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平板電腦與智能手機入門 高通處理器的分類

數碼多 2013-04-13

    在2009年底,高通Snapdragon平臺QSD8250處理器[2011年重新命名為SnapdragonS1]首個1GHz的ARM處理器問世。基于1GHzQSD8250處理器HTCHD2手機,由于手機利用了Windows Mobile 6.5操作系統漏洞,Bootloader得以破解,至今仍然是刷機神器,雖然性能難以流暢運行最新的操作系統,但卻可以支持Android、WM、WindowsPhone、Ubuntu等多個操作系統。這也從側面反應了高通處理器自首次挑戰1GHz后,成為了ARM處理器在智能手機領域的主力軍,并快速成長。如果不出意外,2013年的Snapdragon800處理器,將可以正式挑戰2GHz。 

    高通處理器命名組成 

    從個人電腦普及的20多年中,大家雖然清楚處理器的主頻并不能決定它的性能,這還和處理器的架構,以及硬件系統、操作系統等相關。就好比Pentium43GHz性能要遠不如酷睿21.6GHz。不過在買Android手機時,CPU主頻、屏幕大小、攝像頭等仍然是中國市場普通用戶,和零售渠道主打的三大要素。而由于現在的手機處理器將很多功能集成到一個芯片內,所以它甚至也可以決定屏幕的大小、分辨率,以及攝像頭像素的高低。由于蘋果平臺的封閉性,所以大家不用費太大功夫認識處理器,而Android平臺,高通是最為重要的處理器供應商之一,所以我們今天以高通為例,簡單認識一下它的分類。  

    首先,Snapdragon是高通ARM處理器的品牌,中文名為“驍龍”,目前在智能手機、平板、智能家電等領域的ARM處理器平臺,均使用Snapdragon名稱,所以這在區分產品時可以不用關心這個標識。而從2009年至2013年初,高通產品的命名方法主要調整了三次,尤其在2012年到2013年初,連續調整兩次命名方法,這讓人懷疑高通的處理器是不是在換“馬甲”,只是換個說法呢?下面我們逐步說明。  

    在2011年之前,高通處理器以字母加型號的方法來命名芯片組和處理器,由于在2010年之前,智能手機的3年的銷量也抵不上2011年一年,所以芯片的種類、定位和發展速度也較慢。例如,首個1GHz處理器[芯片組]命名為QSD8250,2009年中發布的更新一代產MSM8255等,2010年發布SnapdragonMSM8260等。在這個時期,我們常提到的型號以“芯片組”的形式出現,簡單的說,在這個時期它們的基帶、網絡等芯片并沒有集成在處理器中。而型號中第二位數字,一般代表了移動網絡支持類型,一般2代表GSM/WCDMA,6代表CDMA,0代表不包括基帶芯片等。而QSD8250、MSM8255和8x60系列處理器,被認為是Snapdragon的第一代、第二代和第三代產品,這也促成了第四代產品發布時,S1、S2、S3、S4的命名方法。  

    高通SnapdragonS1,2,3,4處理器主要規格表

高通SnapdragonS1,2,3,4處理器主要規格表 

    在2011年底,高通發布SnapdragonAPQ8064、MSM8960、MSM8270、MSM8930等產品,由于內核終于從Scorpion升級至Krait,APQ8064是四核心的代表,使用了28nm工藝制造,它也被認為是第四代產品的代表作。雖然第二位數字仍然是0,但這一代產品集成度已經比S1、S2時候大大提高,無線網絡、藍牙、移動網絡等都已經集成在一顆芯片內。所以我們更多的看到的是8064的名字。當然,以上所說的芯片組發布時間,都要比手機正式大量上市早半年以上。 時間來到2012年,SnapdragonS4產品陸續上市,此時高通公司又進行了一次產品命名方式的調整。這次調整也許只能用不懷好意來定位?原本S4代表了Snapdragon第四代產品,而此次調整后,高通幾乎市場上正在銷售的當代產品,均歸為S4系列。而高通又將S4對應性能和定位從高到低分為四個級別:它們分別是Prime、Pro、Plus和Play。這次命名的改變真可謂莫名其妙。原本S1和S2,幾乎都被歸入了新的S4Play級別,即最低的入門級,這里還包括ARM在2011年更新的CortexA5核心的新產品,但性能與之前的S2相當。原本的SnapdragonS3系列產品,被列為了S4Plus。而原本的S4,根據芯片工作主頻不同,分布在S4Prime和Pro。  

 高通SnapdragonS4系列處理器主要規格表

高通SnapdragonS4系列處理器主要規格表 

    2013年1月,高通在CES上發布全新Snapdragon800/600/400/200系列處理器,大家也許擔心,它們又換馬甲了。在3月的中國發布會上,CMO阿南德先生表示,此次命名方式更改,是分析師和公司市場部門認為這樣更容易規劃和定位自己的產品。好在此次更名后,Snapdragon800/600兩款產品的架構、性能、集成周邊功能等都有所提升。而400系列將仍對應的是S4Plus即原本S3部分的產品[生產工藝,周邊集成度會有不同],而200系列,仍然是性能低下的S4Play一類的產品。  

    由于智能手機在2011年后飛速發展,作為重要的處理器,其實是SoC單元,它們的革新速度也變得更快。高通三次改變命名方式難免影響到普通消費者的判斷。我們也將這三次命名中對應的主要處理器系列的主要參數做成表格,大家可以對應查詢。不過,快速的發展其實也可以讓我們忘記2年前的產品,我們接下來將主要介紹Snapdragon800/600/400/200系列的特性,它們將是2013年第二季度開始使用高通芯片手機采用的最新芯片,從頂級到千元級以下都會出現。 

 

 

 

 

 

高通Snapdragon800/600/400/200系列處理器介紹

    在介紹處理器之前,我們先要簡單復習一下在SoC中一些重要單元的名稱。所謂SoC是指SystemonChip,即一個芯片中集成了一整套系統,而不僅僅是一個中央處理器。在這一代產品中,相對以往它的集成度又有所提高。下面我們來看幾個與性能和功能密切相關的名詞解釋。  

    名詞解釋  

    Krait:高通兼容ARMv7指令集的私有架構處理器,上一代產品架構代號為Scorpion。它們與CortexA9、A15等核心架構并不相同,內部架構由高通自行設計,兼容ARMv7指令集。但與CortexA8同期的S1、S2代Scorpion,性能優勢并不明顯。而Krait的架構也與CortexA9和A15都不相同。  

    Adreno:高通芯片的GPU單元,即圖形處理單元,主要負責應用的2D和3D加速等。而一般重要衡量指標也是它的3D性能。高通全系列處理器均使用AdrenoGPU。而我們在蘋果處理器中常見的是PowerVR公司的SGX系列,還有ARM公司的Mali系列等。  

    HexgonDSP:高通的DSP加速單元,負責音頻編解碼、音效,應用的多媒體功能、浮點運算加速等等。  

    ISP:ImageSiganlProcessor,圖像信號處理器,在智能手機的SoC中,ISP主要負責拍照即對攝像頭的支持,攝像頭是多少像素的?除了鏡頭和感光元件單元外,ISP要提供對應的性能支持,滿足足夠的運算速度、數據傳輸帶寬和一些特性等等。例如,3D拍攝,實時HDR等。  

    4k:UltraHDVideo,超高清視頻規格。分辨率為4096x2160或3840x2160,下一代高清視頻規范,這已經成為各家電視廠商在今后2-5年內主打方向。手機,也許在今年就可以支持這個規格播放了,但是是輸出至外接電視。  

    802.11ac:新一代的無線局域網絡標準,提供比802.11n更大的帶寬,同樣受到4k高清視頻的拉動,對這樣的標準才有需求。 

 

 

 

 

 

 

 

DTS-HD和DolbyDigitalPlus:現有藍光電影中常用的高清音頻格式,支持多聲道24bit/96kHz規范,支持無損壓縮或PCM源碼多聲道音頻規范。具體內容還可參考下文。《DTS-HD編碼與多種7.1音箱安排》[作者:佚名]  

    下面我們介紹高通在2013年主打的處理器產品。  

高通Snapdragon600

高通Snapdragon600 

    在今年3月,Snapdragon600處理器的手機已經陸續發布,例如HTCOne,早期的三星GalaxyS4,以及前兩天剛剛發布的小米2S。由于小米2S是從小米2的APQ8064處理器升級至Snapdragon600,而價格不變,也有人稱其實600就是8064的馬甲。但從現有的第三方媒體對HTCOne的測試來看,并非如此。在高通的芯片型號中,Snapdragon確實只對應了一個芯片,即APQ8064T,但它是加強版。小米2S表示,它的性能相對小米2會提升25%。目前已經發布的使用該芯片的手機,也有大概類似幅度的宣傳。這是一個比較保守的估計。 

 

    Snapdragon600處理器,仍然使用Krait架構,但高通此次對Krait進行了編號,Snapdragon600使用的是Krait300,而一般認為目前8064使用的是Krait200。Snapdragon600仍然使用臺積電28nmLP工藝,與APQ8064一樣,但主頻最高可達1.9GHz,而APQ8064最高為1.7GHz。即便在同樣主頻下,Snapdragon600也可以比APQ8064提升20%左右性能,而在CPU理論性能測試中,這個領先的幅度還要更大,架構上應該還是存在明顯的改進和不同。  

    Krait300核心還支持LP-DDR3規格的內存,可以提供更寬的內存帶寬,這個項目仍然是高低端ARM處理器差別很大的一個性能規格指標。同時,Krait300的4核心的電源管理支持完全獨立控制,理論上提供更高效的能耗比。同時,電源管理充電管理部分,允許支持40%電量快速充電。  

    Snapdragon600使用與APQ8064一樣的GPU單元――Adreno320,但據說運行的主頻會更高一些。這顆GPU的性能是Snapdragon400使用的Adreno305性能的3倍。  

    Snapdragon600可以支持最高2048x1536分辨率的高清屏幕[iPadretina分辨率],同時還可以支持1080p的視頻輸出。音頻單元支持5.1聲道的DTS-HD和DolbyDigitalPlus。由于要支持高清規格,所以48kHz倍頻的SRC問題,當然要解決了?  

    它的ISP單元可以支持最高2100萬像素的攝像頭,并可實現3D拍照功能。 

 

 

 

在網絡交互功能方面,集成度大大提高。可以支持最新的802.11acWiFi標準,支持802.11n5G頻帶工作,支持藍牙4.0標準,支持USB3.0的數據連接。  

    從HTCOne、GalaxyS4以及小米2S等幾款產品,大家應該清楚這個芯片的定位。你手里剛花了3000多元買的S4ProAPQ8064,四核心的手機,即將被Snapdragon600代替。也許在應用感受上,它短期內還是一個馬甲而已,但在理論性能上,它實實在在有所提高,但Android平臺需要對新硬件有一段時間的優化。這樣快速的產品更新節奏,也許真得有點跟不上了吧?  

    高通Snapdragon800

高通Snapdragon800 

    在今年晚些時候,更高端的Snapdragon800將會面世,上市較晚一點的原因可能是臺積電方面的最新的28nmHPm工藝。HPm是臺積電目前專門為Mobile產品定制的28nm工藝,也有傳言蘋果公司下一代芯片也會使用該工藝。它要比28nmLP工藝生產的芯片有更低的功耗。雖然Snapdragon800定位于高端的電視、多媒體設備,但在拼硬件的Android設備上,最高端的當然不會錯過,所以,看到這款芯片出現在手機上,應該不會有太大問題。  

    Snapdragon800仍然使用Krait架構,具體代號Krait400,4核心主頻最高達到2GHz以上,其他方面和600處理器近似。充電電源管理可允許75%電量高速充電。由于之前的Krait架構目前來看在同主頻下仍然要稍落后于CortexA15,Snapdragon800的Krait400表現如何,目前還不得而知。但它的定位就是用來抗衡CortexA15產品的。 

 

 

其他方面,Snapdragon800使用的Adreno330GPU要比Adreno320GPU性能高50%[8064上的Adreno320]。它也是目前少有的可以支持4k高清視頻拍攝與播放的處理器,同時它可以支持2560x2048分辨率的屏幕,以及Miracast標準的1080p無線視頻播放。它使用兩個ISP單元,可以支持最高5500萬像素的攝像頭,雙ISP可以提供每秒640M像素的帶寬。在GNSS[GlobalNavigationSatelliteSystem]方面,Snapdragon800也支持目前流行的美國GPS、俄羅斯Glonass和歐洲的Galileo三套標準。其他細節上的不同,大家可以參考相關的說明圖。  

    高通Snapdragon400

高通Snapdragon400 

    Snapdragon400定位自然就與之前的S4Plus相當了[其實雙核產品就是現在的S4Plus],不過多了一組四核心產品的選擇。與600和800不同的是,除了有Krait雙核1.7GHz外,還有ARM公司CortexA7架構的四核心設計。從目前來看,似乎四核心CortexA7的性能會更好,在圖片中紅字標出的部分,是指只有在使用CortexA7時具有的特性。例如1080p視頻解碼、高清音頻支持、720p外接顯示設備支持等,都來自于四核心產品。預計,高通會以CortexA7四核代替老工藝的Krait雙核,這樣,連200美元級別的產品也可以用上四核心產品了。而在,它的圖形單元部分,Adreno305也是目前S4Plus使用的單元,它要比Adreno220快50%,但是不要忘記,它要比Adreno320慢3倍。其他細節可查閱圖表。  

    高通Snapdragon200

高通Snapdragon200 

    在高通幾次命名中,最低端的產品與前三檔產品性能差距是比較大的,它定位的手機產品大概屬于150美元左右的產品,即國內千元級一下的產品。此次Snapdragon200也幾乎是上一代S4Play的馬甲。處理器核心是使用的ARMCortexA5架構,圖形單元仍然是Adreno203,它僅僅是S1QSD8250Adreno200性能的2倍,比S2的MSM8255的Adreno205稍慢,是Adreno220性能的五分之一。即,Snapdragon600使用的Adreno320性能是Adreno203的20倍左右……它的制造工藝同樣落后,仍然是45nm。從芯片型號可以看出,它只不過是現在正在使用的8225和8265的馬甲或者頻率提升版而已。  

 高通Snapdragon處理器主要規格表

高通Snapdragon處理器主要規格表 

    總結  

    從高通2013年處理器新規劃來看,雖然命名規則有所改變,但一直以來將同一時期產品分為四個檔次的做法沒有變。在面向1000元以下定位的手機的處理器Snapdragon200是一個純粹的馬甲,換個名字,內容基本不變。而Snapdragon400的雙核心版本,同樣是前一代S4Plus的馬甲,但在計劃中會有四核心CortexA7版本,從功能性能來看,應該優于上一代的S4Plus。這樣1500元左右智能手機性能和體驗,會有所提升。Snapdragon600是APQ8064的升級版本,8064T,保守估計在同頻率下應用性能提升在20%左右。它將是未來Android陣營中3000-4000左右準旗艦產品的處理器配置。但由于Snapdragon800的性能要較600還有不小的提升,尤其是趕上了4k視頻解碼的大潮,也許它會成為旗艦機的首選,而Snapdragon600這樣比目前旗艦機性能更好的處理器也許會用在更多的2000元級別手機中。  

    對于一般消費者選擇手機來說,最新的命名方式確實要比S4的四檔分法更好一些。從我們提供表格可以發現,在中低端的兩個分類中,它們在一定時期內可能都與前一代產品沒有什么差別。所以,選購時也許要警惕被忽悠的可能,例如Snapdragon400并不見得就比S4Plus好。而在兩個高端芯片上,對應手機價格應該不會低,而且Snapdragon600替代APQ8064的速度應該會比較快,不存在太大的消費陷阱。我們也不得不感嘆,半導體工藝的發展、智能手機市場的誘惑,和人類對生活質量的追求或貪婪正讓整個產業格局發生重要變化。高通挑戰2GHz雖然已經沒有1GHz時那么令人興奮,但智能手機處理器性能正以每年幾乎翻一倍的速度成長。即便是一直不被看好的3D圖形部分,與主流整合產品已經在2倍左右[PowerVRSGX554MP4與IntelHD4000,也就是說PowerVRSGXMP4性能是與HD3000性能接近的,而功能上明顯好得多]。在今天了解了高通處理器的產品后,我們平行的關注其他家的處理器產品。同時,縱向的我們也會進行相關的專項對比分析。

 

 

 

 

 

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