I processori (SoCs) degli smartphone e dei tablet

Un groviglio infernale di sigle!
Ecco cosa ci aspetta se cerchiamo di comprendere il funzionamento hardware di un moderno smartphone o di un tablet.
Proviamo ad essere concisi e, possibilmente, chiari. Quindi niente dettagli e, all’occorrenza, generiche approssimazioni.

Iniziamo con il dire che l’architettura di uno smartphone (o di un tablet, da adesso in poi si userà il termine smartphone, ma varrà tutto anche per i tablet) non è come quella di un PC. Uno smartphone è una specie di PC, ma è “leggermente” più piccolo, quindi qualcosa di diverso deve pur esserci! Eppure i termini usati sono molto simili: processore, RAM, ROM.
A ben riflettere però ci sono dei termini che sembrano essere scomparsi quando si parla di smartphone…. Ad esempio ciò che non si sente mai nominare è la scheda video! Non se ne parla mai. Eppure gli smartphone non solo hanno uno schermo, ma esso ricopre una funzione fondamentale! Quindi deve esserci per forza una scheda video.
La realtà è semplice: negli smartphone il processore, la scheda video, la RAM e le schede di rete sono, quasi sempre, integrati in un unico chip chiamato SoC (System-on-a-chip), ossia “tutto il sistema in un singolo chip”.
L’architettura su cui si basa questo chip è per (quasi) tutti i SoCs la stessa: l’architettura ARM.

Quindi adesso sappiamo che in uno smartphone processore, RAM e scheda video sono integrati tutti in un unico chip chiamato Soc e sappiamo che l’architettura di tutti i SoCs è uguale e si chiama ARM.

Le cose, forse, cominciano a essere un pochino più delineate.

La generica architettura ARM negli anni si è evoluta e differenziata per potenza, consumi e caratteristiche. Negli ultimi anni la famiglia più diffusa è stata chiamata Cortex.
L’ARM Cortex è dunque una famiglia di SoCs (presentata nel 2005) basata sul set di istruzioni ARMv7.
La famiglia Cortex è formata da una serie di blocchi funzionali (gestione della scheda video, gestione della RAM, gestione delle reti mobili, ecc.) che possono essere collegati tra loro al fine di soddisfare le esigenze dei clienti. Questo significa che uno specifico Soc Cortex non ha necessariamente tutte le unità funzionali della famiglia.
Inoltre i SoCs Cortex sono disponibili in configurazione singolo core o multicore con diverse frequenze (Mhz) di funzionamento.
Infine la famiglia Cortex è suddivisa in serie:

  • la serie A (Application)
  • la serie R (Realtime)
  • la serie M (Microcontroller)

Inutile, in questa sede, approfondire troppo i concetti.
Quello che ci interessa sapere è che la serie A è la serie indirizzata ai computer, ai telefoni cellulari evoluti e, più in generale, alle applicazioni che necessitano di potenza di calcolo e flessibilità ed è quella usata negli smartphone e nei tablet. E’ la serie più completa e, oltre al set di istruzioni classico ARM, gestisce anche la RAM e le comunicazioni di rete (GSM e 3G, HSPA).
Ad esempio un Soc molto in voga in questo momento è senza dubbio l’ARM Cortex A7 a 1.2 GHz quad-core, basato sul set di istruzioni ARMv7. Questo Soc è dotato di un processore quad-core a 1.2 Ghz, una scheda video a 286 Mhz ed è in grado di gestire le reti 3G, HSPA+ e TD-SCDMA.

Quindi gli smartphone utilizzano un unico chip per funzionare. Questo chip prende il nome di Soc. L’architettura del Soc è di tipo ARM che assume diverse configurazioni a seconda della famiglia (ad esempio Cortex) e della serie (ad esempio A) di appartenenza.

Ultimo passaggio.
Chi si occupa di produrre questi SoCs?
Le maggiori aziende che espletano questo compito sono riportate qui di seguito (in ordine alfabetico):

Queste 4 aziende producono praticamente tutti i SoCs usati dagli smartphone effettuandone piccole modifiche che possono influenzarne le performance anche in modo significativo, ma tutti si basano sull’architettura ARM e, quasi tutti, sulla famiglia Cortex.
Bene.
Questo è quanto. Ora, si spera, che il groviglio di sigle e nomignoli sia un po’ meno aggrovigliato 🙂

Una nota a margine.
E’ strano osservare come la Apple non produca i propri SoCs, ma è ancora più strano che il produttore dei SoCs della Apple sia… udite, udite: SAMSUNG!

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2 Commenti

  1. sert00

    be…innanzitutto si sente in continuazione parlare di schede video nei SoC ARM..semplicemente sotto il termine GPU(graphic processing unit).
    Poi aggiungo TI(texas instruments)tra i maggiori produttori di SoC che hai tralasciato…se vogliamo mediatek e’ uscito da poco su ARM..mentre gia dai primi smartphone,TI la fa da padrona.(ricordi i primi smart,tipo i nkia,omnia hd,iphone 3g ecc?avevano tutti SoC MAP,ovvero la serie di TI)
    E pi,ultimo,ARM stessa,che ha progettato exynos5410 assieme a samsung.
    Io sono un utente e fun di piattaforme arm,sulle quali sviluppo(android\ubuntu\debian su piattaforme odroid u2 e xu-e)

    1. Ciao sert00,
      effettivamente anche tra gli ISF “si sente in continuazione parlare” del fatto che il lansoprazolo è ormai superato… Il fatto è che se non sei un medico, un ISF o un appassionato del settore non hai la minima idea di cosa sia il lansoprazolo 🙂
      Voglio dire che questo articolo, come tutti gli articoli di questo micro-blog, è scritto per chi nulla sa e magari qualcosa vuol sapere, non per uno che già molto sa 🙂
      Circa i socs “tralasciati” non ho “dimenticato” solo TI, ma ne ho rimossi decine e muteranno in continuazione… Per un elenco pressoché esaustivo dei socs in commercio si può leggere il seguente articolo:
      http://pdadb.net/index.php?m=cpu
      Però ora, grazie al tuo commento, i lettori hanno di certo qualche spunto di approfondimento 🙂

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