認識手機上的 ARM 應用處理器

我們把時間倒回十年前，那時手機才剛開始流行，如果你在街上隨便抓一個人來問，哪隻手機目前最夯的話，他一定會回答：「摩托羅拉的小海豚！」這支十年前的一代名姬機CD928，只能講電話，十年後的今天，不能聽音樂、看影片的手機，還能叫做手機嗎？（圖片來源：google） 短短的十年間，手機進步的幅度令人瞠目結舌，手機從原本單純打電話，到現在號稱不在辦公室也能辦公事（可憐的台灣人，無時無刻就是要被老闆壓榨），順利通話是理所當然的，現在也沒人強調訊號好、通話音質高之類的，基本上，現在一款手機要合格的條件很簡單，一句話：無所不能！

無所不能的智慧型手機

當然，要無所不能的前提，就是這款手機是智慧型手機，其必須能夠安裝自訂的程式，藉此達成各種任務，包含通訊、上網、文書、閱讀、影音播放等等等等。當然，非智慧型手機也能夠達成特定的任務，也能夠透過安裝Java應用程式來滿足玩遊戲或上網之類的需求。只是非智慧型手機發展到現在，其整合的功能也越來越多，越來越複雜，在某種程度上，已經能夠達成智慧型手機五六成的功能要求。智慧與非智慧手機的差別越來越模糊，不同的只是能不能安裝自訂程式而已，未來，當智慧型手機更為平價，預設的介面更平易近人，也就很少人需要非智慧型手機了。

現在手機越做越小，卻要塞進越來越多的功能，要做到比DV更強的高解析度影音播放錄製、比PSP更漂亮的3D遊戲、比iPod更好的音樂欣賞體驗，各位有沒有想過這到底是如何達成的？（編按：廢話講這麼多，終於進入正題了是吧……）

沒錯，全世界的手機裡面，包括智慧型或非智慧性，九成九九九都是使用基於ARM的應用處理器！

基頻／應用處理器的分工

手機內的處理器大致上可分為兩種，一種是基頻處理器，內建比較簡單的ARM核心與數位類比轉換單元，可以肩負基本通訊功能與簡單的計算工作，而另外一種，就是這次要討論的應用處理器。

應用處理器一般都是與基頻處理器同時存在，也就是說，手機裡面有應用處理器，通常也會內建基頻處理器，兩者肩負的工作不同，基頻處理器負責通訊訊號轉換工作，負責把天線接收到的波形轉換成語音資料，或者是把語音資料轉換成無線訊號，再由天線傳送出去。

▲新一代的智慧型手機，幾乎都是採用應用處理器+基頻處理器的搭配方式。

應用處理器的概念則是最近幾年逐較流行起來，跟過去不同計算單元各自用一顆獨立晶片的方式不同，它可依照客戶的需求，整合你想得到的各種計算能力，包含多媒體編解碼、3D、音效、介面連接、DSP等處理單元，然後再連接到ARM核心，形成一個完整的應用處理器架構。在這個架構中，其實ARM核心也可以換成MIPS或ARC等嵌入式RISC核心，不過在手機產品上，清一色都是ARM架構就對了。

在應用處理器出現之前，也有廠商推出過單純ARM核心的處理器，其架構則是比較簡單的ARM＋顯示＋音效＋介面連接，這家廠商不是別人，正是鼎鼎大名的Intel。而Intel不愧是處理器界第一把交椅，它推出的Xscale應用處理器基於ARM9的核心，竟可以最佳化到效能超越基於ARM11的高通處理器。這也是近幾年來裝載高通處理器的HTC手機，老是被批評效能不佳的原因之一，因為Intel實在太強了。

多媒體需求讓豬羊變色？

後來Intel退出這塊市場，其修改過的ARM9架構則是轉賣給Marvell，Marvell把Intel修改的部分套用到新的ARM核心上，效能同樣也是表現不俗。不過Marvell改走一般通用產品（PMP、小筆電之類），在手機上就沒有太多表現了（其實，另外一個原因是高通太強勢，沒有廠商玩得過它）

在高通推出1GHz的Snapdragon應用處理器之後，手機上的ARM核心未來會有怎樣的發展動向？這可以從兩個方向觀察，一個是Intel積極往手機市場發展，LG已經發表其基於Atom的手機，Intel改朝換代速度之快，ARM的步調與策略若不調整，只怕真會被Intel趕上。

▲LG這款基於Atom的MID可以講電話，而且也能播放720P影片，Atom手機離我們不遠了？

其次，手機真的需要這麼高效能的CPU核心嗎？手機應用對效能的需求，轉而向3D、影音編解碼能力發展，單純CPU核心重要性不再，這也是ARM在手機發展上的另一個隱憂。

下次，我們來看看ARM核心應用處理器的組成與架構。

【編按】Dark Eric目前是自由作家，過去曾在幾家專業媒體撰寫比LP充血還要硬的技術文章，對半導體技術與市場之類的怪玩意有點小研究，如果大家也想成為特約作者， 歡迎來信與我們討論。