四核八核辈出主流手机处理器格局浅析(全文)手机手机硬件频道

雄霸90%以上份额的ARM阵营

相比PC平台,移动领域所需要的计算并不复杂,因此ARM的优势就在于利用精简指令集RISC在有限的手机硬件上实现性能和功耗的双丰收;这也正是一直沿袭CISC复杂指令集的Intel在移动领域所望其项背的地方,Atom也在一直被质疑功耗对于手机平台来说过大。

整个ARM的体系非常之庞大,智能手机所涉及到的主要是基于ARMv7A指令集设计的Cortex-A5、A7、A9以至A15架构。目前A15的双核处理器由三星首次推出,而四核首次露面则是NVIDIA的Tegra4,代表着目前最高性能的A15还未大面积出现。而对于未来ARM也已经公布了基于ARMv8 64位指令集的第一套处理器“Cortex-A50系列”,并且剑指企业级服务器领域。

2四系列覆盖 高通骁龙平台

四系列覆盖 高通骁龙处理器

不同于多数厂商采用的标准ARM Cortex架构,Krait是高通在ARMv7-A指令集的基础上自主设计的、采用28纳米工艺的全新处理器微架构。能够实现每个内核最高运行速度可达2.5GHz,较高通第一代的Scorpion CPU微架构在性能上提高60%以上,并将功耗降低65%。

高通骁龙平台特色

异步架构与All-in-One整合

如今骁龙所独有的Krait架构的特点在于将微架构设计为异步对称式多核处理器系统(aSMP),相比当前的同步SMP架构,在aSMP中每个内核都拥有独立的时钟、电压和二级缓存,这使每个CPU内核都能够根据处理的工作类型,以最有效的电压和频率运行,从而获得最佳功耗。

此外,高通平台的特色还在于SoC出色的All-in-One整合能力和为低端市场提供的QRD方案——其中整合能力表现为将CPU、GPU、3G/4G移动基带、gpsOne引擎、视频解码支持、显示屏支持、摄像头支持等统一整合到SoC当中。

高通参考设计平台QRD

多模多频段网络支持

高通在无线通信领域方面的优势也是其有力的武器,特别是多模多频段的3G以致4G网络的兴起,所支持的频段越多,越容易受到经常漫游各地的消费者的钟爱。高通前些日子发布的RF360支持的网络制式包括了FDD-LTE、TD-LTE、WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、EV-DO、CDMA1x、GSM以及EDGE。基本涵盖了目前主流的网络制式。

高通骁龙重点产品对比

高通平台目前在中高端智能手机领域非常普遍,200/400/600/800系列的划分直接对应了从入门到旗舰级别的各个类型平台。在新的系列命名之前广为流行的还是骁龙S4系列,从Play到Prime分别定位低中高端,除Play系列采用Cortex-A5架构之外,其他均采用自由的Krait架构,并且均为先进的28nm制程。

高通骁龙未来规划与升级

高通也在今年对旗下产品重新命名,更带来了产品线的全面升级。点击图片可查看详细参数规格

按照目前高通骁龙系列处理器的分类,活跃在目前市场的除了HTC One、LG Optimus G Pro等旗舰机所采用的骁龙600平台之外,去年底推出的MSM8X30(骁龙400系列)是定位中端甚至千元这个更加普及的市场的产品,但是就此前我们的性能测试来看跑分也在一万左右,可以很好地胜任日常需求并且在多模网络的支持方面有着独到的优势;骁龙200系列也是为入门市场而推出的Cortex-A5架构的四核处理器,目前拥有8225Q、8625Q,以应对联发科四核MT6589的冲击。

高通骁龙平台代表手机

3独特4+1结构 NVIDIA Tegra平台

独特4+1结构 NVIDIA Tegra处理器

如果说高通的传统在于无线通信,那么NVIDIA是大家熟知的PC时代的图形专家;Tegra是NVIDIA于2008年洞察到移动领域的巨大潜力,而适时推出的基于ARM构架通用处理器品牌。

NVIDIA Tegra平台特色

“4+1”协处理器

Geforce ULP

另外Gefroce ULP的加入让Tegra平台从2代开始拥有独享的NVIDIA专用游戏专区TegraZone,专门的优化使得Tegra平台游戏具备分辨率更高的纹理、高动态范围(HDR)照明、各种镜头光晕和更加绚丽的爆炸效果。

NVIDIA Tegra重点产品对比

Tegra2已经渐渐离我们远去;不过采用双核Cortex A9架构、最高主频可达1.2GHz的Tegra2平台还是给我们留下了不少代表作为,诸如LG Optimus 2X,摩托罗拉Artix 4G、Xoom,宏碁A500,华硕 Eee Pad TF101,戴尔Streak 10 Pro等等。

NVIDIA Tegra平台未来规划

除此以外还有首次露面的代号为“Parker”的Tegra 6平台,CPU部分为NVIDIA自己打造的基于ARMv8 64位架构定制的内核,也就是之前Denver Project的产物;GPU部分则为Maxwell,支持统一虚拟内存,意味着CPU、GPU将会构成融合的异构计算体系。

除了Tegra2时代的摩托Atrix 4G以及Xoom平板等,伴随Tegra3处理器出现的首款四核并以拍照为特色的HTC One X让更多人认识到这一平台;随后中兴U950、U986,LG Optimus 4X HD等智能手机,以及谷歌的Nexus7平板,微软的Windows RT系统平板Surface也采用了这一平台。可能你会听到某些产品采用“5核”这样的宣传策略,其实就是指的Tegra3。

4GALAXY银河闪耀 三星Exynos平台

GALAXY银河闪耀 三星Exynos平台

三星自从GALAXY系列智能机诞生就势如破竹的统治了大半个Android市场,于是自家推出的Exynos平台也越来越为更多人所熟知;首款Exynos品牌的产品为4210,拥有两枚主频为1.2 GHz的Cortex-A9通用处理核心,拥有32/32 KB I/D Cache, 1 MB L2 Cache,并且集成Mali-400MP GPU。它应用于当初大红大紫的GALAXY SII和GALAXY Note,以及魅族MX。

三星Exynos平台特色

说起来三星的Exynos并无太多突出的特色,既无自己设计的架构、又没有“4+1”这样的协处理模式;不过它的强大性能以及稳定性和所采用的Mali GPU良好的兼容性也堪称低调内敛的优势,正是凭借这些才默默捧红了三星GALAXY系列的二三四代机型。

三星Exynos平台重点产品

正式沿用Exynos品牌之后,继上面提到的4210之后,三星GALAXY S3诞生时带来了四核Exynos 4412,Cortex-A9架构,32nm HKMG制程,支持双通道LPDDR2 1066。Exynos 4412四核处理器仍然集成Mali-400MP GPU,但三星公司已将这颗图形处理器主频由此前的266MHz提升至400MHz。应用于S3以及后来的Note II。

Exynos处理器目前除了三星GALAXY SII/S3以及Note/Note II等在用之外,还有魅族MX、联想K860等产品使用,不过并不采用Exynos品牌命名;虽然并没有太多像之前两家亮眼的技术加入,但是整个平台由于采用的是Mali-400MP,除了性能表现之外游戏兼容性还是很不错的,就实际测试来说不太经常会出现其他平台常见的游戏场景贴图错误。

5借性价比遍地开花 联发科MTK平台

借性价比遍地开花 联发科MTK平台

联发科2011年9月推出第一款面向智能手机设计的处理器——MT6573,2012年2月份推出基于Cortex-A9架构的MT6575,主频首次达到1GHz,6月份推出双核Cortex-A9架构的MTK6577。

联发科MTK平台特色

联发科MTK平台演进及规划

另外除了MT6589,未来联发科的四核甚至八核产品的前景还比较扑朔迷离。

联发科MTK平台代表机型

至于采用MT6577或者MT6589平台的就比较好认了,目前采用的品牌也都非常多,多为国产,一般以双核1GHz或者1.2GHz作为宣传并且不怎么突出处理器品牌的一般就非MTK莫属。虽然身份并不是太高,但是稳定性与性价比还是很合适的。

不食人间烟火的苹果A系列平台

苹果向来是个奇葩,虽然嘴上毫不强调硬件性能,但是背地里总能把iOS优化的在怎样的硬件上都无比流畅;大多数时候甚至单核800MHz所实现的流畅度都成了Android阵营双核甚至四核产品的秒杀对象。苹果此前的处理器都来自于三星,但毕竟处理器是整个硬件平台的核心,为了避免泄露太多的技术细节苹果也招兵买马开始自己设计芯片。

目前有消息显示苹果下一代iPhone 5S有望针对CPU和RAM进行全面升级,传说中的iPhone 5S将会搭载四核A7处理器,拥有最高1.2GHz主频,同时提供2GB运行内存,而内存主频也会发生变化,从之前的LPDDR2变成LPDDR800。

不过话说回来,在苹果这样软硬件一家包揽的世界里,单纯讨论硬件性能是没有什么意义的;按照苹果的逻辑不会一味扩张性能,而是要在性能、功耗以及iOS的用户体验三方面寻求权衡;对于苹果什么也不必猜测,只需要等待一个个惊喜。

跨行后起之秀 Intel X86平台

摩托罗拉MT788所采用的Intel Medfield平台的处理器型号为Atom Z2480,基于32nm工艺打造,单核双线程,具备512KB L2缓存,搭配PowerVR SGX540 GPU,支持双通道LPDDR2内存。

Intel X86平台特色

超线程、睿频、Smart Idle

虽然在核心数上并不占优,但是Intel Atom处理器支持PC上才有的超线程技术,确保处理器能并行执行两个指令线程,以单核模拟双核环境,实现了当前多任务环境下的性能和系统响应能力。实际的性能测试也显示它在核心方面足够具备以一敌二、以二敌四的能力。

除此之外,睿频技术的采用使得处理器能够动态突破到更高的性能,让智能手机能按照需求提供更高的性能,并优化功耗。额外的Smart Idle Technology技术可以让CPU核心和处理器其他部分关闭时,操作系统依然保持待命的开启状态。

Intel X86平台重点产品对比

虽然Intel Atom的首秀性能就让人眼前一亮,不过依然挡不住Android阵营长久以来的硬件战步伐,高通以及NV都朝向自己的下一代Krait架构以及ARM的Cortex-A15投入精力;为了与之对抗,Intel今年也毫不客气的拿出了Clover Trail+平台,联想K900所搭载的Atom Z2580——双核四线程,主频为2GHz,仍然基于32nm工艺的搭配——跑分比拟双四核版本三星GALAXY S4的事实又让我们再次重新认识这个PC领域的芯片领导者。

Intel X86平台未来产品规划

当然Intel未来还将有四核产品推出,开发代号为Bay Trail,采用22nm工艺,相比目前有两倍的性能提升和更好的功耗表现。不过从目前的消息来看Bay Trail应为平板电脑所准备,并不确定它是否会应用到智能手机上面。

Intel X86平台代表手机

作为为国内用户所熟知的联想首部Intel X86架构处理器的手机K800,拥有1.6GHz主频,单核性能表现彪悍直逼主流双核处理器水平,也可以兼容大多数应用;但当时来说对于游戏的兼容性尚且不够完善。此后推出的摩托罗拉MT788则更加成熟,在我们之前刚刚推出的《X86挑战ARM 29项测试揭秘鲜为人知的功耗》测试当中,Atom Z2480平台的摩托罗拉MT788无论性能还是功耗都足够让人满意。

如果说K800只是简单地试水,联想K900看起来更加来势汹汹;Intel Clover Trail+平台的露面再一次选择了联想,而K900更是一款外观与性能并驾齐驱的高端定位机型。

作为首款搭载了代号为“Clover Trail+”Intel Atom Z2580双核处理器的智能手机,联想K900主频达到了2GHz,同时辅以2GB DDR2运行内存。GPU图形处理器则为PowerVR SGX 544MP2。之前的联想K900评测显示Intel Atom Z2580的架构性能从跑分上来看跟ARM A15架构不相上下。

移动性耗战 Intel X86 VS ARM

从源头上来说,复杂指令集CISC和精简指令集RISC的不同思路导致了Intel X86与ARM之间的根本差异,继承自PC平台的X86更加看重高性能,不过同时带来了高功耗;而ARM看重小尺寸低功耗领域的特性使其自然而然的成为了智能手机的依托,至少是计算水平还不是很高的时候的智能手机的依托。X86不能做到ARM的低功耗,而ARM也无法做到X86的高性能。此外X86传统的PCIe总线无法应用于SoC,而且X86也并没有与ARM AMBA总线类似的SoC平台总线,仍是Intel进军嵌入式领域一个不小的障碍。

从产业环境来看,把持移动领域多年的ARM在技术专利以及产业盟友方面所织下的网络已经非常之大,Intel想要凭借一己之力短时间内攻破在通信、图形各个方面都有所专长的ARM阵营高通、NV这样的对手并不容易;除了硬件层面的对手,系统层级的谷歌、乃至微软Windows对于ARM的支持都将成为Intel的重重威胁。

几年的争斗催生了移动领域以远大于PC领域的前进速度诞生着新品,对不同平台的选择也直接影响到你在用手机时所看重的应用场景——究竟是偏重多核的性能、寡核的功耗表现,还是GPU的游戏表现——于是如今的移动市场又被怎样的格局划分,或许应该成为你所应该知道的一部分。

THE END
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