Технологии: "Сердца современных гаджетов" процессорные ядра и их виды
В отличие от процессоров для ПК, чипы для смартфонов и планшетов имеют гораздо более широкий ассортимент и крайне запутанную систему названий. Немудрено, что обычному пользователю трудно в них разобраться. Однако на деле все мобильные SoC состоят из нескольких типов одних и тех же ядер. Какими бывают ядра в современных гаджетах? И как по их названиям понять, насколько быстрый перед вами чип?
Процессоры для смартфонов и планшетов: краткий ликбез
«Сердцем» любого современного смартфона или планшета является система на чипе (System-on-Chip, SoC). Это миниатюрный кристалл, в котором находятся ядра центрального процессора (CPU), графический ускоритель (GPU), нейронный процессор (NPU), процессоры обработки изображений (ISP) и цифровых сигналов (DSP), модули сотовой и беспроводной связи, а также множество других вспомогательных блоков.
Компания Apple проектирует ключевые компоненты своих SoC сама. Но разработчики чипов для Android-устройств (такие, как Qualcomm, Mediatek, Samsung, Google, Huawei, Xiaomi и Unisoc ) в этом плане нередко полагаются на сторонние решения. Особенно это касается процессорной части: в качестве нее в подавляющем большинстве SoC используются ядра семейства Cortex, разработанные компанией ARM.
В отличие от ПК, где каждая линейка процессоров построена на архитектуре одного поколения, новейшие ядра ARM изначально попадают только в топовые SoC. Но с течением времени большинство из них постепенно появляется во все более бюджетных моделях чипов. Это приводит к тому, что в смартфонах и планшетах одного года выпуска могут использоваться ядра из совершенно разных поколений — от прошлогодних новинок до разработок десятилетней давности.
Современные ядра ARM делятся на три категории: производительные, сверхбыстрые (Prime) и энергоэффективные.
Производительные ядра
Самый большой «зоопарк» по традиции наблюдается среди производительных ядер: в смартфонах 2024-2025 годов можно встретить aж девять их поколений.
Cortex-A73
Основа топовых чипов 2016 года, которая все еще используется в очень бюджетных смартфонах. Имеет архитектуру ARM v8, имеет простой двухполосный декодер инструкций и шесть исполнительных портов, двумя из которых являются целочисленные ALU.
В последних SoC ядро A73 способно достигать немалых 2,8 ГГц. Однако это помогает ему мало — современные решения, работающие на схожей частоте, быстрее почти на целый порядок.
Cortex-A75
Первое поколение ядер на архитектуре ARM v8.2 с технологией ARM DynamIQ, благодаря которой в мобильных SoC стало не два, а три уровня кэша. За счет новой системы кэширования, добавления дополнительного декодера и ALU ядро A75 способно обогнать предшественника на весомые 25-30 %.
Впрочем, в современных реалиях производительность этого решения все равно считается низкой. Поэтому и такие ядра сегодня встречаются разве что в самых бюджетных гаджетах.
Cortex-A76
Ядра, всколыхнувшие рынок ARM-устройств в 2018 году и прозванные «убийцей Intel». Архитектура A76 была переписана практически с нуля, обеспечив заметный рывок производительности — до 50 % на одной частоте. Этому поспособствовал новый четырехполосный декодер c вдвое большей шириной выдачи, а также заметно усовершенствованные алгоритмы предсказания.
Несмотря на приличный возраст, A76 все еще обеспечивают уровень производительности, который достаточен для повседневных задач. На современных техпроцессах эти ядра занимают крайне малую площадь, а их частота масштабируется вплоть до 3 ГГц. Именно поэтому A76 и сегодня продолжает использоваться в большинстве недорогих смартфонов.
Последователями A76 в 2019 году стали ядра A77. Но они получились прожорливыми и горячими, поэтому перестали использоваться в новых чипах достаточно быстро.
Cortex-A78
Следующие ядра-«долгожители», которые постепенно занимают место A76 в бюджетных SoC. В отличие от предшественников, A78 разрабатывались в качестве ядер второй роли — первую в 2020 году заняло дебютное сверхбыстрое ядро Cortex-X1.
A78 унаследовало от предшественника A77 множество улучшений. В частности — увеличение количества ALU до четырех, а также новый кэш макроопераций, позволяющий хранить уже декодированные инструкции и выполнять их в обход декодера. Бэкэнд ядра был заметно расширен: вместо семи и восьми портов у A75 и A76 новое ядро обзавелось целыми 13. Все это позволило поднять производительность примерно на 20 %.
Cortex-A710
Новинка 2021 года, активно использующаяся в чипах среднего сегмента. Данное ядро первым из производительных получило архитектуру ARM v9 с поддержкой векторных инструкций SVE2. Благодаря этому оно почти вдвое опережает предшественников в задачах машинного обучения: например, при использовании AI-фильтров в камере.
A710 было заметно переработано. Добавился пятый декодер инструкций, а изнутри было «выкинуто» все лишнее: широкая очередь выдачи сменилась традиционной по количеству декодеров, а кэш микроопераций был уменьшен. Вдобавок некоторые исполнительные порты были объединены в универсальные, за счет чего их количество было сокращено до 10. Благодаря этим изменениям конвейер ядра стал загружаться гораздо эффективнее, чем раньше: по сравнению с A78 это принесло около 7-10 % дополнительной производительности.
Cortex-A715
Несмотря на схожее с предшественником числовое обозначение, появление A715 в 2022 году стало знаковым — с него началась эпоха ARM-ядер, поддерживающих только 64-битные вычисления.
Это поколение можно считать глубокой оптимизацией. Помимо удаления части, отвечающей за 32-битные расчеты, был сильно улучшен предсказатель ветвлений. Настолько, что от кэша макроопераций было решено полностью отказаться.
В итоге A715 стало потреблять заметно меньше энергии, однако чистая производительность по сравнению с предшественником почти не выросла. Но взамен ядро научилось работать на более высокой частоте — в самых быстрых чипах она достигает 3,3-3,4 ГГц.
Cortex-A720
Следующее ядро, продолжающее развитие идей A715. Значимых изменений в конвейере не несет, но перешло на обновленную архитектуру ARM v9.2, в которой много внимания было уделено управлению памятью.
A720 получило улучшенный предсказатель переходов, более быстрый кэш L2 и новый движок предвыборки данных, позаимствованный у сверхбыстрых ядер серии Cortex-X. Энергоэффективность ядра возросла заметно, а вот производительность гораздо скромнее — примерно на 5 %.
Cortex-A725
Производительное ядро образца 2024 года. По сравнению с предшественником поддерживает вдвое больший объем кэша L2, эффективнее работает с L3, обзавелось более вместительными буферами инструкций и в очередной раз улучшенным предсказателем переходов.
Изменения в A725 были направлены на устранение «узких» мест архитектуры. За счет этого данное поколение ядер обеспечило прирост, как три предыдущих вместе взятые — около 15 % на одной частоте. Ну а энергоэффективность, по традиции, выросла гораздо больше.
По спецификации ядро A725 может работать с новыми матричными инструкциями SME/SME2, ускоряющими задачи машинного обучения до пяти раз. Но их поддержка опциональна и зависит от производителя чипа.
Lumex C1-Pro и C1-Premium
Самые свежие разработки ARM, которые относятся к архитектуре ARM v9.3, вошли в новую линейку под названием Lumex. В ней вместо трех видов ядер уже четыре, а к производительным относятся сразу два — C1 Pro и C1 Premium. Оба в обязательном порядке оснащаются поддержкой инструкций SME/SME2.
С1-Pro — прямой наследник A725. Это ядро с пятиполосным декодером инструкций и четырьмя ALU, которое обзавелось улучшенным предсказателем переходов и обновленной подсистемой памяти. Отрыв от прошлого поколения на уровне 5-10 %.
C1-Premium — новый вид ядер, который в иерархии занимает место между производительными и сверхбыстрыми. Здесь широкий восьмиполосный декодер и 17 исполнительных портов, среди которых шесть целочисленных ALU. Производительность заметно выше и схожа с недавним сверхбыстрым ядром Cortex-X4.
Prime-ядра
В отличие от производительных, сверхбыстрые ядра в новых SoC заменяются на актуальные поколения гораздо оперативнее. Поэтому их разнообразие в современных моделях смартфонов и планшетов заметно меньше.
Cortex-X4
Одно из самых удачных Prime-ядер родом из 2023 года, которое нашло приют во множестве флагманских и субфлагманских чипов. Способно работать на частоте до 3,4 ГГц и обладает восьмиполосным декодером с 15 исполнительными портами, среди которых нашлось место шести ALU. Такая связка позволяет X4 опережать современные производительные ядра семейства A7** на 40–60 %.
Cortex-X925
Следующее поколение сверхбыстрых ядер, доставшееся флагманским чипам 2024 года. Обзавелось более быстрыми и объемными кэшами, а также усовершенствованным блоком предсказания ветвлений, за счет чего быстрее предшественника примерно на 15 %. Пиковая частота теперь может достигать 3,8 ГГц.
Как и X4, X925 основано на архитектуре ARM v9.2. Но разница в скорости выполнения задач машинного обучения между этими двумя ядрами может быть кратной, так как более новое X925 поддерживает матричные инструкции SME/SME2 и имеет в полтора раза больше векторных движков.
Lumex C1-Ultra
Последнее поколение Prime-ядер, основанное на архитектуре ARM v9.3. Имеет невероятно широкий десятиполосный декодер, 21 исполнительный порт и целых восемь ALU. Вдобавок ядро получило в очередной раз улучшенный предсказатель ветвлений, а также увеличенные и ускоренные кэши. При равных условиях опережает предшественника примерно на 10 %, но может работать на заметно более высокой частоте — вплоть до 4,3 ГГц.
Qualcomm Oryon
Говоря о сверхбыстрых ARM-решениях, стоит упомянуть и о собственной разработке компании Qualcomm — ядрах Oryon. Их первое поколение дебютировало в 2023 году в SoC для ноутбуков, но уже второе стало «сердцем» флагманских смартфонов.
Oryon — универсальные ядра, которые могут быть сконфигурированы как сверхбыстрые или производительные. Они способны работать на частотах свыше 4,4 ГГц, но при этом остаются довольно экономичными и поэтому не нуждаются в энергоэффективных компаньонах.
Oryon первых двух поколений имеют по восемь декодеров и 14 исполнительных блоков, из которых шесть приходится на ALU. Формально они соответствуют не самой новой архитектуре ARM v8.7, но обладают очень продвинутым предсказателем переходов и быстрыми векторными движками, которые не являются частью ядер и подключаются к ним по отдельной шине. В равных условиях Oryon второго поколения немного уступает ядру X925, но за счет более высоких частот слегка опережает его.
Oryon третьего поколения еще «шире»: здесь 10 декодеров и 16 портов, среди которых на ALU приходится уже восемь. Обновленное ядро соответствует спецификации ARM v9.2 и поддерживает инструкции SVE2 и SME. Но главная его фишка — кастомные специализированные блоки Matrix Accelerator, которые еще больше ускоряют расчеты машинного обучения. По производительности наблюдается примерный паритет с C1-Ultra, но ядро Qualcomm может работать и быстрее за счет более высокой частоты.
Энергоэффективные ядра
Такие решения выпускаются ARM гораздо реже, чем производительные и сверхбыстрые. Поэтому срок их актуальности по сравнению со «старшими братьями» заметно больше.
Низкое потребление энергоэффективных ядер достигается в первую очередь за счет отсутствия внеочередного исполнения инструкций (Out-of-Order). В отличие от производительных и cверхбыстрых, такие ядра умеют выполнять их только строго по порядку (In-Order). Поэтому в них нет конфигурируемых исполнительных портов — за каждым декодером закреплен ровно один порт с ALU.
Cortex-A53
Старейшие ядра родом из 2012 года, которые до сих пор встречаются в самом нижнем сегменте Android-устройств. Имеют двухполосный декодер и способны работать на частоте до 2,3 ГГц. Крайне медленны и неповоротливы: даже A75, «тормозные» по современным меркам, вдвое быстрее.
A53 стали первыми энергоэффективными решениями, которые могут работать самостоятельно, то есть без производительных ядер. Множество ультрабюджетных SoC используют их именно в такой конфигурации.
Cortex-A55
Это ядро пришло на смену предшественнику только в 2017 году. Предсказатель переходов был заметно улучшен, а благодаря технологии ARM DynamIQ появилась трехуровневая система кэширования. Это позволило увеличить производительность на 7–10 %.
За счет перехода с архитектуры ARM v8 на ARM v8.2 у этих ядер появилась поддержка инструкций DOT, способных заменить собой целую последовательность сложений и умножений. Поэтому A55 стало справляться с задачами машинного обучения до двух раз быстрее.
Cortex-A510
2021 год был ознаменован появлением архитектуры ARM v9, вместе с которой дебютировали и новые экономичные ядра A510. Они обзавелись трехполосным декодером, увеличившим производительность примерно на 35 %. А машинные алгоритмы стали работать на этих ядрах и вовсе вдвое быстрее — все за счет поддержки новых инструкций SVE2.
В отличие от A53 и A55, начиная с этого поколения энергоэффективные ядра используются в SoC только в паре с производительными.
Cortex-A520
Разработка 2023 года, вернувшая развитие энергоэффективных ядер в привычное русло. «Раздутый» декодер предшественников требовал много энергии, поэтому в этом поколении ARM снова вернулась к двухполосной схеме. Вдобавок из ядра была удалена логика, отвечающая за 32-битные вычисления, а его архитектура была обновлена до актуальной ARM v9.2.
За счет глубокой оптимизации конвейера и избавления от ненужных блоков A520 стало заметно экономичнее. Но самое главное, что от этого его производительность не упала, а выросла на 5-8 %.
Lumex С1-Nano
Последнее поколение «малых» ядер, дебютировавших в 2025 году. Они сохранили классический декодер с двумя полосами, но блок предсказаний здесь впервые был отделен от блока выборки инструкций — это позволяет подгружать инструкции, не дожидаясь завершения текущих. Благодаря этому простои конвейера были в очередной раз уменьшены, что позволило улучшить производительность примерно на 5–10 %.
Как и старшие варианты C1, C1 Nano имеют архитектуру ARM v9.3 c поддержкой инструкций SME2, позволяющих выполнять матричные вычисления до пяти раз быстрее. К тому же именно у этих энергоэффективных ядер впервые за долгие годы заметно выросла частота — теперь она может достигать отметки в 2,6 ГГц.
Cравнение ARM-ядер
Объединим ключевые характеристики актуальных ARM-ядер в сравнительных таблицах.
Таблица №1
Таблица №2
*на основе результатов Geekbench 6 Single Score
**информация отсутствует, так как эти ядра не используются в качестве «больших»
Для наглядности представим данные об относительной производительности этих ядер на следующем графике.
На что смотреть при выборе смартфона или планшета
Как можно видеть, разница в производительности между последними топовыми ядрами и устаревшими решениями, которые все еще используются в бюджетных смартфонах и планшетах, просто колоссальная. И это только однопоток. В сложных задачах, где используется множество потоков, она может быть больше еще в пять-восемь раз.
Поэтому при выборе гаджета важно понимать, какие ядра в нем установлены и хватит ли их для комфортного использования устройства в ваших задачах. Разработчики SoC могут комбинировать разные типы ядер, но ведущую роль в оценке скорости работы чипа всегда играет их наиболее быстрый вид.
Условно весь ассортимент актуальных ARM-ядер можно поделить на следующие категории:
A53, A55, A73, A75 — если старшими в процессоре устройства являются одни из этих ядер, то оно относится к разряду самых бюджетных решений уровня «для позвонить и мессенджеров хватит».
A76, A78, A710 — «рабочие лошадки» бюджетного сегмента. Позволяют с комфортом решать большинство задач и играть в несильно требовательные игры. Однако для тяжелых нагрузок уже не годятся.
A715, A720, A725, C1 Pro — серьезные ядра, являющиеся основными в новых SoC среднего сегмента. Обеспечивают высокую производительность, которой достаточно для любых задач.
X4, X925, C1 Premium/Ultra, Oryon — топовые решения, обеспечивающие наивысшую пиковую производительность. Их наличие максимально сокращает время запуска и загрузки «тяжелых» приложений и игр.
![🗓 06.02.1959 — Патент на интегральную схему [вехи_истории ]](https://cs18.pikabu.ru/s/2026/02/06/07/cetrcafc.jpg)
