Čipset, procesor, CPU, GPU... Víte, z čeho se skládá mozek každého smartphonu?

Máte ve svém mobilním telefonu čipset či procesor? Nebo obojí? Odpověď není přímočará, proto se obě slova používají jako synonyma, i když to není zcela přesné. Ve skutečnosti jsou ve všech moderních smartphonech čipsety.

Čipset obsahuje mnoho součástí (čipů), procesorová jádra jsou jen jednou z nich. Dají se chápat jako hlavní výpočetní centrum celého telefonu, které spolu s grafickým jádrem a dalšími prvky na čipsetu zajišťuje chod smartphonu.

Mobily budou rychlejší a úspornější. ARM uvedl novinky včetně superjádra Cortex-X1

Na dalších řádcích si ukážeme, proč jsou procesorová jádra důležitá, jak je od sebe odlišit a jak podle toho odhadnout výkon čipsetu nebo co všechno může čipset obsahovat kromě CPU a GPU. Na závěr článku přidáme praktický přehled čipsetových řad všech výrobců pro snadnou orientaci.

Mezi největší výrobce mobilních čipsetů se řadí Qualcomm, Samsung, Mediatek, Huawei a pochopitelně Apple.

Na první pohled to nemusí být zcela zřejmé, ale všichni tito producenti včetně posledně jmenovaného staví své čipsety na stejných základech, čímž jsou procesorová jádra a instrukční sada od Armu. Společnost Arm v podstatě nezávislá firma vyvíjející architekturu čili naprosto stěžejní prvek každého CPU a dále ji licencuje výrobcům, kteří ji použijí k výrobě samotných procesorů.

Jádra Cortex a big.LITTLE

První věc, na kterou je dobré se u procesoru zaměřit, je tedy architektura jader. Každý mobilní čipset bude mít v popisku, že se skládá například ze čtyř jader Cortex-A78. Aby to nebylo přímočaré, výrobci mobilních CPU nemusí jádra jen převzít, ale mohou si je přizpůsobit svým potřebám. V praxi to vypadá tak, že vezmou architekturu jako Cortex-A78, vykonají na ni několik spíše menších změn a třeba si pro ni vytvoří další, své vlastní označení.

Často však v popisu procesoru narazíte na informaci, že je postaven na více typech jader, třeba Cortex-A78 a Cortex-A55. První jmenované jádro je totiž optimalizované na maximální výkon a poběží třeba při hraní her a řekne si o velkou porci energii, druhé jmenované je naopak optimalizované na úsporu energie, takže bude využíváno například při brouzdání na internetu nebo při pobytu v prostředí telefonu a procenta baterie budou ubývat pomalu. Toto zapojení více architektur v jednom CPU se nazývá big.LITTLE a v poslední době se jej Arm snaží nahradit podobně fungující, ale flexibilnější platformou DynamIQ.

big.LITTLE či DynamIQ kombinuje velká a malá jádra

U úplně nejnovějších procesorů a hlavně u vlajkových lodí se může objevit ještě takováto informace: 1× 2,84 GHz (Cortex-X1), 3× 2,42 GHz (Cortex-A78) a 4× 1,8 GHz (Cortex-A55). Jedná se o Qualcomm Snapdragon 888 a jádro Cortex-X1 není nic jiného než přeznačený Cortex-A78 extrémně vyladěný na výkon. Takto uspořádaná jádra využívají faktu, že například hry často mají jedno hlavní vlákno procesu, jež zpracuje nejvýkonnější jádro, a ostatní méně důležitá vlákna jsou zpracovány pomalejšími jádry.

Tabulka ukazuje všechny 64bitová jádra Armu a rozlišuje, zdali se jedná o výkonná „big“ či efektivní „little“ architekturu. Lze říct, že čím novější, tím lepší architektura

Výrobní technologie a frekvence

I když se firmy jako Qualcomm či Mediatek nazývají jako výrobci mobilních čipsetů, není to úplně přesně označení, protože si své CPU nechávají vyrábět nejčastěji u TSMC a Samsungu. Často mezi oběma výrobci polovodičů přecházejí a různé modely procesorů jsou vyrobeny jinde. Toto rozlišení může být důležité, když jedna firma má slabší výrobní proces, tedy i takto vyrobené čipy budou mírně slabší a „žravější“, co se týče spotřeby energie. Dříve se zdálo, že Qualcomm vyrábějící čipsety u TSMC má mírnou výhodu, nicméně Snapdragon 888 nechává vyrábět na 5nm procesu u Samsungu, takže SD 888 a Samsung Exynos 2100 mají podobný výkon i spotřebu.

Exynos 2100 ve vícejádrovém testu Geekbench 5 poráží Snapdragon 888

Naprosto stěžejní je údaj o použité výrobní technologii. Udává se v nanometrech a čím je číslo menší, tím lépe. Procesor vyrobený „menším“ výrobním procesem má vyšší výkon a lepší spotřebu. Často se to promítne do vyšších taktů jader – pokud mají dva čipy na stejné architektuře velmi rozdílné frekvence, příčina zřejmě bude v technologii výroby. Je tu však zádrhel popsaný výše, někdy se výrobní proces nemusí úplně povést a nelze přímo srovnávat počty nanometrů u dvou výrobců.

Grafika a klíčové funkce

Čipsety u telefonů nejsou jen o procesorových jádrech, ale jedná se o komplexní SoC (System on Chip). To znamená, že obsahují grafické jádro (lze si licencovat GPU Arm Mali podobně jako jádra Cortex nebo si vyvinout vlastní), ale určují i spoustu dalších stěžejních parametrů jako volbu RAM, modem pro 5G, Wi-Fi a BT, maximální rozlišení fotek a počet fotoaparátů, maximální rozlišení a obnovovací frekvenci displeje či kvalitu videa.

Čipset v mobilních telefonech se dá považovat za srdce přístroje, které určuje i jeho nejdůležitější parametry

Značení a řady výrobců

Nejjednodušší značení mobilních čipsetů má Apple, jeden rok uvede A13 Bionic, rok na to A14 Bionic (aktuální CPU) a nemá několik řad ani další rozdělení, jež by mátlo uživatele.

10 nejvýkonnějších Androidů za březen. Žebříček zcela ovládl Snapdragon 8, nově se umístilo Xiaomi 13

Qualcomm má složitější, ale stále poměrně přehledné řazení:

• Řada Snapdragon 200 je absolutní dvou- až čtyřjádrový low-end
• Snapdragon 400 jsou osmijádrové čipsety nižší střední třídy využívající typicky starší výrobní technologie a jádra Cortex
• Osmijádrové Snapdragony 600 se objevují v telefonech vyšší střední třídy a často jsou postaveny na téměř nejnovějších jádrech a výrobních procesech, někdy se jedná o přeznačené CPU vyšších řad s nižšími takty
• Řada 700 používá o krůček lepší výrobní procesy a grafická jádra než SD 600
• Snapdragon 800 jsou nejmodernější čipsety na aktuálním výrobních procesu a využívající nejnovější upravený jádra Cortex

Mediatek má velmi podobné členění svých produktů jako Qualcomm:

• Dimensity představuje high-end a všechny čipsety jsou vybaveny 5G modemem
• Helio G je poměrné výkonná řada zaměřená na hráče
• Helio P jsou čipsety střední třídy s dobrým poměrem výkon/spotřeba
• Helio A patří do nižší střední třídy se stále solidní výbavou i efektivitou
• Čipsety bez příslušnosti k řadě patří do úplného low-endu

Dimensity je prémiová řada čipsetů od Mediateku

Samsung je příkladem zmatečného značení čipsestů, střídá názvy v tisícovém i stovkovém formátu a vyšší číslice někdy znamenají high-end, jindy střední třídu. Navíc tento výrobce do svých telefonů montuje nejen své čipsety, ale i ty od Qualcommu a Mediateku. Nejjistější bude spolehnout se na principy popsané dříve, tedy na typ jader Cortex a frekvenci jader.

Qualcomm může dodávat procesory do telefonů Huawei. Výjimka má jeden zásadní háček

Huawei a jeho řada čipsetů Kirin byla dlouho poměrně jednoduše značená ve stovkovém formátu, kdy vyšší číslo znamenalo lepší procesor a řada 900 byla vlajková. Jenže v ní došla čísla a Huawei přišel s nástupcem v podobě řady 9000, která nyní představuje nejvyšší třídu, zatímco Kirin 700 a 800 se pohybují v low-endu, respektive střední třídě. Nicméně kvůli americkým zákazům, jež se vztahují i na výrobu a nákup čipů, musí Huawei přestat vyrábět u TSMC a nejreálnější možností je produkovat čipy v Číně na zastaralých výrobních procesech.