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高通的移动之路 处理器之王背后的故事

  【IT168 评论】智能终端的高速发展,离不开整个行业产业链的相互协作。随着智能手机的逐步普及,提起高通,俨然已经成为了处理器的代名词。从低端入门级机型到高端旗舰产品,高通处理器和无数款智能终端一起见证了科技移动时代的腾飞,而高通不仅推动了智能终端的发展,更是拿下了市场占有率最高的宝座,甚至用“处理器之王”的词语来形容也不为过。

高通的移动之路—处理器之王背后的故事
▲高通在近些年在移动终端领域拿下了市场占有率最高的宝座

  问剑江湖路,英雄几人知。且让我们通过对高通旗下处理器产品的布局、技术特性以及与同类产品的对比,一起来看看高通处理器到底有怎样的不同寻常之处。

  高通与ARM的关系

  说起智能手机的处理器,ARM总是一个绕不开的话题。简单的说,包括高通在内的所有终端手机芯片厂商的处理器产品的底层都是基于ARM指令集研发的,就如同PC处理器均采用x86架构的道理一样。ARM公司授权提供核心指令集以及相应的架构,终端手机芯片厂商要么直接拿来使用,要么基于现有的架构进行二次定制修改,(比如被广泛应用的Cortex-Ax系列核心架构就是由ARM所研发)。而像高通这样的公司则选择基于ARM指令集进行深度开发,从而形成自己独有的核心架构。

  备:ARM 公司是专门从事技术芯片设计开发的公司,作为知识产权供应商,本身不直接从事芯片生产,而是靠转让设计许可,并由合作公司生产各具特色的芯片。世界各大产商从ARM公司购买其设计的ARM 微处理器核,根据各自不同的应用领域,加入适当的外围电路,从而形成自己的ARM 微处理器芯片进入市场。

高通的移动之路—处理器之王背后的故事
▲高通和ARM公司之间的紧密联系以及双方的深层合作关系

  至于高通与ARM之间的关系,有不少较为贴切的比喻,例如有人将手机处理器形容为房屋建筑。则各家芯片厂商便是其中的建筑商,ARM则为建筑设计师。ARM定义了指令集,即“建筑行为规范”,然后作为建筑商便可以凭借自己的技术优势,针对相应的市场需求制造出适合不同群体的房子。而基于何种“建筑行为规范”而进行研发和生产,则很大程度上决定了这栋建筑能够有高。因此,可以说ARM公司所提供的指令集以及内核架构,在手机处理器制造上有着举足轻重的作用。

  高通处理器的产品布局

  高通进入手机处理器领域的时间并不长,但却取得了让人震惊的业绩。目前,高通已将旗下的手机处理器统一规划为Sanpdragon(骁龙)品牌,同时针对不同的市场定位,又分为骁龙S1、骁龙S2、骁龙S3以及骁龙S4这四大系列。

高通的移动之路—处理器之王背后的故事
▲高通旗下Snapdragon的市场定位

  骁龙S1主要针对早期智能手机产品的研发和应用,比如说前些年大家比较熟悉的1Ghz智能手机基本都使用了此方案,后期延续进入了入门级产品领域。而骁龙S2则是针对中高端智能手机推出的新时代解决方案,并应用在了平板电脑上,至于骁龙S3则跻身双核时代,在骁龙S2的基础上针对多任务以及游戏性能方面做了大幅度提升,在高端智能手机和平板设备上将性能做了高提升,比如目前最常见的高通MSM8x60双核处理器便属于这个系列。而骁龙S4则是高通目前最高端的处理器产品,在性能上达到了业界的优异水准。

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  骁龙S1 QSD8x50率先进入1GHz时代

  作为高通处理器的入门级产品,骁龙S1系列处理器可谓是名声显赫,在不少经典智能手机上我们能够见到该系列处理器的身影。目前,高通骁龙S1系列处理器包括了QSD8650/8250,MSM7627/7227,MSM7627A/7227A以及MSM7625/7225,MSM7625A/7225A等型号,其主要特色是采用了 65nm工艺制程,最高配置1GHz主频以及拥有Adreno200图形芯片。


▲高通骁龙S1系列中最为经典的QSD8250

  而在骁龙S1系列产品中,QSD8650/8250处理器无疑最具代表性的产品,这是全球首款主频达到1GHz的处理器,加上随后在HTC HD2、 Nexus ONE、G7(Desire)以及索尼爱立信X10等等经典机型上的大量使用,更是标志着智能手机处理器正式进入1GHz时代。

▲高通骁龙S1上经典的机型HTC HD2以及索爱X10

  值得一提的是,高通骁龙S1处理器根据不同的网络制式不仅在型号上会有所差异,甚至在主频速度上也会不同。比如电信版的诺基亚Lumia 610C所使用的MSM7627A处理器便与诺基亚Lumia610使用的MSM7227A处理器存在差异,其主频速度便可达到了1GHz。此外,即便同属骁龙S1系列在核心配置上存在区别,其中QSD8650/8250则是高通在Cortex-A8架构基础上加入部分乱序执行能力,从而形成了自己的早期Scorpion架构。其优势在于相同主频下Scorpion架构能节省30%左右功耗,或者在消耗同等功耗的情况下,能够提升25%的性能。


▲高通骁龙S1处理器定义为最适合应用在入门级手机上

  而正是由于在性能和功耗控制之间达到了很好的平衡,并且还具备良好的兼容性,所以高通处理器受到了众多终端厂商的欢迎,包括所有基于微软Windows Phone平台的手机,几乎都全都采用高通平台的处理器。

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  骁龙S2 智能手机的新生代发展

  中端市场向来是商家必争之地,高通在这个领域自然也布下了重兵,骁龙S2处理器系列便是高通抢占中端智能手机市场的利器之一,并取得了相当不错的成绩,目前市面上我们熟悉的多数智能机型几乎都使用了高通骁龙S2处理器。

  目前,高通Snapdragon S2系列处理器主要包括MSM8655/8255,MSM7630/7230以及APQ8055等几款产品。尽管该系列仍旧采用Scorpion架构研发,仍然基于ARMv7架构的Scorpion CPU。但由于采用了45纳米制程技术,可以提供更快的网页浏览及图像处理性能。相比过去而言,骁龙S2系列处理器的最高主频可提升至1.4GHz,并且集成了更为强悍的Adreno205图形处理芯片,能够支持HSPA+网络和支持前置摄像头,同时功耗控制上相比一代产品也降低了30%,这无疑将带来更长的续航能力。

高通的移动之路—骁龙 Snapdragon S2
▲高通骁龙S2 将智能手机发展带进了一个新高度,并应用在大部分的中端智能手机上

  由于骁龙S2处理器属于升级换代产品,所以即便是该系列中主频为800MHz的MSM7230在实际使用中的表现也要比主频更高的QSD8250处理器更为流畅一些。此外,作为骁龙S2处理器系列中的明星产品,高通MSM8255在HTC和索尼爱立信的热门机型中被广泛应用,包括HTC G10、HTC G11、诺基亚Lumia800以及索尼爱立信LT18i和LT15i等等。并且也正是因为该系列处理器的发布以及量产,不仅加深了与HTC、索尼爱立信等大牌手机厂商之间的合作,而且也使得高通在2010年的智能手机处理器市场凭借41%的市场份额而业内知名。

高通的移动之路—骁龙 Snapdragon S2
▲高通骁龙S2处理器将智能机的发展提升到了新的高度

对于用户来说,目前市场上的中端产品大部分也都是采用了高通骁龙S2系列处理器,甚至是微软旗下的Windows Phone依旧全线使用高通MSM8255处理器。45纳米技术的采用即使在当前来说依然还算是主流,而搭配骁龙S2处理器下的市场定位和战略也成了越来越多消费者接触高通的开始。而目前高通骁龙S2系列产品依旧占据了智能手机的不少市场份额。

 

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  骁龙S3 迈进双核开创新高度

  相比前两代处理器的成功,高通在2011年双核大战中推出的骁龙S3处理器则让它也迈进了双核时代。作为高通第三代Snapdragon手机处理器,骁龙S3处理器依旧沿用了45nm工艺制程,拥有两个基于Scropion架构的核心处理器,主频最高可至1.7GHz。同时还拥有更强劲的多任务处理能力,其内置的Adren220图形处理器性能相比过去提升了九倍,同时骁龙S3开始提供HDMI接口以方便高清输出,强大的GPU将可以支持3D拍照功能,而且在功耗控制上也更加的出色。

高通的移动之路—骁龙 Snapdragon S3
▲高通在2011年双核大战中推出的骁龙S3处理器则让它也迈进了双核时代

  目前,高通骁龙S3系列处理器主要包括MSM8260/8660以及APQ8060,在性能上基本上相同,只是在支持网络制式和适用范围上存在一些差异。其中,高通MSM8660更是为数不多的可同时支持WCDMA以及CDMA网络,比如HTC EVO 3D X515c和即将推出的电信版HTC One X便使用的是该处理器。而名声更为响亮的高通MSM8260则支持WCDMA网络,并且由于在诸如HTC Sensation,HTC Sensation XE,索尼LT26i(Xperia S),小米手机等机型上的大量使用而为人熟知。至于APQ8060则相比MSM8660/8260去掉了基带通讯模块,是专为平板电脑和大屏显示终端而设计的,比如此前关注很高的WebOS产品平板HP TouchPad便采用的是这款处理器。

高通的移动之路—骁龙 Snapdragon S3
▲高通S3处理器首次迈进了双核时代,并提供了更突出的多媒体功能

  不过,高通骁龙S3系列虽然在性能上相比过去提升不少,但由于该处理器并没有如其他同类双核处理器产品那样采用Cortex-A9架构,而是仍旧延续了以往的Cortex-A8架构并且采用了“异步多核”等独特的设计,所以使得诸如高通MSM8260这样的骁龙S3处理器充斥了“胶水处理器”、“高频低能”等质疑声。然而,高通骁龙S3虽然基于Cortex-A8架构开发,但高通增加了部分乱序执行,实现了异步多核心功能。这样的好处在于两个核心可以独立的调配任务,比一般的A9构架更省电。虽说在运算效率上异步处理比同步处理要低,但至少可以肯定是,高通MSM8260虽然在双核处理器中不算佼佼者,但其自身所拥有的一些优点,例如多网融合、高兼容性等,也领先对手多个方面,也继续让众多手机厂商趋之若鹜的争相采用。

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  骁龙S4 智能科技努力最大化

  随着智能手机的发展和移动互联应用潮流的兴起,手机处理器自然也需要更新换代才能满足市场的需求。为此,高通推出了新一代的骁龙S4处理器,相比过去和其他厂商而言,该系列最大的特色是采用了非常先进的工艺制程和最新的核心架构设计,以寻求手机芯片高性能需求和低功耗控制之间的平衡。比如该系列产品采用了业界非常先进的28nm工艺制程,不仅在性能上有成倍的提升,而且在功耗控制以及电源管理上也有显著的优势,能够以较低的功耗提供较为强劲的性能。

高通的移动之路—骁龙 Snapdragon S4
▲高通S4采用的28nm工艺在性能和功耗上都会有明显的提升

  目前,高通骁龙S4系列包括MSM8x70/8x30/8x60以及APQ8064等产品,覆盖了单/双/四核处理器。此外,支持多模多频是骁龙S4处理器的主要优势之一,其好处在于使用高通一款骁龙处理器,就可制造出满足不同运营商需求的多款手机,从而大幅降低手机企业的研发设计成本。比如骁龙S4家族中的MSM8960处理器便支持所有2G/3G/LTE制式(世界模),而S4 MSM8660A支持CDMA2000/UMTS,S4 MSM8260-A则支持DC-HSPA+、TD-SCDMA。举例来说,最近美国五家运营商AT&T、Sprint、 T-Mobile、Verizon Wireless以及U.S.Cellular即将发售的三星GALAXY SIII(美版)便都采用了骁龙S4 MSM8960双核处理器,尽管它们所运营的网络制式存在显著的差异。

高通的移动之路—骁龙 Snapdragon S4
▲高通骁龙S4的推出可谓是智能科技努力最大化的成功

  值得一提的是,高通骁龙S4处理器系列也并非都是高端产品,在去年年底最新增添的两位新成员MSM8225和MSM8625便主要面向低端智能手机市场。其特色是主频1GHz的双核处理器,集成Adreno 203图形处理器以及3G调制解调器。除此之外,这两款处理器真正的卖点在于可以和过去的MSM7x27A和 MSM7x25A系列芯片组硬件和软件兼容,使手机厂商能够将现有基于 骁龙S1处理器的设计无缝移植到双核S4处理器上。这不仅更有利于那些终端厂商快速拓展智能手机产品线,而且也可以看成是高通处理器受到厂商欢迎的主要原因。据悉,目前一些国产品牌售价超低的智能手机便会采用诸如MSM8225这款双核处理器。

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  高通处理器的特色

  高通在移动领域算得上是技术实力最强最全面的厂商之一,尤其在通信方面的技术和专利更是无人能敌,这也是高通最大的竞争优势。相比其他厂商而言,高通可以提供完整的解决方案,并且支持多模3G和4G的芯片方面也是独家供应。所以体现在手机处理器上的高集成度策略,让高通的产品受到了众多手机厂商的欢迎。

  不仅如此,而且高通为了获得更大的产品差异性,他们获得了ARM的构架授权,但不再使用ARM官方内核。也就是说,在骁龙系列处理器中,高通公司在获得ARM V7指令集授权后,自主设计了与ARM内核兼容的完整的定制处理器内核。而通过这种方式,高通公司能够更好地优化这些处理器内核以获得出色的移动性,优化与调制解调器和DSP的互操作性,并且在处理性能与低功耗之间完成很好的平衡。


▲高通在图形方面使用了Adreno,高度集成的解决方案

  而在图形内核方面,高通也是使用收购自AMD的移动图形内核Adreno,而不是通用的授权内核,这也突出了它的差异性。因此,高通骁龙处理器在业界人士看来,其主要特色便是高度集成的移动优化SoC,结合了业内领先的3G/4G移动宽带技术与高通公司自有的基于ARM的微处理器内核。由于高通将几乎所有的功能都集成进了自己芯片,所以也为之带来了巨大的竞争优势。


▲利用高通的解决方案可以实现全球的通信制式兼容

  概括而言,高通芯片组中整合了通信模块,用户只需要一颗高通处理器就基本上能够实现所有的主要功能,因此大大缩短了产品研发周期。比如是高通MSM8960处理器,集成了支持全球所有通信制式的新基带,这样手机厂商不再受到运营商网络的限制,从而能够更大的降低成本。

  除此之外,高通处理器的另一个特点就是采用了独特的“异步多核心”设计方案。每颗CPU都能够独立的运行,并且根据任务的复杂程度单独调节每颗CPU的频率,理论上更加省电。不过实际性能上,相比采用“同步多核心”设计方案的处理器要低30%左右。

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  与对手的比较

  高通目前主流的Scorpion和krait架构的双核和四核处理器都采用的是异步多核设计,在一个CPU满载情况下,再启用另一个CPU,所以在待机和低CPU性能需求的时候相比其他对手的处理器存在功耗相对较低优势,但在需要定义CPU性能要求较高的软件和游戏时,其功耗方面的优势则体现得并不充分,同时在性能加载速度方面要比其他对手更慢,还有就是两个CPU内核长期处于不同状态,在使用寿命方面也会有较大差异。

高通处理器与对手的比较
▲高通在自家产品优化和设计上都有着自身独特的理念

  不仅如此,高通处理器相比其他对手而言,尽管可能在部分性能上不占优势,但在数据流处理的方面(例如上网速度)却相对更快,所以在这个平常用户较多使用的功能的体验上,高通处理器为自己加分不少,从而也容易给人留下性能丝毫不逊对手的印象。

  此外,高通处理器芯片出色的网络兼容性和高度集成能力也非其他对手所能比拟,这使得手机厂商不仅能够更好的降低成本,而且更乐于使用高通的处理器。而在最新一代处理器的竞争上,由于高通krait结构系列的处理器采用的是28纳米制程,并且核心架构基于Cortex-A9和Cortex-A15之间,所以即便是双核处理器在实际性能也不比对手基于Cortex-A9架构的四核处理器要逊色多少。

高通处理器与对手的比较
▲高通的解决方案中,高度集成化和多模多频成为了其独家优势

  总结:低功耗和良好浏览器性能是高通处理器在日常应用中两大制胜法宝,而高度集成化和多模多频的优势则让高通处理器受到了更多手机终端厂商的欢迎。不过,对手的竞争实力也不容小觑,而且高通芯片的价格也比同水平的其他厂商芯片略贵,这将直接影响到中低端手机的性价比。好在高通通过骁龙品牌的整合,并梳理了旗下处理器的结构,即将推出价格更低的入门级产品,相信会对那些中小厂商和进军手机领域的互联网企业具备更大的吸引力。

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