip som kan variera i storlek, som rymmer en CPU, en GPU (en grafikprocessorenhet, en annan separat PC-komponent), olika radioapparater, sensorer, säkerhetslager och enhetsfunktioner. Tillverkare packar alla dessa funktioner i ett enda chip.
Följande bild visar Samsung Galaxy S20:s Exynos 990 SoC-funktioner.
Det är mycket slag, som kräver mycket kraft. Tänk nu på att alla dessa komponenter är separata hårdvarukomponenter på ett skrivbord, och vi kan gå vidare till nästa avsnitt.
2. Instruktionsuppsättningsarkitektur: ARM vs. X86
Den andra CPU-arkitekturen att överväga är den övergripande CPU-designen. Intel licenserar sin x86 CPU-design till AMD och VIA Technologies. AMD är välkända; har du någonsin hört talas om VIA?
Oavsett vilket dominerar Intel-designen marknaden för stationära processorer. x86-processorer är designade för avancerad beräkningskraft, som kan exekvera miljontals instruktioner. Och eftersom din stationära dator drar ström direkt från uttaget, kan CPU:n bli vild, vilket resulterar i kraftfullare maskiner (liksom mer värme!).
Smartphones är olika. ARM designar och licensierar de flesta smartphoneprocessorer till tillverkare som Qualcomm, Apple och så vidare. Men den viktigaste skillnaden är att veta att en ARM-smarttelefonmikroprocessordesign gynnar både prestanda och batteritid, snarare än den direkta kraften hos en stationär CPU. Här är varför.
ARM SoC-processorer använd det som kallas RISC (Reduced Instruction Set Computing). RISC-instruktionsuppsättningar är mindre, kräver mindre energi att bearbeta och slutförs snabbt, vilket frigör systemresurser eller låter enheten “idle” för att spara batteri. Intel x86 processorer använd vad som kallas Complex Instruction Set Computing (CISC). CISC-instruktionsuppsättningar är mycket mer komplexa och lägger ihop strängar som innehåller flera instruktioner.
Dessutom använder alla moderna processorer något som kallas mikrokod.
Mikrokod är den typ av intern CPU-kod som talar om för CPU:n vilka åtgärder som ska utföras, och bryter ner operationer i små instruktioner. Men mikrokod fungerar också annorlunda på RISC-processorer. Eftersom RISC-instruktioner redan är relativt små, går det snabbare att bryta ner dem i mindre mikrokodoperationer.
3. Kraft och värme
CPU-marknadsföring säger åt oss att titta på antalet kärnor och processorns klockhastighet. Men smartphone-processorvärdena skiljer sig åt på två sätt: För det första korrelerar de inte med datorprocessor-mätningar, och för det andra är de något missvisande på grund av detta. De numeriska värdena illustrerar inte den andra viktiga sidan av smartphone-processorer: energigenerering kontra värmeavledning.
När processorn körs genererar den värme — mycket av den. En stationär CPU avleder värme med hjälp av en fläkt eller kylfläns; din smartphone CPU har inte samma lyx. Dessutom packas smartphone-processorerna i ett trångt utrymme, ibland i din varma ficka, bredvid ditt varma ben, en varm dag… blir riktigt varm.
Smartphone CPU-tillverkare vet detta och begränsar som sådan den totala hastigheten med vilken processorn kan köras. En stationär CPU kan annonsera sin konsekventa körhastighet, medan en smartphone CPU sannolikt annonserar sin teoretiska maximala kapacitet.
Ta det här exemplet. Den genomsnittliga Intel i7-processorn producerar cirka 65 watt värme; en ARM-baserad SoC CPU producerar bara runt 3W — ungefär 22 gånger mindre än Intel-chippet. För att vara rättvis mot Intel jämför vi en druva med en vattenmelon. De senaste Intel Atom-chippen (designade för mobila enheter och smartphones) har mycket bättre värmeavledning, som du kan förvänta dig.
Så i teorin skulle ARM kunna utveckla smartphone SoC-processorer som avsevärt ökar klockhastigheten — men din smartphone och dess batteri kommer att överhettas och dö. Och de goda människorna på ARM vill verkligen inte det.
Skrivbordsupplevelsen
I vissa fall ersätter smartphones lösningar för stationära och bärbara datorer. De senaste handenheterna kan enkelt utföra flera uppgifter och köra flera applikationer samtidigt. Dessutom innebär det stora utbudet av appar som finns tillgängliga på Android och iOS att det är enkelt att hitta appar som motsvarar stationära datorer. Många av dina favoritappar för stationära datorer har också mobila motsvarigheter, som Microsoft Word.
Och så finns det integrerade dockningssystem. Continuum introducerades av Microsoft med lanseringen av Windows 10, så att du kan ansluta din smartphone till en skärm. På samma sätt ansluts Samsungs DeX-dockningsstation till en skärm och speglar din smartphones display.
I båda fallen kan du lita på din smartphone som ett produktivitetsnav. Men de som använder resurstung programvara kommer att fortsätta att förlita sig på mer kraftfulla skrivbordslösningar. Om det låter intressant, finns det massor av datorersättningshårdvara för att hjälpa dig också.
Kommer smartphones-processorer någonsin att matcha stationära processorer?
Det händer redan i vissa fall. Den senaste generationen smartphone-processorer, som Qualcomm 865+ som presenterades vid IFA 2020, kör en kraftfull octa-core processoruppsättning med en maximal processorhastighet på 2,4 GHz. Samsungs senaste Exynos 1000-processor kommer också att ha en octa-core design med upp till 2,73 GHz processorkraft.
Problemet är att en smartphone-processor möter andra begränsningar än en stationär processor. Bristen på strömförbrukning och det ovannämnda problemet med effekt kontra värmeavledning betyder att en smartphoneprocessor alltid kommer att lida jämfört med en stationär processor.
Det viktigaste att komma ihåg är att smartphones och stationära processorer har olika förväntningar och olika mål. Att mäta dem exakt mot varandra är inte alltid användbart på grund av de stora skillnaderna i användning, såväl som den ständigt föränderliga smartphonemarknaden.
Om författaren
Gavin Phillips (1017 publicerade artiklar)
Gavin är Junior Editor for Technology Explained, en regelbunden bidragsgivare till Really Useful Podcast och en frekvent produktrecensent. Han har en examen i samtida skrivande plundrad från kullarna i Devon, och mer än ett decennium av professionell skrivarerfarenhet. Han tycker om stora mängder te, brädspel och fotboll.
Mer från Gavin Phillips
Prenumerera på vårt nyhetsbrev
Gå med i vårt nyhetsbrev för tekniska tips, recensioner, free e-böcker och exklusiva erbjudanden!
Klicka här för att prenumerera
