Android-приложения работают лишь на одном ядре — правда или вымысел?
Когда у меня появился первый компьютер, никому даже и в голову не могло прийти спросить, сколько ядер у его процессора. Однако прошло совсем немного времени, и появились двухъядерные процессоры, затем четырехъядерные и так далее. То же самое достаточно быстро случилось со смартфонами, однако не все понимают, для чего процессору смартфона иметь 8 ядер. Более того, многие считают, что Android-приложения для своей работы используют только одно ядро. Гэри Симс из Android Authority разобрался в этом вопросе и опубликовал свое объяснение.
Первое, что следует знать о мобильных ARM-процессорах, это то, что в восьмиядерных процессорах используется как минимум две разные архитектуры ядер. В современном 64-битном восьмиядерном процессоре будут использованы высокопроизводительные ядра Cortex-A72 вместе с энергоэффективными ядрами Cortex-A53. Такое сочетание называется big.LITTLE, и это отличает ARM-процессоры от тех, что используются для компьютеров. 8-ядерный процессор в смартфоне используется не для высокой производительности, а ради энергоэффективности. Если мы это запомнили, тогда можно идти дальше.
Как используются многоядерные процессоры
Если нагрузить компьютер одной задачей, он отлично с ней справится, однако так в современном мире не бывает. И на компьютеры, и на смартфоны сваливается несколько задач одновременно, поэтому в сердце операционной системы, включая Android, сидит планировщик. Планировщик решает, каким задачам, в каком порядке и количестве будет уделено время процессора. Все планировщики разработаны по-разному и могут отдавать приоритет определенным типам задач.
Если устройство работает на процессоре с несколькими ядрами, это позволяет планировщику отправлять одну задачу на первое ядро, а другую — на второе. Чем больше ядер процессора, тем больше процессов смогут выполняться одновременно. Однако может ли многоядерный процессор помочь решить одну задачу быстрее? Может, если задача подразумевает разбиение. Программы бывают однопоточными и многопоточными. Однопоточные программы не могут извлечь никакой выгоды от использования многоядерных процессоров, в то время как многопоточные программы приспособлены разбиваться на разные задачи, которые могут выполняться одновременно на разных ядрах.
Как это происходит в случае с Android
Android, можно сказать, создан для использования многоядерных процессоров, так как порой даже для выполнения однопоточной программы системе требуется запустить дополнительный процесс, что отчасти делает ее многопоточной. Помимо этого, есть большое количество задач, которые нужно одновременно выполнять, например, синхронизация. Однако перейдем вплотную к приложениям. Созданы ли они для работы с многоядерными процессорами?
Гэри Симс провел несколько тестов и не нашел ни одного приложения, которое использовало бы все 8 ядер на 100%. Так и должно быть, ведь, как мы помним, 8-ядерные процессоры применяются ради энергоэффективности. Система выбирает подходящую комбинацию ядер и, когда требуется нагрузка, подключает высокопроизводительные ядра, а когда есть возможность сэкономить энергию, в ход идут энергоэффективные. Однако в некоторых случаях работают и те и другие.
Тесты
Для того чтобы проверить, как используются ядра процессора при выполнении различных приложений, Гэри Сименс создал программу, считывающую эти данные. Затем он протестировал несколько приложений на устройстве с четырехъядерным Snapdragon 801 и на устройстве с восьмиядерным Snapdragon 615. Совместно с Робертом Триггсом из Android Authority были созданы графики работы ядер этих двух процессоров с одним и тем же приложением.
Первым на тест отправился браузер Chrome. Если бы эта программа являлась однопоточной, стоило бы ожидать постоянной нагрузки двух ядер с периодически появляющейся активностью остальных. Однако большую часть времени Chrome использовал все четыре ядра.
В случае с восьмиядерным Snapdragon 615 браузер Chrome большую часть времени использовал 7 ядер, иногда 8, а иногда 6 или 4. Так как Snapdragon 615 — это big.LITTLE-процессор, то и ядра его используются иначе. Вы можете видеть на графике, как растет нагрузка на одном ядре в то время, как она падает на другом.
Chrome — многопоточное приложение, а что с остальными? Точно таким же образом были проверены приложения Gmail, YouTube Riptide GP2 и Temple Run 2. Игра Temple Run 2 нагрузила только одно ядро, однако при запуске на процессоре MediaTek нагрузка была равномерно распределена. Остальные приложения подтвердили чистоту эксперимента с Chrome. Была также прослежена работа AnTuTu, и на графике четко видно, как искусственно создается нагрузка на все ядра процессора.
Вывод
Если вы еще когда-нибудь услышите, что Android-смартфону не нужен восьмиядерный процессор и что приложения используют одно ядро, знайте — это не так. Как используются ядра процессора во время работы приложений, вы могли видеть на графике. И думаю, вы запомнили, что 8-ядерные процессоры используют в смартфонах не для рекордного быстродействия, а для разумного использования ресурсов, давая возможность находить компромисс между мощностью и энергоэффективностью.