本文来源:果迷网 作者:prajnamas
如果正在读文章的你,曾经有过配机的经历,那么对CPU、显卡、内存和硬盘这些东西一定不会陌生。事实上,移动设备(手机、平板等等)也有CPU、显卡、内存和“硬盘”这些东西,架构与电脑差距不大。
小小的手机居然放得下这么多东西?事实上,手机虽然架构与电脑完全一样,但形态上却不太一样。手机芯片集成了CPU、显卡和内存等等一系列组件,并且用最新的制程进行加工,其体积非常之小(只相当于成年人的小指指甲盖大小)。下图是iPhone 4内部的A4大小:
图上的Flash意指闪存,对移动设备而言相当于电脑的“硬盘”。A4 + 闪存的功能即相当于整个台机之上的CPU、显卡、内存、主板和硬盘集合,小小体积,巨大能量。本文主要想为大家介绍一下移动设备芯片之上的CPU与显卡,细数各家之长,让大家明白Android所用芯片与iPhone/iPad的不同。
因为这是一个产业链
移动设备明显已经成为产业链。手机的每个部件都会有相应的供应商,音频、视频、屏幕、通信、摄像头、闪存等等。芯片自然也是一样,大名鼎鼎的高通、Nvidia、德州仪器都出售移动设置芯片;而且借此东风,还活得挺好。
如果说市面上 Android 机器所用的芯片着着实实花了你的眼,那么小编可以告诉您一句,其实它们都出自一家厂商。你震惊了吗?这家厂商就是过去不显水不露水的 ARM ,当然最近借移动设置东风,确实火了一把。
与桌面CPU不同的是,移动设备CPU只有一家寡头,那就是 ARM 。它的营销模式与 Intel/AMD 不一样的是, Intel/AMD 自己生产CPU然后出售; ARM 只授权核心技术,得到授权的厂商在进行深加工后自行联系芯片代工厂进行生产。得到ARM授权的厂商有但不仅限于高通、Nvidia、德州仪器、苹果、三星、LG、索尼爱立信。
所以,市面上那些乱花渐欲迷人眼的各种芯片,背后都只有一家ARM。ARM在移动设备上获得成功的原因有很多,营销模式是其一,极度省电是其二。它的计算能力或许不及Intel/AMD的CPU那么强悍,但是移动设备更看重的是效能比(同等电量所能支持的运算),这点ARM确实远超Intel/AMD,在次世代能够成功也就是顺理成章了。
当然,ARM的成功自然也遭到了Intel的嫉妒。Intel出产了一款叫做Atom的低功耗芯片用以对抗ARM,但“得益”于自身对市场的不熟悉以及控制功耗方面不过关,至今也未能获得成功。
CPU一家独大,但显卡却是百家争鸣
相比较于ARM在CPU领域一家独大,移动设备显卡却是百家争鸣,目前数得出来的就有PowerVR系列、AMD Adreno系列、Nvidia Tegra系列以及ARM新兼并的Mali架构。
PowerVR系列是目前移动设备上占有率最大的显卡,掌权者是Imagination公司。使用PowerVR的公司数不胜数,其中就包括苹果(iPhone 4/iPad/iPad2以及即将上市的iPhone 5)和索尼(Sony的PS Vita)。事实上,苹果公司有一部分Imagination的股份。
Adreno系列显卡昔日属于AMD旗下,但在2008年已经出售给了高通。高能同时也从ARM处得到了授权,结合两者制作出了自家的芯片MSM8xxx系列。小编会在第三节详细介绍。
而一直在桌面显卡占据半边天的Nvidia,也用从ARM处得到的授权以及自家的显卡技术,制作出了Tegra系列芯片。由于Nvidia在芯片生产上浸淫已久,其所用的制程一直领先于其它芯片厂商;但功耗却显得略高。尽管如此,它还是占领了大量Android平板。
由于PowerVR的红火,ARM也很嫉妒(高科技公司之间就是嫉来妒去),于是推出了自家的显卡架构:Mali。Mali原先是来自瑞典厂商Logipard的图形解决方案技术,后被ARM收购,现在已经获得三星、LG、索尼爱立信等厂商的青睐,在2010年的授权热门程度可说是ARM阵营第一。
芯片厂商的三个类别
总体来讲,现今芯片厂商分为三种类别:
- 自身不生产移动设备,单纯出售芯片。典型有高通(HTC大部分芯片都是高通,Windows Phone 7/webOS目前也仅仅支持高通芯片)、德州仪器(黑莓Playbook等)。
- 自身生产移动设备,也出售芯片。典型有索尼爱立信(自家的Nova系列芯片)、三星(魅族M8/M9芯片和iPhone 3GS芯片都是由三星提供的)。
- 自身生产移动设备,但不出售芯片。目前只有苹果这样做。
如果读者你想要开一家类似小米手机的公司,从头来组装手机硬件的话,你会怎么做?
- 在刚开始创业的时候,你无钱没势,最好的选择就是买高通和德州仪器的成品芯片。这样做不仅初期成本低,也适合于低端机型的定位。(如果有人认为小米手机算是高端机型,小编只能笑而不语)
- 在积累了一段时间资本后,你会选择像三星或索爱一样取得CPU和显卡授权,为自己旗下产品定制芯片;能力之余,也会出售一些芯片。这总体而言,是属于半有钱半有势的状态。
- 当你已经无欲无求了,一心只想为人类谋幸福的时候(大误),就会和苹果一样完完全全为自己旗下产品定制一款芯片。砍掉所有不需要的部分,加大所有强劲需求的部分,真真正正量身打造。
大部分公司还没能达到苹果的境界,当然我们要求也不能太高。
各家芯片组成
事实上,一枚芯片内部不仅仅只有CPU和显卡,但限于篇幅原因,小编只会简单介绍这两样。剩下的还有很多很重要的部件,比如总线、内存控制、DRAM内存等等;A5比其它芯片强悍之处就在于这些细节,不过小编本篇不会写太多。
德州仪器:主营本代OMAP 4以及下代OMAP 5。其架构为ARM + PowerVR,不需要特别高的频率,也能藉由精密的多核分工方式取得更佳的效能。德仪OMAP的设计概念,就是藉由多元的核心分摊Cortex-A主运算核心的负担,多媒体有专属的硬件译码核心,音效有音效的核心,相机控制也有相机的核心,另将底层运算交给Cortex-M 核心;虽然这些作法也是各家 ARM 架构应用处理器发展的方针,不过德仪还融合了独家的 DSP 数字信号处理器核心,虽然现在多媒体影音多半靠硬件译码核心处理,然而像是一些硬件译码核心无法支持的文件格式,或是最近火红的 2D、3D 转换,就能使用DSP辅助这些应用,不让主处理器的资源虚耗在这些不擅长的应用。
高通:主营本代MSM 8x60。MSM8x60的核心是基于ARM架构的变形,高通称之Scorpion,根据高通的说法,Scorpion针对电源管理方面大幅强化,相较标准的ARM架构拥有更佳的功耗表现。而图形架构方面,源自ATi行动GPU架构的Adreno又再次进化,新版的Adreno 220效能大幅超越第二世代Snapdragon的Adreno 205,并且相较Adreno 200,图形效能提升近4倍,甚至整体效能超越Tegra 2。另外,针对时下对于高质量影音以及外接显示的需求,影片的硬件译码能力也从MSM8255的720p提升到1080p,屏幕也能支持1440 x 900的WXGA分辨率,相机部份能够提供双16MP分辨率摄影镜头的支持。
Nvidia:主营本代Tegra2以及下代Tegra3。目前Android平板上的 Tegra 2 ,在架构上采用两个频率 1GHz 的 Cortex A9 为负责运算用的核心,内部整合音效处理、1080p H.264 硬件影像译码、硬件影像编码,JPEG 图形译码以及支持最高12MP相机,当然最重要的,还是整合Nvidia最引以自豪的GeForce ULP GPU,虽然GPU架构与Tegra一代大致相同,不过由于带宽以及频率提升,图形效能仍比Tegra一代强上许多。Tegra 3将于年底面市,核心更是达到恐怖的四核。
索爱:主营Nova。核心是ARM + ARM Mali,目前尚未大批铺货。大胆启用Mali确实在成本上取得了优势(同时取得ARM两项授权,授权费会大为减少),但由于Mali架构尚未进化完全,性能比起上一代PowerVR尚显不足,更比不了A5所用的PowerVR SGX543。爱立信在电信领域的经验在此芯片上显示得淋漓尽至,集成了一大批三方原件也大大减少了芯片所需要的面积(要知道Tegra 2并没有集成很多三方芯片,三方芯片需要额外一个位置摆放)。
三星:主营Hummingbird与Exynos处理器,旗下手机偶尔也会使用高通芯片。Hummingbird架构ARM + PowerVR,而Exynos则换到了ARM + ARM Mali。三星目前最火的Android手机Galaxy S II(也是目前最好的Android手机)正是用着Exynos芯片,但Mali架构的不健全导致了它无法与部分游戏兼容,性能也远远逊于Apple A5的双核PowerVR SGX543(事实上Exynos内部Mali是单核还是双核都不清楚)。
苹果:自家用的Apple A4/A5。A5在性能与省电上秒杀以上全部芯片,毫无争议当前第一芯片。究其根底,只因它是苹果为iOS量身定制的,完全不像其它厂商只能用统一的芯片,或者用着别人的系统。架构为双核ARM + 双核PowerVR SGX543,性能比起一代A4足足提升2倍与9倍;内存控制、分离总线、增大缓存也是其它芯片所做不到的大手笔。明年A6据传将是基于ARM Contex-A15的四核芯片。
苹果:因为人家是偏执狂
要脱颖而出,就得差异化,而且几乎是疯狂的、不计成本的差异化。又有几个能做到呢?这个世界只有偏执狂才能生存。