移動領域巨無霸 ARM型平板處理器簡介

2021-01-10 太平洋電腦網平板電腦頻道

  【PConline 應用】Intel和AMD大家肯定都比較熟悉,這兩家巨頭分颳了個人PC晶片領域。不過,在移動互聯時代,以手機、平板電腦為代表的產品需求量逐漸增大,所以,ARM型產品也是頭條新聞的常客。耳熟能詳的蘋果A4、A5、A5X,NVIDIA Tegra 2、Tegra 3,中流砥柱的高通、三星、德州儀器以及親民派的瑞芯微、晶晨等都是ARM型產品。ARM究竟是何方神聖?平板處理器晶片和它是什麼關係?請看今日話題:平板電腦處理器那些事兒。

  ARM公司成立於1990年,公司主要業務是出售智慧財產權(IP),形象點來描述,ARM公司就像是賣房屋結構設計圖的,而像蘋果、三星、高通之類的廠家作為買家,他們從ARM手中買來示意圖後,根據自己的需要在喜歡的位置開窗戶、打隔斷等,經過自己加工過的產品就是蘋果A5X處理器,英偉達Tegra 3四核處理器或者三星蜂鳥處理器、瑞芯微RK2918處理器。可以說,ARM公司是移動領域的巨無霸,地位相當於PC界的Intel、AMD。


ARM公司出售智慧財產權

  ARM是Advanced RISC(reduced instruction set computer,精簡指令集計算機) Machines的簡稱,ARM大幅簡化架構,僅保留所需要的指令,可以讓整個處理器更為簡化,擁有小體積、高效能的特性。此外,ARM架構還進行了高密度整合,由於ARM授權的彈性以及核心架構單純,ARM處理器架構可以很容易與其它專職的特殊核心,像是GPU、多媒體解碼核心、基頻數據機、I/O控制等架構整合,透過SoC(System On a Chip,系統單晶片)的方式,一顆小小的ARM架構應用處理器,就能完成近年x86架構處理器積極跨足的單晶片設計,並且透過各種不同的核心分工各司其職,ARM架構應用處理器的核心負擔相較傳統x86處理器低上許多,並且因為早前應用處理器的需求就是以低功耗為重點,即便如今性能不斷提升,但省電依舊為主要特性。


絕大多數平板電腦晶片都是ARM架構的

  筆記本中的處理器、內存、顯卡要協作保證整機的性能,ARM型處理器也是如此,除了前面提到的各個處理器、控制晶片外,平板電腦裡的GPU顯示核心也很重要,通俗點說就是平板電腦的高性能也需要強勁的顯卡支持。目前移動領域GPU主要分為以下幾家:

  NVIDIA的ULP Geforece,高通的Adreno系列,ARM自己的Mali系列以及Imagination的PowerVR系列。此外,還有一些不是很主流的如Vivante、ZiiLABS等。PowerVR GPU在蘋果、三星、德州儀器方案上應用廣泛,如德州儀器TI OMAP 4430搭配PowerVR SGX 540,蘋果A5搭配PowerVR SGX 543 MP2。


英偉達低功耗顯示核心

  Adreno則被大量高通晶片採用,由於相關產品眾多,遊戲廠商的支持力度也是很到位的,如高通Qualcomm MSM8660就搭配了自家的Adreno 220;NVIDIA ULP Geforce一般和英偉達自己的處理晶片同時出現,由於NVIDIA Tegra 2量產較早,加上NVIDIA的強力宣傳推廣,所以Tegra 2成了去年蜂巢平板系統的專用配置,同時,相關遊戲數量也逐漸增多。如今,NVIDIA Tegra 3是全球首款四核處理器,按趨勢來看,該晶片或許又將引領2012年的平板市場。

  Mali系列GPU自從歸屬ARM公司以來,憑藉ARM和晶片商廣泛的技術授權合作關係,目前推廣應用的範圍也越來越大,相關專用資源發展前景也很明朗。三星的Exynos 4210處理器搭配的就是ARM的Mali 400。像Vivante、ZiiLABS等一般搭配的就是一些小廠出品的處理器,在知名度、認可度方面都略顯平庸。

  判別這些顯示核心的強弱主要依據三角形生成率和像素填充率這兩個參數。三角形生成率即圖形晶片每秒能畫出多少個三角形骨架(以tri/s為單位);像素填充率即每秒鐘圖形晶片能在顯示屏上畫出的點數(以pix/s為單位)。這兩項是顯示核心的基本參數指標,受GPU頻率和CPU製程的影響,總體來說數值是越大越好。話又說回來,平板電腦「體驗」為主,就算你是跑分王者也未必代表你是大家認可的產品,對於分數,我們參考一下即可。

  接下來我們先簡單介紹一下不同的顯示核心。

  Qualcomm Adreno

  高通在收購AMD繪圖掌上設置技術之後,通過自身發展,逐漸形成自己的的GPU體系—Adreno。高通的Adreno產品大部分集成在高通自家的晶片組中,在其他公司的產品中應用並不廣泛。Adreno系列分別有Adreno 130、Adreno 200、Adreno 205、Adreno 220、Adreno 225以及Adreno 300系列。目前比較主流的就是Adreno 200和Adreno 205。


高通Adreno顯示核心

  Adreno 200的三角形輸出率為22M/s,像素填充率:133M/s,Adreno 205採用45nm製程,提供了更強的2D和3D處理能力,三角形輸出率為48M/s,像素填充率為245M/s,性能達到了Adreno 200的3到4倍,但是擁有更低的功耗。Adreno 200的相關晶片組產品有QSD8250A(1.3GHz)、MSM7x30(800MHz)、MSM8x55(1GHz)

  Adreno 220的三角形輸出率為88M/s,像素填充率為532M/s,它是Adreno 205性能的4到5倍。其相關晶片組產品有高通APQ8060(雙核)、MSM8260和MSM8660(雙核)、QSD8672(雙核)。

  NVIDIA ULP(Ultra Low Power) GeForce GPU


英偉達處理器配備自家顯示核心

  英偉達在顯示方面有很高的知名度,其顯卡是PC領域的中流砥柱,在移動顯示領域它依舊有出色的表現,雙核NVIDIA Tegra 2配備8核心GPU、四核Tegra 3配備12核心GPU,他們能夠在各種行動裝置上實現非常出色的性能表現。

  ARM Mali

  ARM架構的處理器是目前移動領域的巨無霸,它在GPU方面也有不錯的成績。作為業界頂級晶片廠商,ARM為各類便攜智能設備以及其它相關產品提供包括CPU、GPU在內的多方面的解決方案,其中ARM的GPU就是Mali系列,它包括有世界上最小的符合OpenGL ES 1.1的GPU,也有支持全高清解碼、或者具有可擴展性的多核解決方案,為高端數字娛樂系統提供強勁支持。

  Mali 200的三角形生成為率16M/S,像素填充速率275M/S;Mali 300的三角形生成率為30M/S,像素填充速率275M/S;

  Imagination Power VR

  Imagination生產的GPU系列就是Power VR,主要型號有SGX530,SGX540,SGX543,SGX544等,蘋果、三星、德州儀器等CPU都配備了Power VR系列GPU。蘋果新iPad的顯示核心就是SGX 543 MP4,為4核心的SGX543。 


蘋果處理器搭配的都是Power VR顯示核心

  接下來我們簡單匯總一下目前主流的平板電腦處理器晶片。

  蘋果A4、A5、A5X

  代表產品:蘋果iPad、iPad 2、new iPad


蘋果A5、A5X

  蘋果A4:45nm工藝,ARM Cortex-A8單核,主頻1GHz,配備Power VR SGX540 GPU。賈伯斯在iPad發布會上稱:「iPad是由我們自己設計的晶片驅動的,我們蘋果公司有一個優秀的晶片自主研發團隊。iPad裝備了我們自主設計的A4晶片,這是至今為止我們所用的最高端的晶片產品,內部集成了處理器核心,GPU核心,I/O核心和內存控制器,所有這些功能都被集成在一塊性能強勁的A4晶片中。」

  蘋果A5、A5X:45nm工藝,二者均為Cortex-A9雙核設計,主頻1GHz,A5配備PowerVR SGX543 MP2,A5X配備PowerVR SGX543 MP4。

  NVIDIA Tegra 2、NVIDIA Tegra 3

  代表產品:華碩TF101、摩託羅拉XOOM、華碩TF201


四核NVIDIA Tegra 3


首款Tegra 2平板:摩託羅拉XOOM

  Tegra 2:40nm工藝,Cortex-A9雙核,主頻1GHz,配備8核心英偉達GeForce ULP GPU。


首款四核平板華碩Prime

  Tegra 3:40nm工藝,Cortex-A9四核,實為4+1核心,最高單核1.5GHz,四核1.4 GHz。配備12核心英偉達GeForce ULP GPU。GPU性能是Tegra 2的3倍,並支持3D立體顯示。

  三星S5PC110(蜂鳥)/S5PV210(獵戶)

  代表產品:三星Galaxy Tab P1000


三星Galaxy Tab

  S5PC110與S5PV210的區別是封裝不同,S5PC110體積更小一些,主要面向智慧型手機、平板電腦等手持產品,而S5PV210主要面向上網本產品。蜂鳥處理器為45nm工藝,單核Cortex-A8架構,主頻1GHz,配備PowerVR SGX540 GPU。

  高通QSD8650A

  代表產品:聯想樂Pad

  高通QSD8650A為高通Scropion核心(高通基於Cortex A8修改,同頻下比A8節能30%,或者同功耗的頻率高25%),45nm工藝,單核Cortex-A8架構,主頻1.3GHz,配備Adreno 205 GPU。 

  高通MSM 8255

  代表產品:HTC Flyer


HTC Flyer

  高通MSM8255為45nm工藝,ARM Cortex-A8單核設計,主頻1.5GHz,配備Adreno 205 GPU。 

  德州儀器OMAP 4430

  代表產品:黑莓PlayBook、東芝AT200、亞馬遜Kindle Fire

  該處理器為45nm工藝,Cortex-A9雙核設計,主頻1GHz,配備PowerVR SGX540 GPU。

  瑞芯微(Rockchip)RK2918

  代表產品:神舟飛天R10


神舟飛天R10

  瑞芯微RK2918方案是很多國產平板的首選,它採用55nm工藝,單核Cortex-A8架構,主頻1GHz,集成Vivante GC800圖形處理晶片。RK2918集成的視頻子系統可實現多格式1080P解碼。瑞芯微雙核產品將在近期走到前臺,RK2918也將逐漸退出歷史舞臺。

  晶晨(AMlogic)AML8726-M

  代表產品:藍魔W16

  與瑞芯微RK2918齊名的就是晶晨(AMlogic)AML8726-M了,最新的版本為晶晨(AMlogic)AML8726-M3,採用65nm工藝,Cortex-A9單核,主頻800MHz,ARM Mali 400圖形晶片,與瑞芯微RK2918一樣,也可以輕鬆播放1080p格式影片。晶晨最新的雙核處理器「魔蠍」MX也將於近日與大家見面。

  全志A10

  代表產品:現代A7

  全志A10在名稱上容易讓人誤解,事實上它還是Cortex-A8單核架構,55nm工藝,主頻1GHz,ARM Mali 400圖形晶片,官方稱可以實現2160p規格視頻播放,並且支持3D播放,但意義不是很大。該晶片集成度很高,在目前陷入價格戰的時候,較好的成本控制無疑更能吸引廠商推出相關產品。不過話又說回來,瑞芯微、晶晨都在積極籌備雙核產品,全志A10也必須有後繼者才能繼續與對手抗衡。

總結

  Intel和AMD分刮個人PC市場,在移動領域則是ARM的天下,不管是蘋果、三星還是高通、德州儀器,他們的產品都隸屬於ARM旗下。本文簡單介紹了目前平板電腦上的處理器以及顯示核心,希望對您了解相關產品有所幫助。

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