Por que meu telefone está mais lento que meu PC? Explicação das velocidades do smartphone vs. computador

O smartphone em seu bolso é poderoso. É mais poderoso do que uma grande quantidade de supercomputadores extintos, e alguns modernos também. Outro fato prontamente disponível é que "seu telefone celular tem mais poder de computador do que toda a NASA em 1969, quando colocou dois astronautas na lua".

Mas os microprocessadores de smartphone modernos ainda ficam para trás em relação ao processamento poderoso disponível em seu laptop ou desktop. Mas não é a mesma tecnologia? Vamos dar uma olhada na diferença entre o seu smartphone e o processador do desktop.

Processador de smartphone vs. processador de desktop

Os números são semelhantes e os nomes também. Os processadores vêm em duas classes: móvel e desktop.

Os microprocessadores móveis usam quase a mesma terminologia de seus equivalentes de desktop, mas são diferentes. Além disso, a tag "móvel" é um pouco enganosa, pois cobre um amplo espectro de dispositivos; smartphones, laptops, dispositivos da Internet das coisas (IoT) e muito mais.

Diferentes fabricantes também atendem aos mercados de celulares e desktops, com fragmentação ainda maior dependendo do tipo de hardware. Por exemplo, as grandes empresas no mercado de chips para desktops, Intel e AMD, não têm muito a dizer no mercado de microprocessadores para smartphones. Ambos os fabricantes venderam suas divisões de smartphones, decidindo não competir com a Qualcomm, Apple, Samsung e outros gigantes da fabricação de chips móveis.

Existem rumores de um chip de smartphone AMD para dispositivos 5G, mas ainda são rumores no momento da escrita. Há muito tempo, os chips Intel Atom davam poder a um punhado de modelos Asus Zenfone. No entanto, ao contrário da AMD, a Intel não tem planos de desenvolver para o mercado de smartphones 5G.

Diferenças entre processador móvel e processador de desktop

Existem algumas diferenças importantes entre processadores de smartphone e processadores de desktop. Eles se concentram em:

• Arquitetura da CPU
• Arquitetura do conjunto de instruções
• Força e Calor

Vamos dar uma olhada nessas diferenças de processador com mais detalhes.

1. Arquitetura da CPU: Sistema em um Chip

Quando falamos sobre uma CPU de desktop, invariavelmente nos referimos a essa peça específica de hardware. Uma CPU de desktop é o cérebro do computador . Quando falamos sobre a CPU de um smartphone, o termo "processador" se refere mais de perto à arquitetura System on a Chip (SoC). Então, como eles são diferentes?

Bem, o SoC é um único chip que pode variar em tamanho, que abriga uma CPU, uma GPU (uma unidade de processamento gráfico, outro componente separado do PC), vários rádios, sensores, camadas de segurança e recursos do dispositivo. Os fabricantes agrupam todos esses recursos em um único chip .

A imagem a seguir mostra os recursos do SoC Exynos 990 do Samsung Galaxy S20.

É muito soco, exigindo muita potência. Agora, considere que todos esses componentes são componentes de hardware separados em uma área de trabalho e podemos passar para a próxima seção.

2. Arquitetura do conjunto de instruções: ARM vs. X86

O segundo aspecto da arquitetura da CPU a considerar é o design geral da CPU. A Intel licencia seu design de CPU x86 para AMD e VIA Technologies. AMD são bem conhecidas; você já ouviu falar da VIA?

Independentemente disso, o design da Intel domina o mercado de processadores para desktop. CPUs x86 são projetadas para poder computacional de ponta, capaz de executar milhões de instruções. E como seu computador de mesa extrai energia diretamente do soquete, a CPU pode enlouquecer, resultando em máquinas mais potentes (além de mais calor!).

Os smartphones são diferentes. A ARM projeta e licencia a maioria dos processadores de smartphones para fabricantes como Qualcomm, Apple e assim por diante. Mas a principal diferença é saber que o design de um microprocessador de smartphone ARM favorece o desempenho e a duração da bateria, em vez da potência total de uma CPU de desktop. Aqui está o porquê.

• As CPUs ARM SoC usam o que é conhecido como Reduced Instruction Set Computing (RISC). Os conjuntos de instruções RISC são menores, exigem menos energia para serem processados ​​e concluem rapidamente, liberando recursos do sistema ou permitindo que o dispositivo fique "ocioso" para economizar bateria.
• As CPUs Intel x86 usam o que é conhecido como Complex Instruction Set Computing (CISC). Os conjuntos de instruções CISC são muito mais complexos, agregando strings contendo várias instruções.

Além disso, todas as CPUs modernas usam algo conhecido como microcódigo.

Microcódigo é o tipo de código interno da CPU que informa à CPU quais ações executar, dividindo as operações em instruções minuciosas. Mas o microcódigo também funciona de maneira diferente em CPUs RISC. Como as instruções RISC já são comparativamente pequenas, dividi-las em operações de microcódigo menores é mais rápido.

3. Força e calor

O marketing da CPU nos diz para observar o número de núcleos e a velocidade do clock do processador. Mas os valores do processador do smartphone diferem de duas maneiras: primeiro, eles não se correlacionam com as medições da CPU do desktop e, segundo, eles são um tanto enganosos por causa disso. Os valores numéricos não ilustram o outro lado importante das CPUs dos smartphones: geração de energia versus dissipação de calor.

Quando o processador funciona, ele gera calor – muito calor. Uma CPU de mesa dissipa o calor usando um ventilador ou dissipador de calor; a CPU do seu smartphone não tem o mesmo luxo. Além disso, as CPUs dos smartphones são embaladas em um espaço confinado, às vezes no seu bolso quente, ao lado da sua perna quente, em um dia quente … ficando muito quente.

Os fabricantes de CPU de smartphone sabem disso e, como tal, limitam a velocidade geral com que o processador pode funcionar. Uma CPU de desktop pode anunciar sua velocidade de execução consistente, enquanto a CPU de um smartphone provavelmente está anunciando sua capacidade máxima teórica.

Veja este exemplo. A CPU Intel i7 média produz cerca de 65 watts de calor; uma CPU SoC baseada em ARM produz apenas cerca de 3W — cerca de 22 vezes menos do que o chip Intel. Para ser justo com a Intel, estamos comparando uma uva a uma melancia. Os mais recentes chips Intel Atom (projetados para dispositivos móveis e smartphones) têm uma dissipação de calor muito melhor, como seria de esperar.

Portanto, em teoria, a ARM poderia desenvolver CPUs SoC para smartphones que aumentam enormemente a velocidade do clock – mas seu smartphone e sua bateria sofrerão um superaquecimento crítico e morrerão. E as boas pessoas da ARM realmente não querem isso.

A Experiência Desktop

Em alguns casos, os smartphones estão substituindo as soluções de desktop e laptop . Os aparelhos recentes realizam multitarefa facilmente, executando vários aplicativos ao mesmo tempo. Além disso, a grande variedade de aplicativos disponíveis no Android e iOS significa que encontrar aplicativos equivalentes ao desktop é simples. Muitos de seus aplicativos de desktop favoritos também têm equivalentes móveis, como o Microsoft Word.

E então há sistemas de encaixe integrados. O Continuum foi introduzido pela Microsoft com o lançamento do Windows 10, permitindo que você conecte seu smartphone a uma tela. Da mesma forma, a docking station DeX da Samsung se conecta a uma tela e espelha a tela do smartphone.

Em ambos os casos, você pode confiar em seu smartphone como um hub de produtividade. No entanto, aqueles que usam software com muitos recursos continuarão a contar com soluções de desktop mais poderosas. Se isso parece interessante, há montes de hardware de substituição de desktop para ajudá-lo também.

Os processadores para smartphones serão iguais aos processadores para desktop?

Já está acontecendo em alguns casos. A última geração de processadores para smartphones, como o Qualcomm 865+ apresentado na IFA 2020 , executa uma configuração de processador octa-core poderosa com velocidade máxima de processamento de 2,4 GHz. O mais recente processador Exynos 1000 da Samsung também terá um design octa-core com capacidade de processamento de até 2,73 GHz.

O problema é que um processador de smartphone enfrenta limitações diferentes de um processador de desktop. A falta de consumo de energia e o problema acima mencionado de energia versus dissipação de calor significa que um processador de smartphone sempre sofrerá em comparação a um processador de desktop.

O principal a ser lembrado é que as CPUs de smartphones e desktops têm expectativas e objetivos diferentes. Medi-los com precisão entre si nem sempre é útil devido às grandes diferenças de uso, bem como às constantes mudanças no mercado de smartphones.