Pourquoi mon téléphone est-il plus lent que mon PC? Explication des vitesses des smartphones et des ordinateurs de bureau

Le smartphone dans votre poche est puissant. Il est plus puissant qu'une grande quantité de supercalculateurs aujourd'hui disparus, et certains aussi modernes. Un autre fait facilement accessible est que "votre téléphone portable a plus de puissance informatique que l'ensemble de la NASA en 1969, quand il a placé deux astronautes sur la lune".

Mais les microprocesseurs modernes des smartphones sont toujours à la traîne par rapport au traitement puissant disponible sur votre ordinateur portable ou de bureau. Mais n'est-ce pas la même technologie? Jetons un coup d'œil à la différence entre votre smartphone et votre processeur de bureau.

Processeur de smartphone vs processeur de bureau

Les chiffres sont similaires et les noms aussi. Les processeurs sont disponibles en deux classes: mobiles et ordinateurs de bureau.

Les microprocesseurs mobiles utilisent en grande partie la même terminologie que leurs homologues de bureau, mais ils sont différents. De plus, la balise "mobile" est un peu trompeuse car elle couvre un si large spectre d'appareils; smartphones, ordinateurs portables, appareils Internet des objets (IoT), etc.

Différents fabricants s'adressent également aux marchés des mobiles et des ordinateurs de bureau, avec une fragmentation supplémentaire en fonction du type de matériel. Par exemple, les grands acteurs du marché des puces de bureau, Intel et AMD, n'ont pas grand-chose à dire sur le marché des microprocesseurs pour smartphones. Les deux fabricants ont vendu leurs divisions de smartphones, décidant de ne pas concurrencer Qualcomm, Apple, Samsung et d'autres géants de la fabrication de puces mobiles.

Il y a des rumeurs sur une puce de smartphone AMD pour les appareils 5G, mais ce sont toujours des rumeurs au moment de la rédaction de cet article. Il y a longtemps, les puces Intel Atom alimentaient une poignée de modèles Asus Zenfone. Cependant, contrairement à AMD, Intel n'a aucun projet de développement pour le marché des smartphones 5G.

Différences entre le processeur mobile et le processeur de bureau

Il existe quelques différences clés entre les processeurs de smartphone et les processeurs de bureau. Ceux-ci se concentrent sur:

• Architecture du processeur
• Architecture d'ensemble d'instructions
• Puissance et chaleur

Jetons un coup d'œil à ces différences de processeur plus en détail.

1. Architecture du processeur: système sur puce

Lorsque nous parlons d'un processeur de bureau, nous nous référons invariablement à ce matériel spécifique. Un processeur de bureau est le cerveau de l'ordinateur . Lorsque nous parlons d'un processeur de smartphone, le terme «processeur» se réfère plus étroitement à l'architecture System on a Chip (SoC). Alors, en quoi sont-ils différents?

Eh bien, le SoC est une puce unique qui peut varier en taille, qui abrite un processeur, un GPU (une unité de traitement graphique, un autre composant PC distinct), diverses radios, capteurs, couches de sécurité et fonctionnalités de l'appareil. Les fabricants regroupent toutes ces fonctionnalités dans une seule puce .

L'image suivante montre les capacités du SoC Exynos 990 du Samsung Galaxy S20.

C'est beaucoup de punch, qui demande beaucoup de puissance. Maintenant, considérez que tous ces composants sont des composants matériels séparés sur un bureau, et nous pouvons passer à la section suivante.

2. Architecture du jeu d'instructions: ARM vs X86

Le deuxième aspect de l'architecture du processeur à prendre en compte est la conception globale du processeur. Intel concède sa conception de CPU x86 à AMD et VIA Technologies. AMD sont bien connus; avez-vous déjà entendu parler de VIA?

Quoi qu'il en soit, la conception Intel domine le marché des processeurs de bureau. Les processeurs x86 sont conçus pour une puissance de calcul haut de gamme, capables d'exécuter des millions d'instructions. Et comme votre ordinateur de bureau est alimenté directement par le socket, le processeur peut devenir sauvage, ce qui entraîne des machines plus puissantes (ainsi que plus de chaleur!).

Les smartphones sont différents. ARM conçoit et concède sous licence la majorité des processeurs de smartphone à des fabricants tels que Qualcomm, Apple, etc. Mais la principale différence est de savoir qu'une conception de microprocesseur de smartphone ARM favorise à la fois les performances et la durée de vie de la batterie, plutôt que la puissance pure et simple d'un processeur de bureau. Voici pourquoi.

• Les processeurs ARM SoC utilisent ce que l'on appelle le calcul du jeu d'instructions réduit (RISC). Les jeux d'instructions RISC sont plus petits, nécessitent moins d'énergie pour être traités et se terminent rapidement, ce qui libère des ressources système ou permet à l'appareil de «rester inactif» pour économiser la batterie.
• Les processeurs Intel x86 utilisent ce que l'on appelle le Complex Instruction Set Computing (CISC). Les jeux d'instructions CISC sont beaucoup plus complexes, ajoutant des chaînes contenant plusieurs instructions.

De plus, tous les processeurs modernes utilisent quelque chose de connu sous le nom de microcode.

Le microcode est le type de code interne du processeur qui indique au processeur les actions à effectuer, en décomposant les opérations en instructions minutieuses. Mais le microcode fonctionne également différemment sur les processeurs RISC. Les instructions RISC étant déjà relativement petites, il est plus rapide de les décomposer en opérations de microcode plus petites.

3. Puissance et chaleur

Le marketing du processeur nous dit de regarder le nombre de cœurs et la vitesse d'horloge du processeur. Mais les valeurs du processeur du smartphone diffèrent de deux manières: premièrement, elles ne sont pas corrélées aux mesures du processeur de bureau et, deuxièmement, elles sont quelque peu trompeuses à cause de cela. Les valeurs numériques n'illustrent pas l'autre aspect important des processeurs des smartphones: la production d'énergie par rapport à la dissipation thermique.

Lorsque le processeur fonctionne, il génère de la chaleur – en grande partie. Un processeur de bureau dissipe la chaleur à l'aide d'un ventilateur ou d'un dissipateur thermique; le processeur de votre smartphone n'a pas le même luxe. De plus, les processeurs des smartphones sont emballés dans un espace confiné, parfois dans votre poche chaude, à côté de votre jambe chaude, par une journée chaude …

Les fabricants de processeurs pour smartphones le savent et, à ce titre, limitent la vitesse globale avec laquelle le processeur peut fonctionner. Un processeur de bureau peut annoncer sa vitesse de fonctionnement constante, tandis qu'un processeur de smartphone annonce probablement sa capacité maximale théorique.

Prenons cet exemple. Le processeur Intel i7 moyen produit environ 65 watts de chaleur; un processeur SoC basé sur ARM ne produit qu'environ 3 W – environ 22 fois moins que la puce Intel. Pour être juste envers Intel, nous comparons un raisin à une pastèque. Les dernières puces Intel Atom (conçues pour les appareils mobiles et les smartphones) ont une bien meilleure dissipation thermique, comme on peut s'y attendre.

Donc, en théorie, ARM pourrait développer des processeurs SoC pour smartphone qui augmentent considérablement la vitesse d'horloge – mais votre smartphone et sa batterie surchaufferont de manière critique et mourront. Et les bonnes personnes d'ARM ne le veulent vraiment pas.

L'expérience de bureau

Dans certains cas, les smartphones remplacent les solutions de bureau et d'ordinateurs portables . Les combinés récents effectuent facilement plusieurs tâches en exécutant plusieurs applications simultanément. En outre, la vaste gamme d'applications disponibles sur Android et iOS signifie que trouver des applications équivalentes à un ordinateur de bureau est simple. Beaucoup de vos applications de bureau préférées ont également des équivalents mobiles, comme Microsoft Word.

Et puis il y a les systèmes d'accueil intégrés. Continuum a été introduit par Microsoft avec la sortie de Windows 10, vous permettant de connecter votre smartphone à un écran. De même, la station d'accueil DeX de Samsung se connecte à un écran et reflète l'affichage de votre smartphone.

Dans les deux cas, vous pouvez en quelque sorte compter sur votre smartphone comme centre de productivité. Cependant, ceux qui utilisent des logiciels gourmands en ressources continueront de s'appuyer sur des solutions de bureau plus puissantes. Si cela vous semble intéressant, il existe également des tas de matériel de remplacement de bureau pour vous aider.

Les processeurs de smartphones seront-ils un jour compatibles avec les processeurs de bureau?

Cela se produit déjà dans certains cas. La dernière génération de processeurs pour smartphone, comme le Qualcomm 865+ dévoilé à l'IFA 2020 , exécute une puissante configuration de processeur octa-core avec une vitesse de traitement maximale de 2,4 GHz. Le dernier processeur Exynos 1000 de Samsung présentera également une conception octa-core avec une puissance de traitement allant jusqu'à 2,73 GHz.

Le problème est qu'un processeur de smartphone fait face à différentes limitations d'un processeur de bureau. Le manque de consommation d'énergie et le problème de puissance par rapport à la dissipation thermique susmentionné signifient qu'un processeur de smartphone souffrira toujours par rapport à un processeur de bureau.

La chose clé à retenir est que les processeurs des smartphones et des ordinateurs de bureau ont des attentes et des objectifs différents. Les mesurer avec précision les uns par rapport aux autres n'est pas toujours utile en raison des vastes différences d'utilisation, ainsi que du marché des smartphones en constante évolution.