Günümüzde çok önemli bir yeri olan telefon ve tablet gibi cihazların hepsinde neredeyse SoC'ler kullanılmakta. Peki SoC nedir, nelerden oluşur ve doğrusu nasıl seçilir, bugün size bunları anlatacağım.
SoC nedir?
SoC'nin açılımı System On Chip demektir. Yani tek bir çip, çoğu sistem işlevini yönetir ve ayrı ayrı çiplere gerek kalmaz. Konsollar, telefonlar, tabletler, -bazen- laptoplar, akıllı saatler ve bileklikler, TWS kulaklıklar v.s gibi aletler neredeyse her zaman SoC kullanırlar. SoC'nin avantajı maliyetinin -genelde- daha az olması, daha az güç çekmesi ve çip kalabalığını azaltmasıdır.
Hangi firmalar SoC üretmekte?
Telefon piyasasında şu anda aktif olarak SoC üreten 7 firma mevcut. Qualcomm, MediaTek, HiSilicon, Unisoc, Samsung ve Apple. Bu firmalar çoğunlukla sadece telefon için SoC üretmemekteler. Örneğin HiSilicon aynı zamanda kameralara çip üretmektedir. HiSilcion'un ve Samsung'un kendi fabrikaları varken diğer firmalar başka fab'lere çiplerini ürettirmektedirler, ancak tasarımlarını kendileri yapmaktadırlar.
SoC'nin içeriği nedir?
SoC'ler CPU, GPU, DSP, modem, decoder, encoder, güvenlik özellikleri, -bazen- bellek, -bazen- GPS çipi ve display çipi içermektedir.
CPU
SoC'lerde sistemin kalbi diyebiliriz aslında. Android tarafında CPU çekirdeklerini genelde ARM'ın Cortex tarafı üretirken, Apple kendi çekirdeklerini tasarlamaktadır. ARMv7, ARMv8, ARMv9 gibi mimarileri vardır.
ARMv7, Cortex'lerde ilk ARM mimaridir ve 2005'de Cortex A8 ile başlamıştır. 32 bit mimaridir.
ARMv8 ise 2011'de duyurulan ve ilk çekirdekleri 2012'de çıkmış bir mimaridir. 64 bit bir mimaridir. İlk 64 bit SoC'yi üreten firma Apple, ilk 64 bit SoC içeren cihazları ise iPhone 5s. ARMv8 mimarili CPU'lar, ARMv7 CPU'lar için tasarlanmış uygulamaları çalıştırabilirler, ancak ARMv7 CPU'lar ARMv8 için yazılmış programları çalıştıramazlar.
ARMv9 2021'in Mart ayında duyurulan bir ARM mimarisidir. Yine 64 bit bir mimaridir. İlk ARMv9 çekirdekler ise Cortex A510, A710 ve Cortex X2.
Cortex kimdir, nedir diye soruyor olabilirsiniz. ARM'ın CPU departmanına Cortex, GPU departmanına ise Mali diyoruz. Cortex, firmalara kullanmaları için çekirdek satıyor, firmalar ise bu çekirdekleri alıp, özelleştirip, kendi cihazlarına koyuyorlar. Tabii çekirdeklerini Cortex'ten almak gibi bir zorunlulukları yok, aynı Apple'ın yaptığı gibi. Qualcomm örneğin, çoğu çekirdeğini Cortex'ten alıp özelleştirirken, bazen de kendi yaptıkları özel ''Kyro'' çekirdeklerini kullanabiliyorlar.
Birkaç popüler ARM çekirdeklerine bakalım.
Cortex A53 ile başlıyorum, zira hala daha günümüzde çok popüler bir çekirdek. Popüler olmasının sebebi ucuz maliyeti ve esnekliği.
Bildiğini üzere ARM'da big.LITTLE teknolojisi mevcut. big.LITTLE nedir bilmiyorsanız, CPU iki cluster'a bölünüyor. Bir cluster performans gerektiren işlere odaklanırken, diğer cluster enerji verimliliği çekirdeklerinden oluşuyor ve arka plan işlevleri gibi hafif şeyleri hallediyor. İşte buna big.LITTLE diyoruz. 12. nesil ile Intel de masaüstüne bu sistemi getirmeye çalışıyor zaten.
Cortex A53 ile ne alakası derseniz, big.LITTLE'da enerji verimliliği cluster'ı yapmak için A53 çok uygun aslında. Ucuz maliyeti, vasatın üstü performansı ve esnekliği ile çoğu firma da tercih ediyor zaten. Ha, bu demek olmuyor ki A53 performans çekirdeği amaçlı kullanılamaz, ancak kesinlikle ideal olmayacaktır günümüz şartlarında. Bunu zaten görüyoruz, Helio P35 gibi CPU'lar güçsüz kalıyorlar.
A53 aynı zamanda ilk ARMv8 64 bit mimarili Cortex çekirdek. Bu yüzden biraz eskiye kaçıyor. Genelde 1.5GHz ile 2GHz arasında özelleştirilip kullanılıyor.
Hazır gelmişken, bu numaralar ne işe yarıyor diyebilirsiniz. Cortex A'dan sonra gelen numaralarda ilk hane, CPU'nun tier'ını belirtir. 3, çok küçük ve az güç isteyen işlevler için. 5 ise big.LITTLE'daki ''LITTLE'' çekirdekleri içindir, daha az güç tüketirler ve daha az güce sahiptirler. 7 ise big.LITTLE'daki ''big'' çekirdekleri içindir, daha fazla güç tüketirler ve daha az güce sahiptirler. A'dan sonra gelen numaradaki 2. hane ise jenerasyonu gösterir. Daha yüksek bir rakam, daha güncel çekirdek demektir. Örneğin, Cortex A78, A73'den daha günceldir ve daha güçlüdür. Cortex X serisi ise, Cortex'in belirlediği sınırlara uymayıp, firmaların istediği gibi özelleştirebildiği çekirdeklerdir. Genelde X serisi A7x serisinden de güçlü olurlar ve daha fazla güç çekerler.
Başka popüler bir çekirdeğe geçiyorum. Cortex A73. Popüler olmasının sebebi A53 gibi eski ve ucuz olması. Gücü A75, A78 gibi çekirdeklerle kapışmasa da ucuzluğu ve A53'den daha güçlü olması sebebiyle hala Kirin 710 gibi SoC'lerde kullanılmakta. A53 gibi eskimiştir, bu yüzden artık tercih edilmemelidir.
A75 ise A73'den daha güncel ve daha güçlü, A78'den ise daha güçsüz. Daha çok tam düşük-orta seviye SoC piyasasına uygun. Genelde Mali G58 MC2 gibi GPU'lar ile kombo yapılır ve F/P telefonlarda satılır.
A78 ise Cortex X serisine girmeden kullanılabilecek en güçlü ve A7x serisinde en verimli ARM çekirdeğidir. A75'den daha güçlü ve daha verimli. Genelde orta-üst seviye SoC'lerde yerini alıyor. Cortex X performansına yakın, ancak Cortex X kadar cep yakmayan telefonlarda bulunur genelde.
Apple'ın kullandığı çekirdeklere kısaca bakarsak ise, Apple kendi custom CPU çekirdeklerini iPhone 5 ile yapmaya başladı. İlk yaptıkları CPU çekirdeği ise Swift. ARMv7 tabanlı, 32 bit bir çekirdek. iPhone 5'te 1.3GHz hızında çalışmakta ve Apple A6'da ve A6X'de iki adet bulunmakta. 32nm sürecinde üretildi.
iPhone 5s'te ise telefon piyasasında ilk olarak 64 bit bir SoC bulunmakta. Apple'ın kullandığı çekirdeğin adı, Cyclone. ARMv8 tabanlı ve Apple A7'de iki adet bulunmakta. 1.3GHz hızında çalışıyor. 28nm sürecinde üretildi.
iPhone 6'da 1.4GHz 2 adet Typhoon kullanılmakta. Yine ARMv8 tabanlı. Air 2'deki A8X'de 3 adet 1.5GHz hızında Typhoon kullanılmakta ve GPU olarak GXA6850'ye upgrade var GX6450'den. 20nm sürecinde üretildi.
iPhone 6s'de 2 adet 1.84GHz Twister kullanılmakta. Typhoon'a göre ciddi performans artışı sağlıyor. iPad Pro 12.9 (2015) içinde bulunan A9X ise 2 adet 2.26GHz Twister kullanmakta ve daha iyi bir GPU'ya sahip. Çıktığı fabrikaya göre 14nm veya 16nm sürecinde üretildi. Samsung 14nm, TSMC 16nm'de üretmekte.
iPhone 7'de 2.34GHz hızında çalışan 2 adet Hurricane ve Zephyr içeren A10 Fusion bulunmakta. Bu ilk big.LITTLE kullanan Apple SoC. Hurricane performans çekirdeği iken, Zephyr enerji tasarrufu çekirdeği. Değişik olarak, buradaki big.LITTLE biraz eski big.LITTLE gibi işlemekte. Ağır uygulamaya girdiğinizde Zephyr çekirdekleri tamamen kapatılmakta ve bütün yük Hurricane'e verilmekte. Uygulamadan çıktığınızda ise Zephyr çekirdekleri geri yükü alıyor. Bu yüzden Geekbench gibi uygulamalar iPhone 7 gibi cihazları dual core cihaz gibi görebilir, normal. Ek olarak A10 Fusion, Apple'ın ilk takma isim verdiği SoC ve son PowerVR GPU kullanan Apple SoC. A10X sürümünde 3 tane Hurricane ve 3 tane Zephyr, ek olarak daha güçlü GPU bulunmakta. 16nm sürecinde üretildi.
A11 Bionic ile Apple, kendi GPU'sunu tasarladı. 3 çekirdekli bir GPU olarak geçmekte. CPU tarafı ise 2 adet Monsoon performans, 4 adet Mistral verimlilik çekirdeğinden oluşmakta. 10nm sürecinde üretildi.
A12 Bionic ile GPU tarafı, 4 çekirdeğe çıktı. 7nm sürecinde üretildi.
A15 Bionic ile de GPU tarafı, iPhone 13 Pro ve Pro Max modellerde 5 çekirdeğe çıktı. 5 nm sürecinde üretildi.
2021 model iPad Pro'lar ile de Apple, masaüstü seviyesinde olan, M1 çipini tabletlerine koymaya başladı.
GPU
Geldik eğlenceli tarafa, GPU. Aynı masaüstü GPU'su gibi, telefon SoC'lerinde de GPU'lar var. Tabii ki kısık frekanslarda çalışmaktalar ve masaüstü GPU'ları kadar güçlü değiller şu anlık.
Örneğin G51'in içine bakarsak, çip içinde bellek kontrolcüsü ve shader core gibi şeyler var. Shader core sayısı GPU'lara göre değişiyor tabii ki.
GPU tarafında güncel olarak -Apple'ı saymazsak- 2 üretici var. Mali ve Adreno. Mali, Cortex'in GPU departmanıyken, Adreno Snapdragon SoC'lerdeki GPU'lara verilen isim.
Mali GPU'larda eskiden sadece isim sonrasında numara gelirdi. Mali 400 gibi. Sonrasında ise Mali T serisi geldi. Mali T serisinde T'den sonra gelen numarada ilk hane, nesili ifade ederken, ikinci hane GPU'nun tier'ını yani gücünü ifade eder. Üçüncü rakam ise emin olmamamla beraber revizyonu ifade etmesi lazım.
Mali T serisi zaten emekliye ayrıldı ve yerine Bifrost mimarili G serisi geldi ve hala daha kullanımda. G serisinde, G'den sonra gelen ilk rakam GPU'nun tier'ını yani gücünü ifade ederken, diğer rakam ise GPU'nun revizyonunu ifade eder.
Son olarak da Gxx'den sonra gelen MP veya MC, Multi-Processor ve Multi-Core demektir. MP, bazen GPU'nun içerdiği shader çekirdeklerini yani çekirdekleri söylerken, bazen de GPU'nun frekans başına üretebildiği pikseli ifade eder. MC ise GPU'daki çekirdek sayısını ifade eder. Herhangi bir Mali GPU'da, OEM (Cortex'in belirlediği sınırlar içerisinde) istediği kadar MC koyabilir. Örneğin Mali G76, 12 çekirdek ve 20 çekirdek arasında özelleştirilebilir.
Adreno'da ise numaralandırma daha basit. XXX'de ilk hane neslini, ikinci rakam ise tier'ını belirtir. Üçüncü rakam ne belirtiyor tam bilmiyorum, ancak o da tier içinde tier belirtiyor olması lazım. Örneğin 640 tier'ının içindeki 9 tier'ı gibi. Sonrasında bazen L harfi geliyor, ondan da emin olmamakla beraber daha yüksek nanometre üretim sürecinde, bir tık daha güçsüz GPU (649 vs 649L) üretiliyor gibi.
İki firma da bazen kafa kafaya gidiyorlar, bazen ise daha önde olanlar olabiliyor. Şu anda Adreno 730, rekabeti Mali G710 MC10'dan daha üstün gidiyor gibi. Hazır yeri gelmişken belirteyim, Mali G710, Mali G71'den daha güncel bir GPU. Tabii Apple, Android tarafından gözümüzü ayırırsak daha iyi GPU tarafında şu an.
Son olarak da Exynos 2200 gibi SoC'lerde bulunan, AMD RDNA2 tabanlı Xclipse 920 GPU'sundan bahsedelim. Bu GPU, AMD'nin RDNA2 mimarisini kullanıyor ve RT destekli. Performansı da gayet iyi. Bahsedilebilecekler bu kadar.
DSP
Kamera işleriyle ilgilenen kısımdır. Video, fotoğraf çekimi, fotoğraf işlemesi gibi şeylerle uğraşır. Açılımı Digital Signal Processing.
Günümüzde genelde 4K 30FPS video çekebilen DSP'ler üretilirken, SP695 gibi tartışmaya açık DSP'li SoC'ler de mevcut. SP695 orta seviye bir SoC olmasına rağmen 4K video çekebilen bir DSP'ye sahip değil, gülünç bence.
DSLR kameraya ilgisi olan arkadaşlar DSP'yi biliyorlardır zaten, pek anlatılacak bir şeyleri yok.
Modem
Cellular, Bluetooth ve Wi-Fi sinyalleriyle ilgilenen kısımdır. Örneğin 5G destekli bir modemi olmayan SoC, 5G desteklemeyecektir. Qualcomm güncel olarak modem piyasasında neredeyse en fazla pazar payına sahip firma. Apple'a da Qualcomm modem satmakta. Intel, Samsung ve Mediatek'in de modem ürettiğini belirteyim.
Decoder-Encoder
SoC içinde çözücü ve kodlayıcı olarak iş görür. Video oynatırken çözücü görevi görüyor mesela. Gerekli codecleri destekleyen bir decoder olursa, videolar daha akıcı oynar çünkü o zaman CPU decode yapmakla uğraşmaz. Yakın zamanda SoC'lerin çoğuna popüler AV1 codeci için decoder desteği geldi örneğin, bu sayede webde video izlerken SoC daha az yorulacaktır.
Display, GPS, güvenlik çipleri v.s
SoC'nin görevlerinden biri de ekrana gerekli sinyalleri vermek, güvenliği sağlamak ve bazen de GPS sinyalleri sağlamak. Bu tür şeylerin çipe dahil olması işleri daha kolaylaştırıyor.
SoC seçerken nelere dikkat etmelisiniz?
Geldik zurnanın zırt dediği yere. Yeni telefon alacaksınız, SoC seçerken nelere dikkat etmelisiniz?
Öncelikle, MediaTek olmaması- şaka şaka. MediaTek her ne kadar karanlık bir geçmişe sahip olsa da (ısınan ve vaat edilenin az performansı veren atıklar üretmişlerdi uzun süre), günümüzde fena işler çıkarmıyor.
Yine de şunu belirtiyorum, kesinlikle Helio P serisinden kaçının. P22, P35, P60 v.s bunlar hep vaat edilenin altında performans veren ve üzecek SoC'ler. Özellikle CPU tarafları çok güçsüz. Özellikle P35 bolca kullanılmakta ve ''gaming'' telefonu adı altında satanlar bile var. Çok komik durum. A53 oyun için kesinlikle uygun değil, oyunlarda frame-pacing, frametime ve framerate sıkıntıları yapacaktır. G35'in de etiket değişmiş P35 olduğunu belirteyim. G25 de etiket değişmiş P22 gibi bir şey, tam P22 değil. P95 de pek iyi değil, GPU'su güçsüz ve CPU tarafı da pek iyi değil. Tek olayı DSP'si.
Helio G serisine gelirsek, fena değil. G25 ve G35 rezalet olsa da, G80 ve G95 gibi çipler fena değil. G80 yüksek ihtimal GPU tarafında yetersiz kalacaktır, ancak G95 verimlilik dışında her tarafta güzel bir SoC. G90T ile G95'in de neredeyse aynı SoC'ler olduğunu belirteyim.
SoC için telefon almamanız gerektiğini de belirteyim. İyi SoC'li ancak kötü konfigüre edilmiş telefonun o SoC'den hiçbir verim alamayacağını belirteyim.
Mediatek Dimensity serisinde ise çoğu SoC'si iyi verimle iyi işler çıkarıyorlar, yamuklarını görmedim pek.
Qualcomm tarafında ise 425 ve 625 gibi mağara ve az performans sağlayan çipler dışında neredeyse bütün serileri gayet iyi. SP888'de ise iyi soğutmalı bir cihaz tercih edin, yük altında oldukça sıcak olup throttling yapabiliyor. Aynısı birazcık SP 8 Gen 1 için de geçerli. SP 695'li bir cihaz ise bence mümkünse tercih etmeyin, 2022 yılında orta sınıf bir cihaz 1080p 30FPS video çekmemeli.
Unisoc ise yeni yeni ilgi gören bir çip firması. T606 fena durmuyor, yine de ben yanaşmazdım.
Exynos 2200, Exynos'lara dendiği gibi sıcak çalışan ve kötü bir çip değil. 2100 ve çıkacak olan 1200 de güzel. Özellikle 2200'nin GPU tarafı hoş, düşünülebilir. 990'dan ve 9611'den mümkünse uzak durun.
Apple tarafında böyle kötü diyebileceğim bir çip yok, A10 Fusion sıcak çalışıyor sadece.
Yani, uzun lafın kısası, ne GPU tarafı çok güçsüz, ne de CPU tarafı çok güçsüz bir dengeli SoC seçin. Seçerken de enerji verimliliği aklınızda olsun.
Oyun için PowerVR GPU asla tercih etmeyin, hatta direkt hiç etmeyin. Kötü performansları ve uyumlulukları (iOS tarafında kullanılanlarda sorun yok) var, örneğin Genshin gibi oyunlarda sorun yapmaktalar. Mali GPU'larda ise T serisinden uzak durun.
Son olarak da kesinlikle ama kesinlikle Antutu, Geekbench veya oyun testlerine bakarak SoC seçmeyin. Antutu puanlarında hile yapan firmalar bile görmüştük.
Okuduğunuz için teşekkürler.
ARM architecture family - Wikipedia
Microprocessor Cores and Processor Technology – Arm®
Arm is the industry's leading supplier of microprocessor technology, offering the widest range of microprocessor cores to address the performance, power and cost requirements for almost all application markets. Discover the right architecture for your project here with our entire line of cores...
www.arm.com
I want to know about the GPU Line up - Graphics, Gaming, and VR forum - Support forums - Arm Community
Hello mate, I am quite confused about the GPU line up ARM has Maybe I'm not able to understand Please can you explain that, There are many GPU in the line-up but
community.arm.com
Product Filter
Select from a wide range of Arm silicon IPs for optimal performance and ROI when building your application, devices and systems.
www.arm.com
Apple silicon - Wikipedia
Samsung Introduces Game Changing Exynos 2200 Processor With Xclipse GPU Powered by AMD RDNA 2 Architecture
The new premium mobile processor comes with hardware-accelerated ray tracing and state of the art Arm-based processing technology
World’s first iPhone 12 Pro Max with USB-C port up for sale on eBay
A team from Slovakia has customized an iPhone and has managed to replace the Lightning port with a fully operational USB-C port.
.
