Потребление энергии является ключевым для мобильных гаджетов, но часто исследователи концентрируются на экранах, процессорах и модемах, не замечая других «прожорливых» компонентов. Один из них – флэш-память смартфонов, которая может отвечать за 36% энергопотребления девайса. И существенное влияние на автономность оказывает используемая в гаджете файловая система.

Оптимизировать электронику по ее энергозатратам сегодня приходится из-за отставания технологий аккумуляторов. Батареи не выдерживают гонки технологий, и с каждым годом смартфоны работают все меньше и меньше времени. Все потому, что прогресс в аккумуляторах происходит медленнее, чем в микрочипах. В микросхемах количество транзисторов увеличивается вдвое каждые два года, но емкость батарей растет вдвое лишь каждые 10 лет.

Необходимость в новой файловой системе

Сегодня в смартфонах используется почти исключительно файловая система еxt4. Она является эволюцией самой популярной файловой системы в операционной системе Linux – еxt3. В еxt3 главное внимание уделили журналам для ведения истории операций. В еxt4 пошли дальше и модифицировали важные структуры для хранения данных.

Файловую систему еxt4 создали в период 2003-2006 годов, и она лучше всего адаптирована для работы с механическими жесткими дисками. У флэш-памяти совсем другой принцип: она имеет относительно низкую скорость работы, но это компенсируется распараллеливанием процедур записи и чтения на десятки каналов.

Для учета этих особенностей в Samsung в 2012 году представили файловую систему F2FS. Необходимость в новой файловой системе стала особенно очевидной после презентации флэш-памяти типа UFS, которая сделала флэш еще быстрее, и программное обеспечение начало тормозить возможности аппаратного обеспечения. Также файловая система еxt4 не учитывала особенность флэш-памяти: неизменное время доступа и ограниченное количество циклов записи данных.

Энергопотребление компонентов смартфона

Исследователи Техасского университета определили, как распределяется общее энергопотребление смартфона при типовых операциях. Они взяли файл размером 100 МБ и передавали его блоками по 4 КБ через сетевой канал связи. Смартфон находился в режиме полета, а всего провели 10 замеров для опосредования финального результата.

В качестве тестового устройства взяли Samsung Galaxy Nexus S с двухъядерным процессором Cortex-A9 частотой 1,2 ГГц, 32 ГБ внутренней флэш-памяти, 1 ГБ оперативной памяти. Программной частью гаджета была операционная система Cyanogenmod 13.0 на базе Android 6.0.1 с ядром Linux 3.0.101, что позволило активировать F2FS.

Энергопотребление файловых систем

Анализ ученых университета Техаса показал, что файловая система может существенно (в разы) влиять на энергопотребление флэш-памяти:

• случайная запись в еxt4 потребляет в 19 раз больше энергии, чем последовательная. В F2FS соотношение составляет 12 раз.

• случайное чтение в еxt4 потребляет в 7 раз больше энергии при последовательном чтении. Для F2FS соотношение равно 8 раз.

Особенность флэш-памяти в том, что больше всего энергии она тратит во время записи. Самые высокие показатели энергопотребления демонстрирует режим случайной записи данных. Меньше всего энергии флэш-память потребляет при последовательном чтении. Для еxt4 разница между этими режимами составляет 32 раза, и лишь 18 раз для F2FS.

В целом приложения Android при работе на базе F2FS потребляют меньше энергии, чем при работе с еxt4.

Гонка мегапикселей в камерах мобильников выходит на следующий уровень с новыми фотосенсорами Samsung. Компания представила две фотоматрицы, которые начнут использовать в смартфонах уже в начале 2020 года. Новинка Isocell Bright GW1 является сенсором на 64 мегапикселя, а Isocell Bright GM2 предлагает 48 мегапикселей.

Оба сенсора используют текущую технологию Samsung с пикселями размером 0,8 микрометров. Это самый маленький размер пикселя в индустрии сегодня. Эти сенсоры поднимут разрешение изображений с популярных ныне 20 мегапикселей.

Традиционно для лучшего снимка стоит иметь больший размер пикселя. Это позволяет фотодиодам захватывать больше света. В сенсорах с увеличенным количеством мегапикселей качество достигается благодаря использованию различных технологических приемов и алгоритмов. Это позволяет получать качественное изображение при уменьшении физического размера пикселя в фотосенсоре.

Одним из главных технологических трюков Samsung для повышения качества снимка является технология Tetracell. Она интеллектуально комбинирует данные от соседних пикселей, создавая один больший виртуальный пиксель. Чувствительность такого набора эквивалентна вдвое большему пикселю.

Новый 64-мегапиксельный сенсор также получил функцию расширенного динамического диапазона HDR в реальном времени. Его оценивают на уровне 100 децибел, что уже близко к человеческому глазу (120 децибел).

В Samsung говорят, что массовое производство новых фотоматриц запустят во второй половине года. Аналитики прогнозируют, что новые фотоматрицы можно будет встретить в смартфонах уже в следующем году. Одним из первых смартфонов, который получит новинку, может стать флагман Samsung Galaxy Note или Galaxy S11.

Старший директор продуктового менеджмента Qualcomm Джадд Хип в интервью изданию Digit сказал, что стоит ожидать нового этапа войны камер. По словам топ-менеджера, уже в этом году мы увидим смартфоны, которые будут удивлять камерой в 100 мегапикселей. Сама Qualcomm недавно по-тихому добавила поддержку сенсоров в более чем сотню мегапикселей в свои процессоры Snapdragon 670, 675, 710, 712, 845, 855. В них, с определенными ограничениями, можно будет установить камеры до 192 мегапикселей. Основная проблема таких сенсоров в их размере, который плохо сочетается с тонкими корпусами. Хип говорит, что вендоры попытаются уменьшить размер отдельного пикселя, чтобы это компенсировать.

В индустрии смартфонов сегодня популярны камеры на 20 мегапикселей. Однако Nokia Lumia 1020 в 2013 году показала рекордную даже по нынешним меркам камеру на 41 мегапиксель. Только недавно вышли такие телефоны, как Oppo F11 Pro, Vivo V15 Pro, Honor View 20, Redmi Note 7 Pro с сенсорами на 48 мегапикселей.