2012年下半年,继HTC One X、三星GALAXY S3之后,像联想乐Phone K860、魅族MX四核版等国产旗舰手机的接连推出也将智能手机彻底带入了四核争霸赛当中。当然,一同卷入这场战争的也少不了价格战的爆发。从明面儿上来看,这似乎是手机厂商之间展开的又一次厮杀,但仔细想想,高端四核产品价格低了,相应的设备生产成本也会降低,这其实也会让移动芯片厂商们紧张不已。对于它们而言,想要保持住自身的市场占有率并控制高中低端市场,最可行的办法也许就是在技术上超越对手了。
三星Exynos 5 Dual优势分析
一般的消费者在选购手机时,往往会询问这款手机是单核、双核、还是四核,但除了硬件发烧友以外,很少有用户会对移动芯片有过多的深入研究。其实我们要知道的是,目前包括四核、双核甚至单核在内,不同芯片的性能表现也是会有少许不同的。例如,手机厂商对产品的后期优化也会对性能表现产生影响。另外,就拿硬件性能来说,除了单一看处理器主频、制造工艺之外,架构对性能的影响也是不容忽视的,甚至可以起到决定性作用。
工艺制程和架构交替提升(图片引自网络)
这不禁让我们回忆起英特尔芯片技术发展的战略模式Tick-Tock(工艺年-架构年)。简单来说,在偶数年,英特尔会更新制作工艺,而奇数年会更新微架构。这样的制程工艺与核心架构在两条路线上交替进行,一方面可以避免同时革新带来的失败风险,同时也可以通过降低研发周期,对市场进行持续的刺激。
英特尔战略模式Tick Tock(图片引自网络)
拿近几年的产品举例,2008年的Nehalem是采用45纳米工艺的新架构,2009年Westmere升级到32纳米,2010年的Sandy Bridge又是新架构。而目前最新的IVY Bridge也被看作是Sandy Bridge 22纳米工艺的升级版。相比每次工艺的提升,新架构的性能提升的更为明显一些。因此,我们也经常看到一些资深的DIY玩家都会等到新架构推出时再更新换代自己手中的装备。另一方面,就目前微处理器ARM的战略来看,似乎也在或多或少的遵循着英特尔Tick Tock模式。
何为移动处理器架构?
在谈全新的Cortex A15架构前,我们还是有必要了解一下移动芯片的底层构造。像三星Exynos处理器、英伟达Tegra、高通骁龙处理器甚至包括联发科MTK芯片均采用了ARM公司提供的Cortex-A架构,Cortex-A是ARMv7指令集产品集合。Cortex A5、Cortex A7、Cortex A8、Cortex A9以及Cortex A15同属于Cortex-A系列处理器。
实际上,随着数字的增大,移动芯片的性能也是在不断增强的。比如双核三星Exynos 4212以及四核三星Exynos 4412就都采用了Cortex A9架构,高通最新的四核处理器APQ8064则采用了自家的Krait架构,Krait架构也是被高通称作是Cortex A15级别的架构。
三星Exynos四核CPU为Cortex A9架构(图片引自网络)
而从联发科的发展策略来看,MTK芯片主要是以采用廉价的高性价比架构为主,当然,对于芯片厂商而言,采用何种架构也是根据自身产品市场定位有关系。而在高端市场,我们可以看到三星Exynos以及高通骁龙则更加青睐于新架构芯片的研发。
英特尔Atom Z2460处理器(图片引自网络)
除了ARM架构之外,PC行业巨头英特尔也顺利的将x86架构带入到了移动设备处理器中。今年年初的联想乐Phone K800便是搭载了x86架构处理器的智能手机。代表产品Atom Z2460拥有超线程技术,可以实现更敏捷的用户界面相应、快速的网页下载以及运行多个应用。以上便是移动处理器架构的基本构成,可以看出,不同架构所能达到的性能是不同的。
Cortex-A15架构性能提升多少?
在去年,三星就已经宣布了将会推出全球首款基于ARM Cortex A15架构的双核移动处理器三星Exynos 5 Dual,之后在年初的MWC大展上也进行了相关演示。目前,我们登录三星技术官网,已经可以下载到三星Exynos 5 Dual的技术白皮书。
四核APQ8064安兔兔测试成绩接近14000(等价于A15架构的高通Krait架构)
三星Exynos 5 Dual整合了两个Cortex A15架构核心,主频高达1.7GHz,配有128KB一级缓存、2MB二级缓存、增强的VFP(浮点体系结构)、Neon协处理器、DMIPS/MHz(单位频率每秒百万指数令)相比之前的主频为1.4GHz Cortex-A9处理器提升1.5倍至2倍性能不是不可能。
Cortex A15 MPCore处理器配置图(图片引自网络)
为什么我们文章开篇说架构的提升好处多多呢?就拿A15架构举例吧。在同频率下,一个Cortex A15架构内核性能基本上相当于两个Cortex A9内核。而之前高通公司也发布了Krait架构的骁龙S4处理器,其性能的提升也是显而易见的,甚至某些测试项会比Cortex A9还要快。
此外,Cortex A15架构最多支持8核心,并且频率也会提升到2.5GHz,每个内核的性能整数、浮点单元以及NEON指令也都得以增强,因此性能全面超越A9架构也是显而易见的。
Cortex A15架构示意图(图片引自网络)
最后,我们再来看看ARM公司对于Cortex A15架构进行的一番评价吧:
“Cortex-A15架构处理器能够为消费者提供下一代用户体验,并为Web基础结构应用提供高性能计算。预计Cortex-A15处理器的移动配置所能提供的性能是当前的高级智能手机性能的五倍还多。在高级基础结构应用中,Cortex-A15的运行速度最高可达2.5GHz,这将支持在不断降低功耗、散热和成本预算方面实现高度可伸缩的解决方案。”
GPU图形性能达PC级?
制造工艺方面,Exynos 5 Dual采用了32纳米 HKMG(高K金属栅极),相比之前的45纳米工艺,拥有更先进的功耗管理技术以及动态电压/频率调节功能,因此在功耗和省电方面拥有更好的表现。有人也许会说,目前都四核了,三星Exynos 5 Dual依旧维持在双核会不会落伍呢?
其实对于这个问题,还是要理性对待。不同的用户会有不同的需求,其实目前某些双核处理器在操作方面的流畅度丝毫不亚于四核处理器,更何况三星Exynos 5 Dual在主频方面仍有一定的提升空间,尽管目前仍采用32纳米工艺,但作为试水之作还是可以接受的。
Mali-T604拥有四个GPU单元(图片引自网络)
除了内核之外,此次三星Exynos 5 Dual的另外一个看点便是图形性能的增强了。Mali-T604是第一个基于 Midgard 体系结构的GPU,它具有单核到四核的可伸缩性。它是一个完整的嵌入式图形和GPU计算加速平台,支持高级用户界面、游戏功能和各种未来消费类设备(从手机到平板、从HDTV到便携式游戏机等等)的GPU计算应用程序的开发。
Mali-T604支持的功能(图片引自网络)
此次Exynos 5 Dual集成了ARM最新的Mali-T604图形核心,号称性能是之前Mali-400的5倍之多。Mali-T604拥有四个GPU单元,支持DirectX 11、OpenGL ES 3.0、OpenCL 1.1 Full Profile。这样的表现是不是有一种桌面级显卡的感觉?
移动芯片CPU还需多元化发展
刚刚介绍了三星Exynos 5 Dual在架构、工艺以及图形性能方面的能力。其实此次三星Exynos 5 Dual的另一个看点便是它支持的高分辨率以及高带宽了。最高可以达到WXQGA级别2560*1600像素。这样的水平即便是放在PC显示屏上也非常理想了。Mali-T604可以支持这个分辨率,而三星Exynos 5也集成了双通道LPDDR3内存控制器,频率达800MHz,总带宽为12.8GB/s。
总带宽最高达12.8GB/s(图片引自网络)
此次三星Exynos 5 Dual的又一大亮点便是提供了USB3.0接口支持。而USB3.0中的一种Micro B接口是专为智能手机和平板设计的,类似于Micro USB2.0接口,不过就目前来看,几乎没有智能手机可以支持USB3.0。对于用户而言,智能手机的存储空间越来越大,因此我们在传输数据时也就需要像移动硬盘一样对传输速度有了要求。因此,当桌面系统中USB3.0已经普及之时,移动设备支持USB3.0也是早晚的事。
三星Exynos 5 Dual支持USB3.0(图片引自网络)
总结:
其实除了三星Exynos 5 Dual之外,未来支持Cortex A15架构的处理器还会包括德州仪器的OMAP 5、NVIDIA的Tegra4等,不过目前距离发布还需要一段时间。从Cortex A15的性能表现我们不难看出,架构的变化对于整个处理器芯片的提升还是起着至关重要的作用的。因此,消费者在选择移动处理器芯片时除了需要参看主频、核心数、工艺制程等参数外,其实对于架构也是需要仔细斟酌和考虑的。
如果你追求硬件配置,那么最新的架构是必不可少。而如果你追求性价比,像目前Cortex A9架构的产品加上32纳米制程工艺以及1.5GHz主频也完全可以满足你的需求了。在未来,高性能芯片已经成为了移动设备核心技术的发展趋势,不过对于芯片厂商以及手机厂商而言,如何保证设备的续航能力以及功耗等问题,依旧是他们最需要考虑的。
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