移动平台处理器入门-201211

移动平台处理器入门（2012.11）准确来说，现在移动平台，无论是iOS、安卓或是其他操作系统，所使用的处理器准确来说都不能单单称为“处理器”，而应该叫做“SOC”，即“系统级芯片”，但当我们购买和使用智能手机和平板电脑时，所关注的内部硬件参数也只集中在“CPU”和“GPU”，即“处理器”和“图形处理器”上，所以从这两个方面来谈更为直观明了。和PC平台英特尔和AMD双雄割据的局面不同，移动平台目前研发厂商众多，苹果、高通、三星、德州仪器、英伟达、联发科、意法爱立信、瑞芯微、晶晨、华为等都有自主的研发产品，ARMCortexA5、A8、A9以及类A15架构的产品也遍及移动领域的各个方面，行业巨头英特尔也在逐步实施X86架构处理器进军移动平台的计划（博通、君正、全志、美满Marvell等厂商因产品线单一，这里就不多赘述了）。苹果篇（Apple）和备受追捧的“i”产品一样，苹果自家的处理器性能稳步提升，绝不追求性能过剩，并且只供给苹果产品（当然，是苹果设计，三星代工），一直坚持采用Imagination公司的PowerVRSGX图形处理器，也让该公司的GPU产品名声大噪；A4—CPU：A8架构单核1Ghz，45nm工艺，GPU：SGX535；产品：iPhone4、iPad、iPodTouch4；A5—CPU：A9架构双核800mhz（iPad2为1Ghz），45nm工艺（后期出货的iPad2和iPadmini改进为32nm工艺），GPU：SGX543MP2@250mhz；产品：iPhone4s、iPad2、iPadmini、iPodTouch5；A5X—CPU：A9架构双核1Ghz（理论可达1.4Ghz），45nm工艺，GPU：SGX543MP4@250mhz，产品：ThenewiPad；A6—CPU：类A15架构双核1.3Ghz，32nm工艺，GPU：SGX543MP3@250mhz；产品：iPhone6；A6X—CPU：类A15架构双核1.4Ghz，32nm工艺，GPU：SGX543MP4@500mhz；产品：iPad4th；高通篇（Qualcomm）当下的高通移动处理器以骁龙（Snapdragon）这个名字命名，目前已有骁龙S1、S2、S3、S4四代产品，产品众多，和HTC、索尼、联想等终端制造商保持着良好的合作关系，高通处理器超频性能出色，均内置高通自家Adreno图形处理器，型号多为MSM或QSD加四位数字（少数型号后加字母），同一产品可能会出现多种名称，如8260、8660、8060，第二位数字不同表示通信基带不同（2表示WCDMA，6表示CDMA2000，0表示无内置基带，9表示支持LTE4G网络），性能上并无差异；MSM7227/7227T—采用比较落后的单核心ARM11架构，65nm工艺，初始频率600mhz，处理器性能720mips，后期超频以及7227T的频率升至800mhz，处理器性能升至960mips，内置256Kb的二级MSM8260A/8960—属于骁龙S4系列，采用ARMv7指令集的异步双核心Krait架构（接近于A15架构），28nm工艺，标称频率为1.5~1.7Ghz，虽然名称和8260相近，但性能却几乎成倍增长，1.5Ghz时处理器性能9900mips，内置1m的二级缓存和Adreno225GPU，全面支持1080P全高清视频；产品：华硕PadFone、HTCOneS、索尼LT29i、诺基亚920、MOTODROIDRAZRMAXXHD、三星ATIVS等；APQ8064—属于骁龙S4系列，采用ARMv7指令集的四核心Krait架构，并采用异步对称式多核处理技术，28nm工艺，标称频率为1.5~1.7Ghz，在骁龙S4整个家族中，属于智能手机最高端的“Pro”级别，频率为1.5Ghz时处理器性能19800mips（但在安卓双线程下，异步性能要打折，如果异步架构是2x2，折让64%，实际性能是12672mips，如果异步架构是4x1，折让60%，即实际cpu性能11880mips），内置2m的二级缓存和Adreno320GPU，并有128bit的neon多媒体处理引擎（一般为64bit）；产品：华硕PadFone2、HTCJButterfly、OPPOFind5、小米M2、LGOptimusG、GoogleNexus4等。三星篇（Samsung）作为电子行业的巨头，三星是目前唯一有实力和苹果叫板的企业，其自身的研发实力也颇为雄厚，无论是出色的产品设计还是惊艳的SuperAMOLED显示技术，都为三星在市场上取得了显著优势，在安卓时代，三星更是借着自身Galaxy系列产品的发展加快了研发移动处理器的步伐（早期包括苹果在内的许多产品也采用三星处理器，现在的苹果处理器也依靠三星生产，国内的魅族一直坚持使用三星处理器生产智能手机），三星处理器性能强劲，但同系列早期型号功耗较高，并且三星自己有产能不足的问题；S5PC110/Exynos3110—代号“蜂鸟”（后因“猎户座”处理器的大获成功，被三星追划到“Exynos”系列中），采用ARMv7指令集的单核心A8架构，45nm工艺，频率为1Ghz，处理器性能2000mips，发布时号称全球最快ARMCortexA8架构处理器，内置512kb的二级缓存（初始产品可自定义二级缓存大小，其实内部CPU与苹果A4相同，只是A4拥有更大的640kb二级缓存，性能稍强），更有性能强劲的PowerVRSGX540GPU（但实际性能远高于单核心SGX540，因此可以确定其内部采用多核心GPU设计），处理器还整合了1080P全高清编码引擎，能支持30fps的高画质影片播放与摄录；产品：三星I9000/P1000、魅族M9、GoogleNexusS等；Exynos4210/4212—俗称“猎户座”双核，采用ARMv7指令集的双核心A9架构，45nm工艺，标称频率为1.2Ghz，处理器性能6000mips（部分产品频率达到1.4Ghz，性能提升至7000mips），内置1m的二级缓存和ARM自行研发设计的Mali-400MP4多核心GPU，此外它还是唯一一款支持DDR3内存和双通道的处理器，内存位宽和总带宽达到同级最高的256bit和6.4G/s（高通MSM8260仅有64bit和1.6G/s），使处理器性能得到充分发挥，可以轻松实现包括H.264在内的多种视频格式的1080P级的编解码，还支持单路WXGA和双路WSVGA视频输出，但强大的性能产生了过高的功耗和发热量，因此三星后续推出了32nm工艺的Exynos4212，性能有所提升（CPU频率升至1.5Ghz，GPU频率由原先的266mhz升至400mhz，理论图形性能提升2倍），但功耗却有所降低（约下降30%）；产品：三星I9100/I9220、魅族MX等；Exynos4412—俗称“猎户座”四核，采用ARMv7指令集的四核心A9架构，32nmHKMG（高K金属栅极技术，使得整体功耗只相当于4210的80%）工艺，标称频率为1.4Ghz，处理器性能15000mips，内置1m的二级缓存和Mali-400MP4多核心GPU（GPU频率运行在400mhz和4212相同），它继承了双核心产品的所有优点并且得益于四核心设计使处理器速度更快（整体性能较双核心产品提升约60%），甚至可以软解码1080P全高清，H.264编码视频，堪称目前最强移动处理器之一；产品：三星I9300、魅族MX四核、联想K860、蓝魔W30等德州仪器篇（TexasInstruments，简称：TI）德州仪器是世界上最大的模拟电路技术部件制造商，全球领先的半导体跨国公司，以开发、制造、销售半导体和计算机技术闻名于世，在移动处理器领域，德州仪器的OMAP系列以高效率低能耗和因内置和苹果同系的Imagination公司的PowerVRSGX图形处理器而获得的出色的软件兼容性而备受各大终端厂商青睐，摩托罗拉、LG以及国内的华为、智器均有配备德州仪器OMAP处理器的高端旗舰产品；OMAP3430—业界第一款采用A8架构设计的移动处理器，65nm工艺，标称频率为600mhz（实际运行在720~800mhz的产品居多），属于早期处理器产品，性能较弱，最高仅支持256m容量的DDR1内存（所以即使是MOTO里程碑这样当时的旗舰产品，也没有更高内存的型号），内置降频版 SGX530GPU（不知什么原因，GPU频率从标准的200mhz降到了110mhz，性能大为缩水，所以当时搭载该处理器的安卓手机在游戏运行效果上能和iPhone3GS看出明显差距）和独立的视频处理单元，对480P标清及以下规格的视频具有一定的处理能力（后经证实，MOTO的某些机型在这个硬件环节上也进行了阉割，是的这些机型视频处理能力极差）；产品：MOTO里程碑/XT800、三星I8910等；OMAP3610/3620/3630/3640—采用ARMv7指令集的单核心A8架构，45nm工艺，3610/3620/3630标称频率为720mhz（实际产品多运行在800m~1Ghz），3640标称频率达1Ghz，1Ghz时处理器性能1920mips，这其中。3610不具备图形处理器（MOTODEFY配备的是3610，但其具有SGX530GPU，摩托罗拉的官方解释是将图形处理器独立外置于手机内）和视频处理单元，3620和3630的区别在于对显示规格的支持不同（3620最高支持VGA分辨率，而3630最高支持XGA分辨率），3640仅仅是在运行频率上优于3630而已，后三者均内置频率为200mhz的标准版SGX530GPU和视频处理单元，对3D程序和720P高清视频有着良好的支持；产品：MOTO里程碑2/DEFY、LGP970、三星I9003、诺基N9等；OMAP4430/4440—采用ARMv7指令集的双核心A9架构，45nm工艺，建议频率为1GHz，处理器性能5000mips，内置1m的二级缓存和超频版SGX540GPU（运行频率由标准的200mhz提升至300mhz），整体性能均衡，相比同时期双核处理器，功耗控制出色，故产品运用广泛，最高支持1080P全高清影像解码；产品：MOTODROIDRAZR/RAZRV/Atrix2/Bionoc/里程碑3/XOOM2、LGOptimus3、三星I9100G、智器K7/Q8/Ten3/T19等；OMAP4460—采用ARMv7指令集的双核心A9架构，45nm工艺，默认频率为1.5Ghz，处理器性能7500mips，内置1m的二级缓存和超频版SGX540GPU（运行频率由标准的200mhz提升至384mhz），可以看作是4430/4440的加强版；产品：MOTODROIDRAZR/RAZRMAXX、华为AscendP1、智器T20、三星I9250GalaxyNexus等；OMPA4470—采用A9双核心+M3双核心的“四核心”架构，不同于一般四核心处理器，其主双核心采用A9架构，频率高达1.8Ghz，用来处理需要复杂运算的程序，辅双核心采用M3架构，频率仅为266mhz，用来应对移动设备待机和简单指令，如此设计可谓强劲性能与低功耗的有利结合，另外其内置频率为384mhz的SGX544GPU，这也是Imagination公司所能提供的最高图形处理器型号之一，必然会使处理器拥有不俗的图形处理性能；产品：智器T30、X7、三星I9260GalaxyPremier等；英伟达篇（Nvidia）对于只要略微关注电子行业的人来说，英伟达这个名字在硬件产业中的地位已经无需多言，在进军移动平台处理器的道路上，英伟达不仅突出自身图形处理方面的优势，将GeForce显示核心融入移动设备，增强游戏娱乐性能，更是屡次敢为人先，将双核心和四核心产品率先展现在世人眼前，推动着整个行业的发展。Tegra2—全球首款移动双核处理器，采用ARMv7指令集的双核心A9架构，40nm工艺，最高频率为1.2Ghz，处理器性能5520mips，内置1m的二级缓存和8核心GeForceULPGPU，图形性能强劲，但因处理器内部并不具备neon多媒体处理引擎，视频解码能力较弱，官方宣称的最高支持1080P全高清视频解码也仅限于MP4之类的常见格式；产品：LGOptimus2X、MOTOAtrix4G/XOOM、索尼TabletS/P、宏碁IconiaTabA100/A500、华硕EeePadTF101/SL101、联想乐PadK1、中兴U930/970、天语W700/W806等；Tegra3—全球首款移动四核处理器，但其内部却存在极富创意的“第五核心”，设计为四颗主核心+一颗省电伴核心的结构，旨在控制四核处理器过高的功耗，五颗核心均为A9架构，采用与Tegra相同的40nm工艺，主四核心同时工作时最高频率达1.4Ghz，主单核心最高频率达1.5Ghz，处理器性能13800mips，理论运算性能达到Tegra2的五倍，伴核心频率为500mhz，为了达到更加理想的能耗比，五颗核心还会依据不同的任务指令而采取不同的工作方式（依据不同的运算强度，处理器可运行在“四核心同时工作”、“高频率双核心工作”、“高频率单核心工作”以及“仅省电伴核心工作”四种工作状态），处理器内置1m的二级缓存和12核心GeForceULPGPU，支持3D立体显示输出，理论图形处理性能达到了Tegra2的三倍，视频解码能力更是颇为惊人，在支持1080P全高清的基础上，更是可解码部分2160P超高清视频；产品：GoogleNexus7、HTCOneX、LGOptimus4XHD、中兴U985、联想乐PadA2109、华硕EeePadTF201/300T/600T/700T、索尼XperiaTabletS、天语V8/V9、360特供机等；联发科篇（MediaTek，简称：MTK）联发科是来自台湾的芯片研发厂商，因早期在“山寨手机”领域开发的“MTK平台”，因而在市场上积攒了不少名气，如今的联发科在移动处理器领域也已有所建树，单核心、多核心产品也都相继出现在了市场上，因为成本较低，国内包括联想、中兴在内的大小厂商均有搭载联发科处理器的高性价比移动终端设备。MTK6573—采用ARMv6指令集的单核心ARM11架构，50nm工艺，频率为650mhz，处理器性能760mips，并且专门为安卓系统进行了优化，内置SGX531GPU（基于SGX530的升级版），具有不错的图形处理能里力，支持30fpsFWVGA级别视频播放，是移动平台中的入门级产品；产品：MOTOXT390、联想乐PhoneA520/A60、中兴V760等；MTK6575—采用ARMv7指令集的单核心A9架构，40nm工艺，频率为1Ghz，处理器性能2500mips，内置512k的二级缓存和SGX531ultraGPU（ultra意为极限超频版本，SGX531ultra的频率高达522mhz，已将SGX530的性能压榨到了极限），堪称目前最强单核移动处理器之一，本来联发科为MTK6575拟定的对手是高通MSM7227A，但实际性能却达到了频率为1.2Ghz的MSM8255的水平，只是视频处理能力较为薄弱，完全不具备对高清视频的硬解码能力，所支持720P高清视频解码仅限于MP4之类的常见格式；产品：联想乐PhoneS880/A750/P700/乐PadA2107等；MTK6577—采用ARMv7指令集的双核心A9架构，40nm工艺，默认频率为1Ghz，处理器性能5000mips，内置1m的二级缓存和SGX531ultraGPU，运算效率已经达到主流双核移动处理器的标准，并且支持30fps1080P全高清视频解码；产品：联想乐PhoneS720/A789、中兴V970、OPPOT29等；其他部分型号意法爱立信（ST-Ericsson）NovaThorU8500—采用ARMv7指令集的双核心A9架构，45nm工艺，频率为1GHz，处理器性能5000mips，内置1m的二级缓存和单核心Mali-400GPU，支持30fps1080P全高清视频解码，相对于其他双核处理器，图形处理性能略显不足，但相对简单的内部结构也使其拥有较低的功耗；产品：三星I8160/8530、索尼LT22i/ST25i、MOTOXT760等；瑞芯微（Rockchip）RK3066—采用ARMv7指令集的双核心A9架构，40nm工艺，默认频率为1.6Ghz，处理器性能