2012.09.23 18:20

4大名牌 ARM 處理器特色說分明,買授權自己開發,各家硬體差在哪?

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4大名牌 ARM 處理器包括Nvidia、Qualcomm (高通)、三星、德州儀器的產品。ARM 採用 IP(智慧財產權)授權的方式營利,ARM 公司本身並不製造 ,只負責設計。應用處理器設計公司可以向 ARM 購買授權,就能將 ARM 的 CPU 整合進自家的產品之內。這種有錢大家賺的經營模式,形成世界上許多公司都擁有內含 ARM 核心的產品。

如果想先了解 ARM 處理器的發展與構架,可以先參考這一篇:

目前智慧型手機內部的CPU依然是ARM佔有絕大部分的市場,不論在、或系統都是如此。

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小晶片大功能

應用處理器相當於整台電腦核心零組件全都包在一起,包含CPU、,還有一堆的控制器、如RAM、USB、SD記憶卡,整合度更高的,還能把GPS、Wi-Fi、藍牙、通訊數據機都包進去了。小小的ARM處理器,就能擁有整台電腦絕大部分功能。

不同廠商所設計、製造出來的ARM應用處理器,一定會有些許的不同。例如高通相當喜歡把基頻處理器包在裡面,所以同樣CPU規格的應用處理器,會因為內建的基頻處理器對應標準的不同,而有許多型號的產品。

則是挾著自家耕耘多年的繪圖技術,來勢洶洶的聲稱要給使用著們最好的畫面及繪圖效能。接下來便是市面上較為常見的4家廠商,他們所推出的手機應用處理器規格介紹。

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▲聯發科也有出品應用處理器,但是規格較落後,採用ARM11單核心650MHz,MP4的影片只能播放到480 x 320,H.264為320 x 240。不過好處就是便宜、低價,入門型智慧手機相當愛用,如Lenovo樂Phone即為一例。

 的 Tegra 系列

的前身是GoForce系列,瞄準PDA或是Feature Phone的市場,較為知名的手機有Motorola RAZR V3x、Maxx V6,和Sony Ericsson W900i。但當時的手機作業系統各家自成一格,手機製造商也不會特地去強調所採用的應用處理器是哪個廠商做的。

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之後NVIDIA行動處理器的部分便轉換到了Tegra系列上,最初發表的處理器並未前綴Tegra名稱,而是APX。初代的Tegra規格便相當強悍,整合ARM11雙核心,搭配GeForce 6顯示晶片,因此具備720p影片播放能力。

將整合的ARM CPU提升至Cortex A9,還整合了1個ARM7核心,負責較為基礎的系統功能。可惜的是並未整合NEON進去,雖然說還是可以播放1080p的影片,但是無法播放High Profile的檔案。

可以算是第一顆有市售產品的四核應用處理器,在核心全開之下,時脈可達1.6GHz。Tegra 3其實有5個核心,除了使用一般製程所製造的4個核心之外,再加入1個使用低功耗製程的核心,主要在待機或簡單工作(音樂播放、資料同步等)的時候開啟。NEON也回歸核心之中,加上自有的繪圖核心,成為其他廠商推出四核處理器產品之前,追求效能的唯一選擇。

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▲NVIDIA Tegra 3晶片功能圖,Battery Saver Core就是待機時會使用的省電核心,一旦上網或是玩遊戲時,這顆核心便會關閉,交由Core 1~4去執行。

基頻處理器

負責管理無線訊號的轉換,以及調變、編/解碼等的訊號處理。例如Wi-Fi基頻處理器就會將封包轉換成Wi-Fi的無線標準,而3G基頻處理器又是轉換成另一種標準,讓封包跟著電波在空氣中傳遞。

想要更了解 Tegra 3 的內涵,請參考這一篇文章:

自行設計的 

高通的 S1是ARM架構處理器中,第一個時脈達到1GHz等級的應用處理器。高通的應用處理器蠻特別的,使用的CPU並非從ARM那裡買來就完整不變的塞下去,高通透過自行改良、設計,聲稱效能可以比其他公司更好,處理速度來得更快。高通還有另一個特色,會把基頻處理器整合進應用處理器中,除降低成本之外,製造商的產品開發時程也能夠縮短。

高通將Snapdragon應用處理器的效能,由下到上分成4個等級S1~S4。S1定位在入門等級,時脈通通在1GHz以下,CPU架構有ARM11、Cortex A5、和自家的Scorpion。S2的效能稍高,時脈到達1.4GHz,S2和之後的S3、S4除了原本S1就支援的GPS之外,還額外增加了俄國的GLONASS定位系統。S3主要的改變就是搭載了雙核心的Scorpion,時脈也提升到1.5GHz。內建的GPU一直都是Adreno系列,相傳是收購ATi未上市的行動繪圖技術。

至於最近炒得沸沸揚揚的S4,則是採用了更新的Krait架構,核心數為2或4個。唯一的例外是MSM8225和8265,它們雖然被歸類在S4家族裡,用的CPU卻是雙核心的Cortex-A5架構,也不支援GLONASS。S4是市面上第一款利用28nm製程的應用處理器,CPU運作在異步狀態,可以根據負載分別調整每顆CPU的時脈及電壓。根據高通的資料,S4的Krait核心比S3的Scorpion核心快了60%。

▲Snapdragon S4 MSM8960的系統功能圖,自行設計的Krait核心,和從NEON改良而來的VeNum,左方整合的基頻處理器,使得高通的應用處理器獨樹一格。

延伸閱讀:

(後面還有:代工蘋果處理器的三星半導體及大廠德州儀器的介紹喔!)

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