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平板电脑与智能手机入门 高通处理器的分类

数码多 2013-04-13

    在2009年底,高通Snapdragon平台QSD8250处理器[2011年重新命名为SnapdragonS1]首个1GHz的ARM处理器问世。基于1GHzQSD8250处理器HTCHD2手机,由于手机利用了Windows Mobile 6.5操作系统漏洞,Bootloader得以破解,至今仍然是刷机神器,虽然性能难以流畅运行最新的操作系统,但却可以支持Android、WM、WindowsPhone、Ubuntu等多个操作系统。这也从侧面反应了高通处理器自首次挑战1GHz后,成为了ARM处理器在智能手机领域的主力军,并快速成长。如果不出意外,2013年的Snapdragon800处理器,将可以正式挑战2GHz。 

    高通处理器命名组成 

    从个人电脑普及的20多年中,大家虽然清楚处理器的主频并不能决定它的性能,这还和处理器的架构,以及硬件系统、操作系统等相关。就好比Pentium43GHz性能要远不如酷睿21.6GHz。不过在买Android手机时,CPU主频、屏幕大小、摄像头等仍然是中国市场普通用户,和零售渠道主打的三大要素。而由于现在的手机处理器将很多功能集成到一个芯片内,所以它甚至也可以决定屏幕的大小、分辨率,以及摄像头像素的高低。由于苹果平台的封闭性,所以大家不用费太大功夫认识处理器,而Android平台,高通是最为重要的处理器供应商之一,所以我们今天以高通为例,简单认识一下它的分类。  

    首先,Snapdragon是高通ARM处理器的品牌,中文名为“骁龙”,目前在智能手机、平板、智能家电等领域的ARM处理器平台,均使用Snapdragon名称,所以这在区分产品时可以不用关心这个标识。而从2009年至2013年初,高通产品的命名方法主要调整了三次,尤其在2012年到2013年初,连续调整两次命名方法,这让人怀疑高通的处理器是不是在换“马甲”,只是换个说法呢?下面我们逐步说明。  

    在2011年之前,高通处理器以字母加型号的方法来命名芯片组和处理器,由于在2010年之前,智能手机的3年的销量也抵不上2011年一年,所以芯片的种类、定位和发展速度也较慢。例如,首个1GHz处理器[芯片组]命名为QSD8250,2009年中发布的更新一代产MSM8255等,2010年发布SnapdragonMSM8260等。在这个时期,我们常提到的型号以“芯片组”的形式出现,简单的说,在这个时期它们的基带、网络等芯片并没有集成在处理器中。而型号中第二位数字,一般代表了移动网络支持类型,一般2代表GSM/WCDMA,6代表CDMA,0代表不包括基带芯片等。而QSD8250、MSM8255和8x60系列处理器,被认为是Snapdragon的第一代、第二代和第三代产品,这也促成了第四代产品发布时,S1、S2、S3、S4的命名方法。  

    高通SnapdragonS1,2,3,4处理器主要规格表

高通SnapdragonS1,2,3,4处理器主要规格表 

    在2011年底,高通发布SnapdragonAPQ8064、MSM8960、MSM8270、MSM8930等产品,由于内核终于从Scorpion升级至Krait,APQ8064是四核心的代表,使用了28nm工艺制造,它也被认为是第四代产品的代表作。虽然第二位数字仍然是0,但这一代产品集成度已经比S1、S2时候大大提高,无线网络、蓝牙、移动网络等都已经集成在一颗芯片内。所以我们更多的看到的是8064的名字。当然,以上所说的芯片组发布时间,都要比手机正式大量上市早半年以上。 时间来到2012年,SnapdragonS4产品陆续上市,此时高通公司又进行了一次产品命名方式的调整。这次调整也许只能用不怀好意来定位?原本S4代表了Snapdragon第四代产品,而此次调整后,高通几乎市场上正在销售的当代产品,均归为S4系列。而高通又将S4对应性能和定位从高到低分为四个级别:它们分别是Prime、Pro、Plus和Play。这次命名的改变真可谓莫名其妙。原本S1和S2,几乎都被归入了新的S4Play级别,即最低的入门级,这里还包括ARM在2011年更新的CortexA5核心的新产品,但性能与之前的S2相当。原本的SnapdragonS3系列产品,被列为了S4Plus。而原本的S4,根据芯片工作主频不同,分布在S4Prime和Pro。  

 高通SnapdragonS4系列处理器主要规格表

高通SnapdragonS4系列处理器主要规格表 

    2013年1月,高通在CES上发布全新Snapdragon800/600/400/200系列处理器,大家也许担心,它们又换马甲了。在3月的中国发布会上,CMO阿南德先生表示,此次命名方式更改,是分析师和公司市场部门认为这样更容易规划和定位自己的产品。好在此次更名后,Snapdragon800/600两款产品的架构、性能、集成周边功能等都有所提升。而400系列将仍对应的是S4Plus即原本S3部分的产品[生产工艺,周边集成度会有不同],而200系列,仍然是性能低下的S4Play一类的产品。  

    由于智能手机在2011年后飞速发展,作为重要的处理器,其实是SoC单元,它们的革新速度也变得更快。高通三次改变命名方式难免影响到普通消费者的判断。我们也将这三次命名中对应的主要处理器系列的主要参数做成表格,大家可以对应查询。不过,快速的发展其实也可以让我们忘记2年前的产品,我们接下来将主要介绍Snapdragon800/600/400/200系列的特性,它们将是2013年第二季度开始使用高通芯片手机采用的最新芯片,从顶级到千元级以下都会出现。 

 

 

 

 

 

高通Snapdragon800/600/400/200系列处理器介绍

    在介绍处理器之前,我们先要简单复习一下在SoC中一些重要单元的名称。所谓SoC是指SystemonChip,即一个芯片中集成了一整套系统,而不仅仅是一个中央处理器。在这一代产品中,相对以往它的集成度又有所提高。下面我们来看几个与性能和功能密切相关的名词解释。  

    名词解释  

    Krait:高通兼容ARMv7指令集的私有架构处理器,上一代产品架构代号为Scorpion。它们与CortexA9、A15等核心架构并不相同,内部架构由高通自行设计,兼容ARMv7指令集。但与CortexA8同期的S1、S2代Scorpion,性能优势并不明显。而Krait的架构也与CortexA9和A15都不相同。  

    Adreno:高通芯片的GPU单元,即图形处理单元,主要负责应用的2D和3D加速等。而一般重要衡量指标也是它的3D性能。高通全系列处理器均使用AdrenoGPU。而我们在苹果处理器中常见的是PowerVR公司的SGX系列,还有ARM公司的Mali系列等。  

    HexgonDSP:高通的DSP加速单元,负责音频编解码、音效,应用的多媒体功能、浮点运算加速等等。  

    ISP:ImageSiganlProcessor,图像信号处理器,在智能手机的SoC中,ISP主要负责拍照即对摄像头的支持,摄像头是多少像素的?除了镜头和感光元件单元外,ISP要提供对应的性能支持,满足足够的运算速度、数据传输带宽和一些特性等等。例如,3D拍摄,实时HDR等。  

    4k:UltraHDVideo,超高清视频规格。分辨率为4096x2160或3840x2160,下一代高清视频规范,这已经成为各家电视厂商在今后2-5年内主打方向。手机,也许在今年就可以支持这个规格播放了,但是是输出至外接电视。  

    802.11ac:新一代的无线局域网络标准,提供比802.11n更大的带宽,同样受到4k高清视频的拉动,对这样的标准才有需求。 

 

 

 

 

 

 

 

DTS-HD和DolbyDigitalPlus:现有蓝光电影中常用的高清音频格式,支持多声道24bit/96kHz规范,支持无损压缩或PCM源码多声道音频规范。具体内容还可参考下文。《DTS-HD编码与多种7.1音箱安排》[作者:佚名]  

    下面我们介绍高通在2013年主打的处理器产品。  

高通Snapdragon600

高通Snapdragon600 

    在今年3月,Snapdragon600处理器的手机已经陆续发布,例如HTCOne,早期的三星GalaxyS4,以及前两天刚刚发布的小米2S。由于小米2S是从小米2的APQ8064处理器升级至Snapdragon600,而价格不变,也有人称其实600就是8064的马甲。但从现有的第三方媒体对HTCOne的测试来看,并非如此。在高通的芯片型号中,Snapdragon确实只对应了一个芯片,即APQ8064T,但它是加强版。小米2S表示,它的性能相对小米2会提升25%。目前已经发布的使用该芯片的手机,也有大概类似幅度的宣传。这是一个比较保守的估计。 

 

    Snapdragon600处理器,仍然使用Krait架构,但高通此次对Krait进行了编号,Snapdragon600使用的是Krait300,而一般认为目前8064使用的是Krait200。Snapdragon600仍然使用台积电28nmLP工艺,与APQ8064一样,但主频最高可达1.9GHz,而APQ8064最高为1.7GHz。即便在同样主频下,Snapdragon600也可以比APQ8064提升20%左右性能,而在CPU理论性能测试中,这个领先的幅度还要更大,架构上应该还是存在明显的改进和不同。  

    Krait300核心还支持LP-DDR3规格的内存,可以提供更宽的内存带宽,这个项目仍然是高低端ARM处理器差别很大的一个性能规格指标。同时,Krait300的4核心的电源管理支持完全独立控制,理论上提供更高效的能耗比。同时,电源管理充电管理部分,允许支持40%电量快速充电。  

    Snapdragon600使用与APQ8064一样的GPU单元――Adreno320,但据说运行的主频会更高一些。这颗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],同时还可以支持1080p的视频输出。音频单元支持5.1声道的DTS-HD和DolbyDigitalPlus。由于要支持高清规格,所以48kHz倍频的SRC问题,当然要解决了?  

    它的ISP单元可以支持最高2100万像素的摄像头,并可实现3D拍照功能。 

 

 

 

在网络交互功能方面,集成度大大提高。可以支持最新的802.11acWiFi标准,支持802.11n5G频带工作,支持蓝牙4.0标准,支持USB3.0的数据连接。  

    从HTCOne、GalaxyS4以及小米2S等几款产品,大家应该清楚这个芯片的定位。你手里刚花了3000多元买的S4ProAPQ8064,四核心的手机,即将被Snapdragon600代替。也许在应用感受上,它短期内还是一个马甲而已,但在理论性能上,它实实在在有所提高,但Android平台需要对新硬件有一段时间的优化。这样快速的产品更新节奏,也许真得有点跟不上了吧?  

    高通Snapdragon800

高通Snapdragon800 

    在今年晚些时候,更高端的Snapdragon800将会面世,上市较晚一点的原因可能是台积电方面的最新的28nmHPm工艺。HPm是台积电目前专门为Mobile产品定制的28nm工艺,也有传言苹果公司下一代芯片也会使用该工艺。它要比28nmLP工艺生产的芯片有更低的功耗。虽然Snapdragon800定位于高端的电视、多媒体设备,但在拼硬件的Android设备上,最高端的当然不会错过,所以,看到这款芯片出现在手机上,应该不会有太大问题。  

    Snapdragon800仍然使用Krait架构,具体代号Krait400,4核心主频最高达到2GHz以上,其他方面和600处理器近似。充电电源管理可允许75%电量高速充电。由于之前的Krait架构目前来看在同主频下仍然要稍落后于CortexA15,Snapdragon800的Krait400表现如何,目前还不得而知。但它的定位就是用来抗衡CortexA15产品的。 

 

 

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高清视频拍摄与播放的处理器,同时它可以支持2560x2048分辨率的屏幕,以及Miracast标准的1080p无线视频播放。它使用两个ISP单元,可以支持最高5500万像素的摄像头,双ISP可以提供每秒640M像素的带宽。在GNSS[GlobalNavigationSatelliteSystem]方面,Snapdragon800也支持目前流行的美国GPS、俄罗斯Glonass和欧洲的Galileo三套标准。其他细节上的不同,大家可以参考相关的说明图。  

    高通Snapdragon400

高通Snapdragon400 

    Snapdragon400定位自然就与之前的S4Plus相当了[其实双核产品就是现在的S4Plus],不过多了一组四核心产品的选择。与600和800不同的是,除了有Krait双核1.7GHz外,还有ARM公司CortexA7架构的四核心设计。从目前来看,似乎四核心CortexA7的性能会更好,在图片中红字标出的部分,是指只有在使用CortexA7时具有的特性。例如1080p视频解码、高清音频支持、720p外接显示设备支持等,都来自于四核心产品。预计,高通会以CortexA7四核代替老工艺的Krait双核,这样,连200美元级别的产品也可以用上四核心产品了。而在,它的图形单元部分,Adreno305也是目前S4Plus使用的单元,它要比Adreno220快50%,但是不要忘记,它要比Adreno320慢3倍。其他细节可查阅图表。  

    高通Snapdragon200

高通Snapdragon200 

    在高通几次命名中,最低端的产品与前三档产品性能差距是比较大的,它定位的手机产品大概属于150美元左右的产品,即国内千元级一下的产品。此次Snapdragon200也几乎是上一代S4Play的马甲。处理器核心是使用的ARMCortexA5架构,图形单元仍然是Adreno203,它仅仅是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……它的制造工艺同样落后,仍然是45nm。从芯片型号可以看出,它只不过是现在正在使用的8225和8265的马甲或者频率提升版而已。  

 高通Snapdragon处理器主要规格表

高通Snapdragon处理器主要规格表 

    总结  

    从高通2013年处理器新规划来看,虽然命名规则有所改变,但一直以来将同一时期产品分为四个档次的做法没有变。在面向1000元以下定位的手机的处理器Snapdragon200是一个纯粹的马甲,换个名字,内容基本不变。而Snapdragon400的双核心版本,同样是前一代S4Plus的马甲,但在计划中会有四核心CortexA7版本,从功能性能来看,应该优于上一代的S4Plus。这样1500元左右智能手机性能和体验,会有所提升。Snapdragon600是APQ8064的升级版本,8064T,保守估计在同频率下应用性能提升在20%左右。它将是未来Android阵营中3000-4000左右准旗舰产品的处理器配置。但由于Snapdragon800的性能要较600还有不小的提升,尤其是赶上了4k视频解码的大潮,也许它会成为旗舰机的首选,而Snapdragon600这样比目前旗舰机性能更好的处理器也许会用在更多的2000元级别手机中。  

    对于一般消费者选择手机来说,最新的命名方式确实要比S4的四档分法更好一些。从我们提供表格可以发现,在中低端的两个分类中,它们在一定时期内可能都与前一代产品没有什么差别。所以,选购时也许要警惕被忽悠的可能,例如Snapdragon400并不见得就比S4Plus好。而在两个高端芯片上,对应手机价格应该不会低,而且Snapdragon600替代APQ8064的速度应该会比较快,不存在太大的消费陷阱。我们也不得不感叹,半导体工艺的发展、智能手机市场的诱惑,和人类对生活质量的追求或贪婪正让整个产业格局发生重要变化。高通挑战2GHz虽然已经没有1GHz时那么令人兴奋,但智能手机处理器性能正以每年几乎翻一倍的速度成长。即便是一直不被看好的3D图形部分,与主流整合产品已经在2倍左右[PowerVRSGX554MP4与IntelHD4000,也就是说PowerVRSGXMP4性能是与HD3000性能接近的,而功能上明显好得多]。在今天了解了高通处理器的产品后,我们平行的关注其他家的处理器产品。同时,纵向的我们也会进行相关的专项对比分析。

 

 

 

 

 

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