Что такое графический процессор в телефоне

Обновлено: 28.09.2022

Современные смартфоны работают за счет разных компонентов, но главными считаются именно центральный и графический процессор (CPU и GPU).

Несмотря на схожее название и то, что в целом их главная роль — обрабатывать огромные массивы данных, между GPU и CPU существует огромная разница. Но прежде, чем углубиться в их различия, рассмотрим что же у них общего.

Ядра графического и центрального процессоров представляют собой блоки, каждый из которых выполняет определенные задачи. Размер и объем блоков может быть разным. Это зависит от архитектуры процессора. И у GPU, и у CPU есть АЛУ. Это арифметико-логическое устройство, которое необходимо для выполнения математических операций. Другие блоки имеют доступ к памяти (для загрузки и сохранения данных), выполняют задачи декодеров или кэша. На этом сходства заканчиваются. Теперь поговорим о различиях между CPU и GPU.

В чем разница между CPU и GPU

В качестве последней аналогии представьте себе CPU в качестве швейцарского ножа, а GPU в виде мачете. Первый полезен для выполнения самых разных задач: от перерезания веревки до вскрытия консервов. Согласитесь, что попытаться открыть банку фасоли мачете — не самая лучшая идея. Но если вам нужно будет пройти через густые заросли джунглей, то вы наверняка предпочтете именно мачете, а не швейцарский нож.

Центральный процессор подходит для самых разных типов вычислений, тем более что по сравнению с видеокартой у него более широкий набор команд. Его ядра более гибкие, благодаря чему CPU позволяет нескольким задачам включаться и выключаться одновременно. Графический процессор имеет ограниченный набор команд и фокусируется на выполнении одной, строго определенной задачи. При этом GPU выполняет гораздо больше вычислений за один такт.

Несмотря на то, что графический и центральный процессор имеют примерно схожую структуру (оба построены из транзисторов), обрабатывают данные и числа, главная между ними разница в том, что каждый выполняет строго определенные.

Когда речь заходит о технических характеристиках смартфона, речь чаще всего идет о его центральном (CPU) и графическом (GPU). Но не следует забывать и о том, что чипсет (SoC, System-on-a-Chip) содержит также и другие важные компоненты, в числе которых и видеопроцессор. ARM поделилась некоторыми подробностями, касающимися грядущего видеопроцессора Egil. И это дает прекрасную возможность побольше узнать о том, зачем смартфону этот важный, но почти незаметный большинству пользователей компонент. Еще осенью минувшего года компания дала понять, какими могут стать смартоны 2017 года.


Грядущий видео процессор ARM Egil

Одним из основных видов интернет-трафика сегодня является видеоконтент. Такие сервисы, как YouTube, Vimeo и Netflix поставляют немалую часть «повседневного рациона» практически любому смартфону, планшету или даже телевизору. В прошлом кодирование и декодирование видео осуществлялось центральным процессором с некоторой помощью со стороны графического процессора.

Разумеется, программное обеспечение для кодирования и декодирования сложных форматов видео трудно назвать «дружественным к батарее». Вместо этого лучше использовать специальный процессор, задачей которого является работа с видеоформатами. Такой процессор называется видеопроцессором. Это специальный «видеодвижок», встроенный в чипсет и работающий совместно с графическим процессором и процессором дисплея над созданием «мультимедийного стэка».

Когда такие важные компоненты чипсета, как центральный и графический процессоры, процессор дисплея и видеопроцессор, созданы одной компанией, преимуществом такого инженерного решения является то, что все компоненты работают вместе с максимальной эффективностью с поддержкой хорошо оптимизированного программного драйвера. По этой причине ARM поставляет не только центральные процессоры (например, Cortex-A73) и графические процессоры (например, Mali-G71), но также и процессоры дисплеев и видеопроцессоры.

На данный момент «топовым» видеопроцессором ARM является Mali-V550. Он стал первым видеодекодером ARM с включенным HEVC (H.265), аппаратным кодированием и декодированием в одиночном ядре. Кроме H.265 данный процессор также способен осуществлять аппаратное декодирование и кодирование в H.264, MP4, VP8, VC-1, H.263 и Real.

Грядущий видео процессор ARM Egil

Сейчас компания ARM раскрыла некоторые детали своего видеопроцессора нового поколения под кодовым именем «Egil». Подобно Mali-V550, этот новый видеопроцессор будет располагать несколькими ядрами и благодаря этому сможет осуществлять одновременную обработку (кодирование и декодирование) видеоданных, что, разумеется, очень полезно при осуществлении видеозвонков (например, с использованием Skype) или при использовании приложения любого типа для видеоконференций. Более того, он сможет одновременно использовать множественные кодеки.

Одиночное ядро процессора Egil сможет обрабатывать видео с разрешением Full HD (1080p) при скорости 80 кадров в секунду. Характеризуясь шестиядерной конфигурацией, процессор сможет обрабатывать 4K-видео со скоростью 120 кадров в секунду. В сравнении с текущим процессором V550, это означает существенный прирост скорости. Ведь одиночное ядро V550 способно обрабатывать Full HD при скорости 60 кадров в секунду. Для обработки 4K-видео со скоростью 120 кадров в секунду требуется восемь, а не шесть ядер. Вопрос о том, что означает то или иное разрешение экрана, уже рассматривался ранее. 4K-дисплеи смартфов могут в будущем стать массовыми.

Одним из ключевых моментов Egil является кодирование видео. В нем реализуется целая серия усовершенствований, дающих преимущества при кодировании, в том числе редизайн «движка анализа параметров движения» (motion estimation engine). Egil переносит кодирование VP9 в мобильные устройства и добавляет также поддержку B-frame и 10-битного кодирования для HEVC.

Видеопроцессоры являются одним из тех компонентов, которые сделали мобильные устройства такими, какими их привыкли видеть современные пользователи. Достаточно лишь коснуться ссылки и дальше смотреть видео и наслаждаться, например, великолепными видами природы. Все это становится возможным благодаря видеопроцессору, который эффективно декодирует это видео, делая его готовым к отображению на дисплее телефона.

Кодеки совершенствуются, требования к разрешению и полосе пропускания возрастают, и именно видеопроцессоры дают возможность пользователю с комфортом наслаждаться видео. При этом об этих важных компонентах чипсета современного смартфона вспоминают крайне редко.

На данный момент не были озвучены какие-либо подробности, которые указывали бы на то, когда новый видеопроцессор будет анонсирован и найдет себе применение в реальных девайсах. По этому поводу можно лишь строить предположения.

Дисплейный процессор для мобильных устройств Mali-DP650 был показан ARM в январе. DP650 последовал за DP500 and the DP550. Текущий видеопроцессор ARM, как и отмечалось выше, называется V550, и он последовал за V500. Если порядок наименований ARM сохранится прежним, можно предположить, что видеопроцессор Egil появится на свет в контексте Mali-V650. Но полной уверенности в этом нет и быть не может.

Знали ли вы раньше о той важной роли, которую играет в чипсете современного смартфона видеопроцессор?

При чтении спецификаций смартфонов и планшетов большинство пользователей прежде всего обращают свое внимание на характеристики центрального процессора и количество его ядер, объем оперативной памяти, размер экрана, встроенный накопитель и камеру. При этом они подчас забывают о таком важном компоненте девайса, как графический процессор (GPU). Обычной графический процессор от той или иной компании ассоциируется с определенным центральным процессором. К примеру, известные процессоры Qualcomm Snapdragon всегда интегрируются с графическими чипами Adreno. Тайваньская компания MediaTek обычно поставляла свои чипсеты с графическими процессорами PowerVR от Imagination Technologies, а с недавних пор — с ARM Mali.



Данный рейтинг основан на данных ресурсов Notebookcheck и Androidauthority, полученных в результате тестирования бенчмарками GFXBench, 3DMark и AnTuTu.

1. Qualcomm Adreno 430, используемый в смартфоне Xperia Z3+ и делающий его одним из лучших игровых девайсов;

3. PowerVR GX6450;

4. Qualcomm Adreno 420;

6. PowerVR G6430, используемый в планшете Nokia N1;

7. Qualcomm Adreno 330;

8. PowerVR G6200;

9. ARM Mali-T628;

10. PowerVR GSX 544 MP4;

11. ARM Mali-T604;

12. NVIDIA GeForce Tegra 4;

13. PowerVR SGX543 MP4;

14. Qualcomm Adreno 320;

15. PowerVR SGX543 MP2;

16. PowerVR SGX545;

17. PowerVR SGX544;

18. Qualcomm Adreno 305;

19. Qualcomm Adreno 225;

20. ARM Mali-400 MP4;

21. NVIDIA GeForce ULP (Tegra 3);

22. Broadcom VideoCore IV;

23. Qualcomm Adreno 220;

24. ARM Mali-400 MP2;

25. NVIDIA GeForce ULP (Tegra 2);

26. PowerVR GSX540;

27. Qualcomm Adreno 205;

28. Qualcomm Adreno 203;

29. PowerVR 531;

30. Qualcomm Adreno 200.


Графический процессор является важнейшим компонентом смартфона. От его технических возможностей зависит производительность графики и в первую очередь наиболее графически интенсивных приложений — игр. Поскольку рейтинг составлялся в первой половине года, с тех пор в нем могли произойти некоторые изменения. Как вы считаете, соответствует ли позиции процессоров в данном рейтинге их реальной производительности?

Свободное общение и обсуждение материалов


Спортивные игры привлекают много внимания в первую очередь своей простотой и понятностью. Скажем так, скачивая игры с названием ”Футбол”, вы сразу знаете, что вас ждет. Но не только эта игра представлена в данном жанре. Есть бокс, гольф, боулинг и тому подобные. В этой подборке мы постарались обойти стороной обычные типовые игры, вроде хоккея, баскетбола и гонок, про которые уже говорили отдельно. Поэтому предлагаем вашему вниманию то, что будет действительно интересно и не избито шаблонами.



Неужели Adreno 418 настолько слабее adreno 420, что даже не попал в топ-30?

Уважаемый, Олег Довбня, почему в данном рейтинге отсутствует PowerVR GX6850 и NVIDIA GeForce Tegra X1?

Бред наркомана. Антуту не кроссплатформенный бенчмарк. Он не может быть использован для подобного сравнения.
1. A8X
2. K1
3. Adreno 430
Из вышедших в продажу устройств, конечно.

Рейтинг это конечно хорошо, особенно когда выбираеш себе новую покупку. Но потом, если не любитель игр (например просто по возрасту по барабану), просто как дорогой диван в гостиной. Разве раз в году кто то хоть сядет на него, Нельзя же всех под одну гребенку. Но морской закон, везде одинаков.

Как графический процессор влияет на мобильные устройства

Нет сомнений в том, что сегодня одно из наших самых больших увлечений - смартфоны. Эти устройства стали нашим основным источником развлечений и не только для просмотра видео, сериалов или разговоров, но и для иметь возможность наслаждаться видеоиграми . По этой причине многие люди ищут лучший терминал, чтобы иметь возможность играть без каких-либо проблем и получить отличный опыт.

Графические процессоры не «запускают» программы

Графический процессор NVIDIA

Имейте в виду, что графические процессоры не выполняют программы в том виде, в каком мы их знаем, а представляют собой последовательность инструкций. Исключение составляют шейдерные программы, которые работают на ядрах графического процессора.

Программы шейдеров манипулируют наборами данных или графическими примитивами на разных этапах. Но на уровне аппаратной функциональности они представлены в виде ядер.

Ядра, не путать с ядрами операционных систем, представляют собой автономные наборы данных и инструкций, которые также называются потоками в контексте графического процессора.

Работа на графическом процессоре по сравнению с работой на процессоре

Чип пор дентро

В большинстве случаев, когда поток достигает ALU ядра графического процессора, он содержит инструкцию и данные напрямую, но бывают случаи, когда данные необходимо искать в кэшах и в памяти, чтобы избежать задержек в выполнении планировщика ядра графического процессора. то, что он делает, называется циклическим перебором и передает этот поток для последующего выполнения.

В ЦП это невозможно сделать, причина в том, что потоки представляют собой очень сложные наборы инструкций и с высокой степенью зависимости между ними, в то время как в графическом процессоре для этого нет проблем, поскольку потоки выполнения чрезвычайно малы, поскольку они самодостаточны в «ядрах» много раз на протяжении одной инструкции.

На самом деле графические процессоры собирают набор ядер в так называемой волне, назначая каждую волну ALU графического процессора, они выполняются каскадно и по порядку. Каждое ядро ​​имеет ограничение по потокам или ядрам, которые будут держать его занятым некоторое время, пока ему не понадобится новый список, таким образом избегая того, что огромное количество ядер постоянно делает запросы к памяти.

Самый мощный в мире

В настоящее время графический процессор Adreno 660 интегрирован в Exynos 2100 or Львиный зев Процессор 888 предлагает на 35% больше производительности, чем Adreno 650, его предшественник. Кроме того, если мы сравним его с Mali-G78 MP14, мы увидим, что Exynos предложит нам на 28% больше производительности на нашем мобильном устройстве. Хотя они не единственные самые мощные на рынке, поскольку графический процессор iPhone также имеет высокую производительность. Поскольку в новый iPhone 12 встроен Apple- четырехъядерный графический процессор, обеспечивающий на 30% более высокую графическую производительность по сравнению с A12. Таким образом, они достигнут более высокой частоты графического процессора, чем Qualcomm Adreno 660.


report this ad

Одна из проблем, создаваемых маркетингом производителей видеокарт, заключается в том, что речь идет о количестве ядер, которые GPU / ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР имеет, мы предполагаем, что они лгут, чтобы преувеличить цифры. Но что мы понимаем под ядром в графическом процессоре, можем ли мы сравнить их с ядрами графического процессора? ЦП а какие есть отличия?

Когда вы идете покупать видеокарту последней модели, первое, что вы видите, это то, что вам говорят об огромном количестве ядер или процессоров, но что произойдет, если мы скажем вам, что это неправильная номенклатура?

Ловушка, которую делают производители, заключается в том, чтобы вызывать простые ALU или исполнительные блоки под именем ядер, например NVIDIA называет свои ALU ядрами CUDA, которые работают с 32-битными числами с плавающей запятой, но если мы будем строги, мы больше не сможем называть их ядрами или процессорами. Они не соответствуют основным требованиям, чтобы их можно было рассматривать таким образом.

Что такое GPU

Играя с нашими Android терминалов стало довольно распространенным явлением, за последние годы он настолько вырос, что наибольшее количество загрузок с Гугл игры Магазин обычно бывает такого типа контента, то есть видеоигр. Так что это было лишь вопросом времени, пользователи обращают все больше и больше внимания к графическому процессору, который объединяет новое мобильное устройство, которое они собираются купить.

GPU Turbo-moviles-Huawei

Несмотря на тенденцию к росту, все еще существуют большие сомнения в том, из чего он состоит и действительно ли хороший графический процессор помогает в мобильном телефоне. И правда в том, что да, поскольку ответственность за то, чтобы игры проходили гладко и были видны с высокой графикой, будет варьироваться. в зависимости от GPU что приходит в мобильном телефоне.

Поэтому важно знать, что GPU - это аббревиатура от «Graphics Processing Unit», что есть, это графический процессор , поэтому совершенно ясно, для чего именно предназначен этот элемент. Чтобы понять это, необходимо уточнить, что это, по сути, другой процессор, который несет мобильный телефон и который сопровождает ЦП в мобильных устройствах. Таким образом, графический процессор отвечает за обработку графики, отображаемой на экране смартфона, с целью облегчения работы, чем центральный процессор при запуске видеоигр или интерактивных 3D-приложений. Кроме того, это помогает системе поддерживать оптимальную и стабильную работу.

Например, в видеоигре с очень высокой графикой, графический процессор будет отвечать за перемещение этой графики а процессор будет использоваться для обеспечения быстрой, точной и бесперебойной работы игры. И дело в том, что если бы у нас не было этого графического процессора в наших мобильных телефонах, было бы очень сложно наслаждаться не только видеоиграми, но и многими другими приложениями, которые существуют сегодня.

Чем ядро ​​графического процессора отличается от ядра процессора?

ЦП ГП

Основное различие заключается в том, что ЦП в первую очередь предназначены для параллелизма на уровне команд. , В то время Графические процессоры специализируются на параллелизме на уровне потоков.

Параллелизм на уровне команд предназначен для сокращения времени выполнения команд программы за счет одновременного выполнения нескольких одинаковых команд. Ядра, основанные на параллелизме на уровне потоков, принимают несколько программ одновременно и выполняют их параллельно. ,

Современные процессоры сочетают в своих архитектурах ILP и TLP, в то время как графические процессоры остаются чисто TLP. без какой-либо ILP, чтобы упростить блок управления и иметь возможность разместить как можно больше ядер.

Это так важно?

Процессор отвечает за выполнение функций на мобильном телефоне, в то время как графический процессор позволяет ускорить выполнение каждой из них в геометрической прогрессии, особенно когда речь идет об обработке изображений или движущейся графики. Поэтому в наших устройствах CPU и GPU работают вместе все время терминал включен.

Как это работает на нашем мобильном телефоне

Samsung GPU

Хотя правда, что GPU несколько менее мощный, чем CPU , в последние годы мы стали свидетелями больших достижений в этой технологии, которые намного превысили тактовую частоту старых процессоров. Но теперь мы собираемся погрузиться в работу этого графического процессора.

  • Вершины: этот тип обработки состоит из получения информации для обработки их вращения, пространства и порядка.
  • Пиксели: этот тип обработки отвечает за то, чтобы мы получали удовольствие от просмотра графики, то есть благодаря ему мы можем видеть то, что отображается на экране. Для этого необходимо применить все доступные слои и необходимые эффекты, чтобы иметь возможность создавать максимально реалистичную графику с наиболее проработанными текстурами.

Turbo GPU

После того, как эти два процесса пройдут, следующим шагом будет то, что мы сможем увидеть это на экране нашего мобильного устройства, будь то видео или игра. Итак, как видите, графический процессор выполняет действительно важную работу, которая позволяет нам играть наилучшим и наиболее гибким способом .

Самые распространенные графические процессоры

Три самых распространенных производителя сегодня мы можем найти Qualcomm с ее графикой Adreno, Imagination Technologies, которая разрабатывает PowerVR, и ARM, который окрестил свои графические процессоры Mali. Однако одна и та же модель может иметь разные графические процессоры в зависимости от того, где терминал запущен или где он был разработан.

Процессор Qualcomm

Без сомнения, Графические процессоры Adreno являются наиболее распространенными, поскольку использование процессоров Qualcomm для смартфонов очень популярно среди производителей мобильных устройств, за ними следует графика ARM Mali, которая занимает второе место, и, на третьем месте, графические процессоры PowerVR.

Что такое GPU

GPU имеет отличный от CPU характер рабочей нагрузки. Поэтому графические процессоры не используют модули предсказания переходов. Именно в этом и кроется ключ понимания различий между GPU и CPU.

Если центральный процессор необходим для выполнения различных задач, то видеокарта имеет строго определенное предназначение — рендеринг и обработка трехмерной графики. GPU намного быстрее и энергоэффективнее решает эти задачи. Однако графический процессор не столь гибок в своем диапазоне рабочих нагрузок.

Ядра видеокарты имеют один или несколько АЛУ, но в отличие от тех, что используются CPU они разработаны совершенно иначе. Они способны обрабатывать 8, 16 или 32 операции одновременно. Кроме того, ядра GPU могут состоять из десятков или сотен отдельных блоков АЛУ, благодаря чему графический процессор выполняет тысячи операций. Это особенно полезно во время обработки теней на дисплеях с высоким разрешением.

GPU это отдельное устройство компьютера или смартфона, разработанное для графического рендеринга и применяемое в качестве ускорителя трехмерной графики.

Из-за того, что GPU предназначен для обработки компьютерной графики, он рассчитан на массивные параллельные вычисления. Поэтому видеокарты имеют очевидное преимущество при больших объемах обрабатываемой информации.

По сравнению с центральными процессорами, графические имеют особую архитектуру, нацеленную на увеличение скорости расчета текстур и сложных графических объектов. Кроме того, у GPU более ограниченный набор команд.

Что касается тактовой частоты, то у GPU данный показатель, как правило, ниже чем у CPU. При это зачастую речь идет о сотнях МГц. Это обусловлено ограничениями тепла и мощности, поскольку для параллельной обработки массивных объемов данных требуется гораздо больше транзисторов.

Параллельные вычисления могут использоваться не только в качестве ускорителя трехмерной графики. С его помощью рендеринг видеороликов, разные алгоритмы криптографии и машинного обучения (вроде обнаружения объектов) будут работать намного быстрее на GPU, а не на CPU.

Итак, что такое ядро ​​или процессор в графическом процессоре?

Цикло-инструкция Unidad Control

Ядро или процессор - это любая интегральная схема или ее часть, которые вместе могут выполнять полный цикл команд, это захват команд из памяти, их декодирование и их выполнение.

ALU - это всего лишь исполнительный блок, поэтому он должен быть полноценным ядром. А что считать полноценным ядром? Ну то, что NVIDIA называет SM, Intel вызывает Sub-Slice и AMD Вычислительный блок.

Причина этого в том, что именно в этих модулях происходит весь цикл команд, а не в ALU или исполнительных модулях, которые отвечают только за часть цикла команд.

Что такое CPU

Центральный процессор компьютера или смартфона можно сравнить с человеческим мозгом. Это довольно гибкий компонент, выполняющий целый спектр задач и отвечающий за работоспособность устройства. CPU выполняет все логические и арифметические задачи. Именно это гарантирует работу операционной системы Android и устанавливаемых на смартфон приложений.

Процессоры часто встречаются в конфигурациях с несколькими ядрами: от четырех до восьми для мобильных устройств и до 16 для стационарных компьютеров и серверного оборудования. Конструкция многоядерных процессоров позволяет одновременно запускать несколько приложений и потоков задач, что значительно повышает производительность и эффективность использования энергии.

Каждое ядро работает на тактовой частоте, обычно это от 2 до 3 ГГц для мобильных устройств, и до 5 ГГц для компьютеров. Кроме того, CPU может иметь разные объемы высокоскоростной закрытой памяти, которая используется для хранения инструкций и данных (т.е. кэш). Кэш-память может быть либо индивидуальной для каждого ядра или делится между ними. Она необходима для ускорения выполнения задач и переключения между ними.

Процессор обрабатывает различные типы данных и обеспечивает общую функциональность устройства.


Внутри большинства современных процессоров находится несколько АЛУ, выполняющих математические операции. Кроме того, CPU обрабатывает и перестраивает виртуальную память для всех запускаемых пользователем приложений. Именной по этой причине процессор является самым необходимым инструментом для запуска операционной системы.

Следующее составное устройство CPU — модуль предсказания переходов. Его использование позволяет предварительно загружать и исполнять инструкции, которые могут понадобится в ближайшем будущем. Это значительно экономит время и позволяет оптимально использовать вычислительные ресурсы процессора.

Читайте также: