群雄爭霸——主流手機處理器格局淺析

強尼

無論桌面還是移動，處理器無疑是驅動所有結構工作的核心動力；在移動領域除了ARM這個家長在為需要高性能低功耗的嵌入式領域設計規范之外，高通、NV、三星以及新晉Intel都積極的在此規范之上、依靠自己在計算、通信、圖形各個領域的經驗長處打磨著專屬自己的處理器平臺。

幾年的爭斗催生了移動領域以遠大于PC領域的前進速度誕生著新品，當然其中有的叱咤風云有的黯然離場有的后來居上；對不同平臺的選擇也直接影響到你在用手機時所看重的應用場景——究竟是偏重多核的性能、寡核的功耗表現，還是GPU的游戲表現——于是如今的移動市場又被怎樣的格局劃分，或許應該成為你所應該知道的一部分。

雄霸90%以上份額的ARM陣營

俗話說一流的公司賣標準，在手機芯片領域ARM就是以這樣的身份存在的；除了剛剛商用并不算久的Intel Atom平臺（智能手機領域的Atom），我們所見到的智能手機處理器幾乎都源自ARM所設立的標準。ARM公司通過出售芯片技術授權，建立起新型的微處理器設計、生產和銷售商業模式，并將其授權給世界上許多著名的半導體、軟件和OEM廠商（后面提到的高通、NV等），每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關技術及服務。也就是說不賣產品，只賣配方。

相比PC平臺，移動領域所需要的計算并不復雜，因此ARM的優勢就在于利用精簡指令集RISC在有限的手機硬件上實現性能和功耗的雙豐收；這也正是一直沿襲CISC復雜指令集的Intel在移動領域所望其項背的地方，Atom也在一直被質疑功耗對于手機平臺來說過大。

整個ARM的體系非常之龐大，智能手機所涉及到的主要是基于ARMv7A指令集設計的Cortex-A5、A7、A9以至A15架構。目前A15的雙核處理器由三星首次推出，而四核首次露面則是NVIDIA的Tegra4，代表著目前最高性能的A15還未大面積出現。而對于未來ARM也已經公布了基于ARMv8 64位指令集的第一套處理器“Cortex-A50系列”，并且劍指企業級服務器領域。

四系列覆蓋 高通驍龍處理器

高通的驍龍系列如今應該是個機友圈家喻戶曉的名字，即使你對此一無所知，那么去年末今年初“5英寸四核1080p”旗艦機的大肆轟炸也應該讓你知道所有的平臺都采用的是高通驍龍Krait架構的S4 Pro APQ8064。

不同于多數廠商采用的標準ARM Cortex架構，Krait是高通在ARMv7-A指令集的基礎上自主設計的、采用28納米工藝的全新處理器微架構。能夠實現每個內核最高運行速度可達2.5GHz，較高通第一代的Scorpion CPU微架構在性能上提高60%以上，并將功耗降低65%。

高通驍龍平臺特色

如今驍龍所獨有的Krait架構的特點在于將微架構設計為異步對稱式多核處理器系統（aSMP），相比當前的同步SMP架構，在aSMP中每個內核都擁有獨立的時鐘、電壓和二級緩存，這使每個CPU內核都能夠根據處理的工作類型，以最有效的電壓和頻率運行，從而獲得最佳功耗。

此外，高通平臺的特色還在于SoC出色的All-in-One整合能力和為低端市場提供的QRD方案——其中整合能力表現為將CPU、GPU、3G/4G移動基帶、gpsOne引擎、視頻解碼支持、顯示屏支持、攝像頭支持等統一整合到SoC當中。

高通驍龍重點產品對比

高通平臺目前在中高端智能手機領域非常普遍，200/400/600/800系列的劃分直接對應了從入門到旗艦級別的各個類型平臺。在新的系列命名之前廣為流行的還是驍龍S4系列，從Play到Prime分別定位低中高端，除Play系列采用Cortex-A5架構之外，其他均采用自由的Krait架構，并且均為先進的28nm制程。

而且去年底以來Android陣營的旗艦機都采用了驍龍S4或600系列的處理器，甚至蔓延到了Windows Phone 8系統以及新誕生的Blackberry 10系統，諾基亞920、HTC 8X等以及黑莓Z10均以驍龍MSM8960作為處理器。

高通驍龍平臺代表手機

高通的地盤奇大，明星機型因此眾多；不過其在中國市場打開名聲很大程度要歸功于小米手機的影響力；跑分神器讓人了解了當初MSM8260的性能長處，小米手機2更是采用了S4 Pro級別也就是后來驅動很多5英寸四核1080p進行的APQ8064。除此以外，諾基亞的Windows Phone從800開始就以驍龍S2的8255作為處理器，到920時代仍然沿用雙核8960。

驍龍系列最近一次的爆發，當然要數去年底HTC Butterly的推出所引起的各品牌5英寸、四核、1080p屏幕旗艦機的層出不窮，隨后OPPO Find 5、索尼Xperia Z、LG Optimus G Pro等等紛紛以非常相似的硬件配置登場，而它們背后正是驍龍S4 Pro處理器的支持。

獨特4+1結構 NVIDIA Tegra處理器

如果說高通的傳統在于無線通信，那么NVIDIA是大家熟知的PC時代的圖形專家；Tegra是NVIDIA于2008年洞察到移動領域的巨大潛力，而適時推出的基于ARM構架通用處理器品牌。

“4+1”協處理器

自從Tegra3起，NVIDIA開始在Tegra處理器當中采用為功耗考慮的獨特“4+1結構”，特色在于在“動態待機”（即運行后臺進程）和音樂、視頻播放這種低負載任務時，全部四個主核心皆關閉節能，僅留下協核心運行。而在運行需要更高性能的應用時，則按需逐個開啟主核心，同時關閉協核心。

GeForce ULP

另外GeFroce ULP的加入讓Tegra平臺從2代開始擁有獨享的NVIDIA專用游戲專區TegraZone，專門的優化使得Tegra平臺游戲具備分辨率更高的紋理、高動態范圍（HDR）照明、各種鏡頭光暈和更加絢麗的爆炸效果。

NVIDIA Tegra重點產品對比

Tegra2已經漸漸離我們遠去；不過采用雙核Cortex A9架構、最高主頻可達1.2GHz的Tegra2平臺還是給我們留下了不少代表作為，諸如LG Optimus 2X，摩托羅拉Artix 4G、Xoom，宏碁A500，華碩 Eee Pad TF101，戴爾Streak 10 Pro等等。

至2011年移動領域首款四核處理器Tegra3誕生，Tegra3（代號“Project Kal-El”）采用了獨特的4+1結構，內置一個協處理核心，NVIDIA將這種架構稱為vSMP（可變對稱多處理，Variable Symmetric Multiprocessing）。而全球首個四核Cortex-A15架構的處理器Tegra4在今年CES上面發布，采用了和Tegra3同樣的4+1設計，配有72顆GeForce GPU核心，使用28nm制程，據稱在顯示性能方面是Tegra3的六倍。雖然沒有成品的推出，但是開發平臺泄露的種種數據表明Tegra4無論綜合性能還是圖形性能都有十分的潛力。

除了Tegra4，NVIDIA也在今年3月公布了遠至2015年的移動平臺路線圖。其中代號為Logan（或者Tegra 5）的平臺將采用Kepler架構GPU，引入CUDA 5.0并且彌補Tegra 4并不支持OpenGL 3.0的遺憾而直接支持OpenGL 4.3。據悉Tegra 5將會帶來并行計算、曲面細分、計算著色器、幾何著色器等等全套高級特性。

NVIDIA Tegra平臺代表手機

除了Tegra2時代的摩托Atrix 4G以及Xoom平板等，伴隨Tegra3處理器出現的首款四核并以拍照為特色的HTC One X讓更多人認識到這一平臺；隨后中興U950、U986，LG Optimus 4X HD等智能手機，以及谷歌的Nexus7平板，微軟的Windows RT系統平板Surface也采用了這一平臺。可能你會聽到某些產品采用“5核”這樣的宣傳策略，其實就是指的Tegra3。

GALAXY銀河閃耀 三星Exynos平臺

三星自從GALAXY系列智能機誕生就勢如破竹的統治了大半個Android市場，于是自家推出的Exynos平臺也越來越為更多人所熟知；首款Exynos品牌的產品為4210，擁有兩枚主頻為1.2 GHz的Cortex-A9通用處理核心，擁有32/32 KB I/D Cache， 1 MB L2 Cache，并且集成Mali-400MP GPU。它應用于當初大紅大紫的GALAXY SII和GALAXY Note，以及魅族MX。

三星Exynos平臺特色

說起來三星的Exynos并無太多突出的特色，既無自己設計的架構、又沒有“4+1”這樣的協處理模式；不過它的強大性能以及穩定性和所采用的Mali GPU良好的兼容性也堪稱低調內斂的優勢，正是憑借這些才默默捧紅了三星GALAXY系列的二三四代機型。

三星Exynos平臺重點產品

正式沿用Exynos品牌之后，繼上面提到的4210之后，三星GALAXY S3誕生時帶來了四核Exynos 4412，Cortex-A9架構，32nm HKMG制程，支持雙通道LPDDR2 1066。Exynos 4412四核處理器仍然集成Mali-400MP GPU，但三星公司已將這顆圖形處理器主頻由此前的266MHz提升至400MHz。應用于S3以及后來的Note II。

向來站在硬件配置頂峰的三星今年帶來了Exynos Octa——首個基于ARM big.LITTLE架構的雙四核心處理器，采用四核Cortex-A15代表“超高性能”的集群和四核Cortex-A7代表“功耗節省”的集群組合；綜合表現方面據官方稱將比上一代Exynos處理器性能提升70%，而功耗可以下降20%。

三星Exynos平臺代表手機

Exynos處理器目前除了三星GALAXY SII/S3以及Note/Note II等在用之外，還有魅族MX、聯想K860等產品使用，不過并不采用Exynos品牌命名；雖然并沒有太多像之前兩家亮眼的技術加入，但是整個平臺由于采用的是Mali-400MP，除了性能表現之外游戲兼容性還是很不錯的，就實際測試來說不太經常會出現其他平臺常見的游戲場景貼圖錯誤。

借性價比遍地開花 聯發科MTK平臺

頂著山寨之王帽子的聯發科在智能手機時代雖然依舊在中低端徘徊，但是卻依靠高性能低功耗低成本的策略搶占了非常大的市場，2012年6月MT6577才剛發布，而就2012年的千元機市場來說就幾乎無一不MT6577。

聯發科2011年9月推出第一款面向智能手機設計的處理器——MT6573，2012年2月份推出基于Cortex-A9架構的MT6575，主頻首次達到1GHz，6月份推出雙核Cortex-A9架構的MTK6577。

聯發科MTK平臺特色

“雙核Cortex-A9、頻率1.0-1.2GHz、PowerVR 531、支持1280x720分辨率屏幕”的組合，還有雙卡雙待的標配，看起來對于新手來說還算夠用，不得不說聯發科的出現對于中國市場龐大的功能機用戶 向智能機轉型的趨勢起到了很大作用。也許手握三星蘋果HTC這些品牌高端機型的用戶看不上這樣千篇一律的路數，但是確實有用。

于是乘勝追擊的聯發科推出了四核產品MT6589，內置四個Cortex-A7架構核芯，集成PowerVR SGX544圖形處理器，支持720p（1080×720像素）的屏幕、1300萬像素攝像頭和1080p視頻播放。雖然達到四核水平但目前來看整體性能 相比其他四核并無太多亮眼之處，或許還需要價格來打天下。

聯發科MTK平臺代表機型

至于采用MT6577或者MT6589平臺的就比較好認了，目前采用的品牌也都非常多，多為國產，一般以雙核1GHz或者1.2GHz作為宣傳并且不怎么突出處理器品牌的一般就非MTK莫屬。雖然身份并不是太高，但是穩定性與性價比還是很合適的。

不食人間煙火的蘋果A系列平臺

蘋果向來是個奇葩，雖然嘴上毫不強調硬件性能，但是背地里總能把iOS優化的在怎樣的硬件上都無比流暢；大多數時候甚至單核800MHz所實現的流暢度都成了Android陣營雙核甚至四核產品的秒殺對象。蘋果此前的處理器都來自于三星，但畢竟處理器是整個硬件平臺的核心，為了避免泄露太多的技術細節蘋果也招兵買馬開始自己設計芯片。

于是iPhone 4得以搭配A4處理器誕生，僅僅單核水平、工作頻率固定在1GHz（iPhone 4為800MHz）的iPhone 4的流暢程度目前依然是許多Android產品所無法比擬的；隨后推出的A5處理器可以自行改變運行頻率，并且從Cortex-A8架構提升至A9，采用雙核配置。

當然更讓我們驚訝的還是雙核CPU+三個GPU核心的A6這顆奇葩，雖然基于ARMv7指令集，但A6是蘋果第一款非標準ARM架構處理器，全手工排布使得A6處理器為iOS系統做出更多優化，從而獲得了更好的性能較之A5處理器。A6處理器性能是前者的兩倍，而在實際使用階段，配備A6處理器的iPhone 5應用加載速度更快，Pages加載速度達到之前的2.1倍，Keynote加載速度也有之前的1.7倍。

不過話說回來，在蘋果這樣軟硬件一家包攬的世界里，單純討論硬件性能是沒有什么意義的；按照蘋果的邏輯不會一味擴張性能，而是要在性能、功耗以及iOS的用戶體驗三方面尋求權衡；對于蘋果什么也不必猜測，只需要等待一個個驚喜。

跨行后起之秀 Intel X86平臺

拋開龐大的ARM陣營，移動領域還有另外一位重量級選手——Intel。就年齡來說，Intel算是新人；可是就資歷和經驗來說可一點兒都不年輕。Intel在智能手機的平臺讓我們所熟知來自于與聯想共同推出的K800，隨后采用升級版——Atom Z2480單核2GHz處理器的摩托羅拉MT788真正大放異彩，打破了長久以來單純論“核戰爭”的局面——你有多核我有單核多線程，還要算跑分？單核秒殺你絕大多數雙核，由此x86與ARM的戰爭也逐漸拉開。

超線程、睿頻、Smart Idle

雖然在核心數上并不占優，但是Intel Atom處理器支持PC上才有的超線程技術，確保處理器能并行執行兩個指令線程，以單核模擬雙核環境，實現了當前多任務環境下的性能和系統響應能力。實際的性能測試也顯示它在核心方面足夠具備以一敵二、以二敵四的能力。

除此之外，睿頻技術的采用使得處理器能夠動態突破到更高的性能，讓智能手機能按照需求提供更高的性能，并優化功耗。額外的Smart Idle Technology技術可以讓CPU核心和處理器其他部分關閉時，操作系統依然保持待命的開啟狀態。

既然性能不是問題，大家選擇Intel平臺所存在的顧慮就可能是由于x86與ARM所采用的指令集的不同，造成為ARM設計的Android系統當中的應用程序無法在x86上面正常運行。其實X86平臺已經為此做出了不少努力，通過BT轉換將ARM指令轉換為X86可以識別的形式再進一步執行。

Intel X86平臺代表手機

作為為國內用戶所熟知的聯想首部Intel X86架構處理器的手機K800，擁有1.6GHz主頻，單核性能表現彪悍直逼主流雙核處理器水平，也可以兼容大多數應用；但當時來說對于游戲的兼容性尚且不夠完善。此后推出的摩托羅拉MT788則更加成熟，而在我們之前做過的很多測試當中，Atom平臺的產品無論性能還是功耗都足夠讓人滿意。如果說K800只是簡單地試水，聯想K900看起來更加來勢洶洶；Intel Clover Trail+平臺的露面再一次選擇了聯想，而K900更是一款外觀與性能并駕齊驅的高端定位機型。

幾年的爭斗催生了移動領域以遠大于PC領域的前進速度誕生著新品，對不同平臺的選擇也直接影響到你在用手機時所看重的應用場景——究竟是偏重多核的性能、寡核的功耗表現，還是GPU的游戲表現——于是如今的移動市場又被怎樣的格局劃分，或許應該成為你所應該知道的一部分。□