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2013年末主流智能手机处理器介绍

人生驱动器 2013-11-20 09:24 硬件资讯 1,644 views 抢沙发

又到了近一年的尾声,今年对于智慧手机市场又是再次出现惊人的发展,除了大小核技术、真假八核之争,还有ARMv8 64位元架构首度投入智慧手机,都是今年热门的焦点,笔者也简单针对今年几家手机应用处理器厂商现阶段的主流产品做个简短的介绍,顺便推估这些厂商明年可能的计画与发展。

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高通:

对于高通来说,今年应该是大丰收的一年,尤其原本代号S4 Prime的应用处理器再调整识别名称策略后,终于以年度旗舰级应用处理器Snapdragon 800之名问世,靠着入门与主流的Snapdragon 200 、Snapdragon 400以及中高阶的Snapdragon 600与Snapdragon 800 ,打入多数智慧手机厂商的供应链。

并且高通原本就擅长网通技术, LTE的在欧美日韩需求升温,中国亦准备开放LTE执照,主打高整合性的Snapdragon由于可支援多种网通技术,加上Snapdragon 800又推出支援LTE-Advanced的版本,亦迫使如三星等为了电信商需求,不得不将原本采用它款处理器的手机推出采用Snapdragon 800的版本。

Snapdragon 800的版本。

高通目前的策略是将入门的Snapdragon 200采用ARM标准设计Cortex-A7架构, Snapdragon 400以上的处理器则是采用高通基于ARMv7指令集的自主架构核心Krait,不过全系列的Snapdragon都是基于自主专利的Adreno 300系列GPU 。

 

对于高通的处理器,目前是很难以核心的数量断定其效能与等级,尤其是Snapdragon 200 的四核心是采用Cortex-A7 、 Snapdragon 400 则是采用高通的双核Krait 300 ,后者基于更先进的架构,反而比四核心版本效能更高。

高通的Krait 架构具备专利的aSMP 技术,将各个核心的时脉、电压独立管理,比起一般的ARM Cortex-A 标准多核设计采用群组时脉、电压同步的做法,虽同时脉效能会略低,但理论功耗管理较佳,也不须采用大小核设计增加核心所占整个SoC 面积,是高通自主核心架构设计的一个重点。

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至于Snapdragon 600 与Snapdragon 800 ,核心除了时脉的差异外, Snapdragon 800 更采用架构调整过的Krait 400 ,同时脉效能也略微提升,更不用说Snapdragon 800 GPU 架构也是目前Adreno 家族中最顶峰的Adreno 330 ,虽然Snapdragon 600 效能已经不低,不过比起Snapdragon 800 仍是略逊一筹。

市场上使用高通处理器的产品极多, HTC 就是几乎清一色采用高通,另外Sony 、 LG 等主力机种也都使用来自高通的处理器,而三星则是为了LTE 技术,旗下旗舰机种只要是LTE 版本多半弃自主处理器改用高通处理器。

高通明年度已知会将GPU 升级到新一代的Adreno 400 设计,应该会延续目前Adreno 300 的堆叠式GPU 设计,并以单位模组的方式在高阶处理器使用多GPU 设计;至于核心设计应该会延续自主设计方式,仍可能为了赶上64bit 热潮使用ARMv8 指令集架构,不过继续维持其专利aSMP 核心独立管理设计。

苹果:

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苹果A7处理器今年抢先导入ARMv8指令集核心架构,仍是基于自主设计的核心,在设计上仍坚持其双核美学,以先进架构的低时脉双GPU设计挑战它厂高时脉四核架构,并且结合高效能的PowerVR SGX系列多GPU架构辅助达到平衡的整体效能。http://news.160.com/?p=4075

由于苹果一直以来可掌控系统与硬体架构,比起一般Android 手机更能发挥硬体的性能,并且采取自主架构设计,可剔除系统不需要的结构,将整颗应用处理器的功能发挥得更好,故不需四核心或是高时脉,无论使用体验或是效能数据都不亚于更多核且高时脉的它厂处理器。

苹果的坚持并非毫无根据,因为在多核运算理论下,核心越多、效能衰竭的情控也越严重,故双核结构的功耗效能比理论上能够比四核心更好,反而是现在智慧手机最常用图形相关应用,需要更复杂的GPU 辅助,故在苹果近期的应用处理器方面, GPU 所占的面积比例常大于CPU

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苹果所导入的伴随处理器M7也是除了A7采用64bit架构外的另一个重点,这种伴随处理器的概念并非未曾出现过,德州仪器的OMAP家族就在核心中整合Cortex-M架构,透过手机休眠中把网路资料、感测器的管理交给Cortex-M负责,减少核心的负担,但当时由于驱动与系统支援不完整,加上将两个架构整合后,经常需要唤醒整颗核心进行管理,无法发挥综效。

所以苹果这次保守的透过由NXP 代工的M7 进行这些底层工作管理,把手机上各种感测器的管理通通交给这颗外挂处理器,让A7 处理器专注在其负责的系统工作,当手机进入休眠后,尽量把底层作业转给省电的M7 管理,借此降低A7 在休眠时需要被唤醒的次数,提升手机的续航力。

至于下一代的苹果处理器会怎么进化?恐怕依照往例很可能是将核心时脉微幅提升,并且把GPU再次升级,毕竟苹果才刚经历一次架构性的升级,除非发生大瑕疵,否则也没必要进行全面性的改款;不过值得注意的是拥有先进制程技术的Intel ,已经宣布在2015年帮ARM架构厂商进行代工且也取得伺服器级产品的订单,与Intel关系良好的苹果有否可能转单?

三星:

 

三星今年的重点是率先导入大小核big.LITTLE技术,但上下半年搭配的GPU却是不同,搭配S4的Exynos 5410采用PowerVR架构,但下半年搭配Note 3的Exynos 5420却又回到ARM Mali架构,不过无论上半年或是下半年的Exynos 5都遭遇运作高发热的状况。http://news.160.com/?p=4075

这是由于Exynos 5 系列采用的ARM Cortex-A15 架构相较前一代的Cortex-A9 架构复杂度大幅提升,故运作时的发热也更为明显;虽然率先导入大小核设计设法降低功耗,不过软体驱动还未能配合此新设计,导致大小核切换未能如预期般的顺利,也无形中造成不必要的功耗。

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虽然ARM已经宣布大小核协作已经可以投入实用,只要藉由软体更新即可让大小核设计的处理器达成协作,但三星在补充的白皮书已经提到,考虑到目前制程成熟度的关系,会暂缓进行8核全开的实作,避免造成处理器过热。

 

也因此,三星除了预告明年的手机处理器将会迈入ARMv8 64位元指令集外,也表示它们将会率先导入20nm先进制程,试图利用先进制程的优势抑制新架构可能的高发热;至于可能采用的架构,也许有了这次4核设计的经验与当初首款A15核心产品Exynos 5250的先例,说不定会先押宝在双核设计,避免贸然采用四核心架构的高功耗与发热;但也有另一种声音表示已经开启军备竞赛的三星,很可能继续疯狂的进行4+4设计。

NVIDIA:

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相较去年NVIDIA Tegra 4至少在几家大厂都有产品采用的情况,今年Tegra 4在手机上目前仅有小米3的TD-SCDMA版本先采用; Tegra 4采用专利的4+1架构,共4颗Cortex-A15架构搭配一颗低时脉的Cortex-A15核心进行切换, GPU则是采用达72颗流处理器的GeForce ULP架构。

会缺少手机厂商使用并非毫无理由,毕竟前一代的Tegra 3采用记忆体单通道以及相较后来处理器落后的40nm制程,发热与记忆体效能不佳一直困扰着Tegra 3 ;加上NVIDIA最近虽然透过收购Icera获得基频技术,不过比起高通大军的技术成熟度还未能被验证,也不像三星、苹果能够掌控品牌推出产品, Tegra 4今年在手机的成绩并不理想。

不过明年的新Tegra Logan却会是一个全新的局面, NVIDIA将会把架构相对落后的GeForce ULP改为精简自桌上型GPU Kepler设计的Mobile Kepler,较大的差异是会把现行的一个GPU整合所有流处理器的设计,改为与几款主流手机GPU一样,采用将一定数量的流处理器视为一个单元的多GPU设计,不过NVIDIA称此结构为SMX单元。

 

新一代的Mobile Kepler 将会获得许多源自桌上型Kepler 的优点,其中也包括支援CUDA 平行运算指令集、以及提供桌上型绘图指令集的DX11 、 OpenGL 4.4 等的支援性,虽然在手机领域这些支援的特性还未明朗,不过也预留在不同领域例如Windows Phone 、 Windows RT 、工控、伺服器等的发展可能。

现在也传出由于Apple A7 的出现加速市场对64bit 架构的需求, NVIDIA 更可能为了因应此市场变化,除了按照计画推出基于Cortex-A15 的产品外,很可能提前将64 位元架构提前推出,但是否会用在手机上还有待观察,毕竟NVIDIA 推出Tegra 的目的原本就不光只锁定手机。

联发科:

 

联发科今年在主流与入门智慧手机市场表现不恶,靠着一颗MTK8569 掀起不少话题,也获得不少一线厂的主流手机与二线厂的旗舰机采用;不过要说话题性,恐怕还是主打真八核的MTK6592 了。

MTK8592 采用8 颗Cortex-A7 核心,八核心的真面目其实是基于ARM big.LITTLE 架构的变形,以两套小核群组构成8 核架构,并且仗着Cortex-A7 设计发热不高,透过大小核协作的方式提供八核全开。

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为何不使用标准的大核搭小核?笔者试图推测理由,以架构特性来说, Cortex-A7 虽效能不及Cortex-A15 ,但面积小巧、功耗低、发热低、授权成本较低等因素,对于主打平价与主流手机市场的联发科是正确的选择,尤其低发热特性对于手机环境相当重要,考虑到制程成本,要以现行制程达到八核全开,以全小核的作法是可理解的。

虽然4 颗小核效能不敌四颗大核,但若对方无法进行大小核协作,加上容易因为发热达到安全临界点而降频的状况,若是由8 颗小核进行协作,在效能上确实有机会提供不逊于4 大核的效能,但同时又更为省电与低发热,不过在搭载此处理器的产品正式推出前都只是推论。

2013年末主流智能手机处理器介绍

至于明年联发科会在手机投入怎样的设计就很难推测,不过依照目前联发科仍死守低价与主流市场的情况,联发科虽然已经取得ARMv8 架构授权,考虑到目标市场以及64bit 刚起步,极有可能不会在短期针对手机推出64bit 产品,并继续主打八核设计;但也可能有另一种可能性,就是靠精简的Cortex-A53 先抢攻主流市场产品,且很可能继续采用真八核设计。

Intel:

 

其实笔者很犹豫要不要写Intel ,毕竟在台湾,华硕是少数提供Atom Inside 的智慧手机设备商,不过Intel 一直在手机市场持续都有在耕耘,年度旗舰机Lenovo K900 还在中国请了湖人队的Kobe Bryant 代言,它们也对手机市场深具信心(加上台湾PC 厂买单的机率很高),就还是多少提一下。

总之Intel 现在的状况是处理器终于有了,基频数据机技术也藉由并购Infineon 基频部门方式取得,但由于起步的晚, Intel 现在手机产品主打的市场仍以主流级(台币万元级)为主,随着Intel 与Google 强化合​​作,虽然解决不少相容性问题,不过就目前来看仍占总体1 成的Andr​​oid 无法相容,而北美30 大热门app 有5 款会遭遇相容性问题。

 

然而,随着Intel 发布完成LTE 晶片的研发(虽然还是得外挂),以及接下来架构将大改,还有先进制程的导入,在架构日益复杂且时脉越来越高的手机晶片市场, Intel反而又有机会以PC 时代的套路窜起:靠着先进制程为后盾提供更好的工耗与运作稳定性。

这招真的是有用的,因为近期几款Android 手机都传出长时间运作下会因为发热导致安全机制启动而降低时脉,借此保护处理器不至于热当,但搭载新一代Atom 的平板撇开效能不谈,却能够维持长时间全校能运作而不至于过度发热,显示Intel 靠着制程也许接下来几年还是有机会打破手机市场僵局的。

经由:驱动人生资讯

转自:奇摩

正文部分到此结束

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