GPU大戰(zhàn)在即 2013年手機(jī)處理器盤點(diǎn)/展望
轉(zhuǎn)眼2013年過完,智能手機(jī)這一年的發(fā)展依舊呈現(xiàn)出飛速的模式,這其中處理器還是扮演著先頭兵的角色,在這一年,我們很欣慰的是看到了更多更新的處理器技術(shù)和產(chǎn)品。2013年的手機(jī)處理器有很多關(guān)鍵詞,包括Big.LITTLE、八核、64位、DSP協(xié)同芯片等等,今日筆者將帶大家回顧一下和梳理這一年中手機(jī)處理器領(lǐng)域的幾項(xiàng)重要關(guān)鍵詞,同時(shí)也了解一下未來手機(jī)處理器發(fā)展主旋律的腳步。
GPU大戰(zhàn)在即 2013年手機(jī)處理器盤點(diǎn)展望
Big.LITTLE是今年年初ARM公司針對當(dāng)下智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端設(shè)備研發(fā)的一項(xiàng)全新的CPU架構(gòu),其主旨是解決這些設(shè)備的功耗問題,同時(shí)也不以損失性能為代價(jià),是一種兼顧性能和功耗的CPU架構(gòu)設(shè)計(jì)。
ARM Big.LITTLE架構(gòu)的設(shè)計(jì)初衷是兼顧功耗和性能
ARM 給出的第一代Big.LITTLE架構(gòu)設(shè)計(jì)是由四顆Cortex-A7(特點(diǎn):低功耗)、四顆Cortex-A15(特點(diǎn):高性能)共八顆CPU組成,至 于它具體的工作原理是這樣的:當(dāng)用戶進(jìn)行一項(xiàng)操作或任務(wù)時(shí),系統(tǒng)會(huì)向處理器發(fā)送相關(guān)的指令,在收到指令后,處理器會(huì)判斷這些指令對于性能的需求是多少,從而來決定使用哪種CPU(四顆Cortex-A7或四顆Cortex-A15)來進(jìn)行工作。
三星Exynos首先嘗鮮Big.LITTLE
第一款采用Big.LITTLE架構(gòu)設(shè)計(jì)的處理器是三星Exynos 5410,對應(yīng)的首款產(chǎn)品三星GALAXY S4 I9500上市于今年夏季,但從實(shí) 際性能測試來看,三星Exynos 5410并未達(dá)到ARM官方所稱兩倍性能的提升,70%的功耗降低也并未明顯表現(xiàn)出來,一時(shí)間令三星 Exynos 5410處理器和ARM Big.LITTLE架構(gòu)備受質(zhì)疑。
為了重新挽回局面,在推出三星Exynos 5410之后,三星又立即推出了5410的升級版本——三星Exynos 5420,它依舊采用四顆 Cortex-A7、四顆Cortex-A15的CPU組合,并且主頻有小幅提升,希望扭轉(zhuǎn)5410之前的不利局面,對應(yīng)的首款產(chǎn)品三星 GALAXY Note 3(歐版、N900)上市于今年秋季。
而三星Exynos 5420相比于5410在CPU方面最主要的 改變是增加了Big.LITTLE架構(gòu)的“核心遷移”工作模式,而5410只是“集群遷移”的工作模式,兩種工作模式的差別在于前者可以令四顆 Cortex-A7 CPU與四顆Cortex-A15 CPU實(shí)現(xiàn)任意組合進(jìn)行工作,比如兩顆Cortex-A7和兩顆Cortex-A15搭配運(yùn)行, 同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)這八顆CPU的同時(shí)運(yùn)行。
Big.LITTLE最新的Exynos 5420能夠八核全開
顯然Big.LITTLE在誕生的第一年經(jīng)歷了許多波折,但這并不能抹滅Big.LITTLE本質(zhì)上對于移動(dòng)設(shè)備的長遠(yuǎn)意義,尤其是在功耗方面,畢竟再牛的數(shù)碼設(shè)備如果不能很好的控制功耗,那么顯然都會(huì)是廢鐵一堆。
ARM是移動(dòng)芯片領(lǐng)域的王者,Intel都要靠邊站
雖然目前只有三星推出了Big.LITTLE架構(gòu)處理器,但是在ARM這項(xiàng)技術(shù)的合作伙伴名單中,博通、仁寶、飛思卡爾、海思、LG、Linaro、 OK Labs、QNX、Redbend、聯(lián)發(fā)科、Sprint、意法愛立信、德州儀器等芯片廠商都是榜上有名。只不過在誕生的第一 年,Big.LITTLE有很多需要解決和完善的地方,大家不愿意去做小白鼠,所以除了三星以外的芯片廠商更多還是處于觀望階段。
那么既然Big.LITTLE已經(jīng)走過了最難熬的一個(gè)時(shí)期,想必明年的它將會(huì)更進(jìn)一步的發(fā)展,LG的Odin處理器已經(jīng)曝光,很快就將與消費(fèi)者見面,未來實(shí)質(zhì)性跟進(jìn)Big.LITTLE的芯片廠商也會(huì)越來越多。
協(xié)同芯片或成未來趨勢
協(xié)同芯片是2013年手機(jī)處理器領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵詞,其實(shí)這個(gè)東西并不新鮮,早在桌面處理器發(fā)展的前幾年就有,本文我們在此只討論移動(dòng)處理器領(lǐng)域。簡單來說,協(xié)同芯片一般只具備特定的職能、完成特定的任務(wù),是獨(dú)立 于CPU之外的一顆芯片,同時(shí)協(xié)處理器還具備超低功耗的特點(diǎn)。
最早英偉達(dá)Tegra 3就擁有一顆協(xié)處理器,而在2013 年,Tegra 4繼續(xù)傳承了這樣“4+1”的核心架構(gòu)模式,其采用四顆Cortex-A15內(nèi)核CPU,同時(shí)又有著一顆低功耗的協(xié)同芯片,這顆芯片經(jīng)過 專門的優(yōu)化,可最大限度降低活動(dòng)待機(jī)狀態(tài)下的功耗,處理這些不那么耗資源的處理任務(wù),比如播放音樂、待機(jī)等等。
英偉達(dá)Tegra3、4均配有一顆低功耗協(xié)同芯片
今年MOTO X的X8處理器有兩顆協(xié)同芯片,主要是來處理一些顯示、傳感器、觸摸交互、消除噪音、語音識(shí)別、音頻等方面的任務(wù)處理。蘋果iPhone 5s的蘋果A7處理器有一顆協(xié)同芯片(M7),負(fù)責(zé)測量來自加速感應(yīng)器、陀螺儀和指南針的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
不管具體協(xié)同芯片的職能怎樣,其目的都是共同的。第一就是讓專業(yè)的人干專業(yè)的事從而使得處理器整體運(yùn)行效率更高,大多數(shù)的協(xié)同芯片只具備一種或幾種功能,所 以針對某項(xiàng)功能,協(xié)同芯片會(huì)有相應(yīng)單獨(dú)的優(yōu)化。第二就是由于協(xié)同芯片的存在會(huì)分擔(dān)CPU的工作,從而降低CPU的負(fù)荷,這也就降低了處理器的功耗。
蘋果A7處理器配有M7協(xié)同芯片(圖片來自THE VERGE)
這幾年手機(jī)處理器是走高度集成化的道路,恨不得一顆處理器集合所有芯片的功能,這樣高度整合之勢對于廠商很有利,因?yàn)閺S商在拿到一顆處理器后不用再考慮去搭配其他的芯片,從而縮短產(chǎn)品研發(fā)周期實(shí)現(xiàn)快速上市和出貨。
但對于消費(fèi)者來說,用戶體驗(yàn)才是王道,更高的效率和更低的功耗是他們所考慮的,協(xié)同芯片就是一種有效的解決方案,這或許也驗(yàn)證了那句古話:分久必合、合久必 分。而在未來,筆者認(rèn)為更多功能的協(xié)同芯片將會(huì)涌現(xiàn),來分擔(dān)CPU更多的功能,當(dāng)然,這個(gè)前提是20nm或者14nm制作工藝在明年能夠更加成熟,要不然 小小的處理器中實(shí)在沒地方塞下它。
GPU大戰(zhàn)一觸在即
回望智能手機(jī)處理器前幾年的發(fā)展,似乎更多的重點(diǎn)是放在CPU上, 一直以來廠商不斷在提升CPU的主頻和核心數(shù)量,如今已經(jīng)進(jìn)入到了2.0GHz主頻、四核芯的時(shí)代,甚至八核CPU也有出現(xiàn),鑒于現(xiàn)有的晶體工藝和CPU 功耗情況,CPU的發(fā)展馬上會(huì)面臨一個(gè)瓶頸,從明年來看,似乎GPU要登上舞臺(tái)了。
GPU的重要性愈發(fā)凸顯
熟悉電腦的人都知道GPU與CPU一樣重要,對于智能手機(jī)來說亦是如此。從廣義上來比喻,CPU是領(lǐng)導(dǎo)者,主要責(zé)任是“分配任務(wù)”;而GPU是執(zhí)行者,主要 責(zé)任就是“執(zhí)行任務(wù)”。CPU工作干的好,那也只是工作安排更快、更合理,想要將這件事情最終快速執(zhí)行,還得靠GPU。美國高通公司業(yè)務(wù)拓展全球副總裁沈 勁曾接受采訪也稱未來GPU的重要性將會(huì)超過CPU。
回顧2013年手機(jī)中的GPU,高通的Adreno 300系列繼續(xù)扮演著領(lǐng) 跑者的角色,Imagination Technologies的PowerVR SGX系列依舊保持著可圈可點(diǎn)的作為,英偉達(dá)的GeForce由于產(chǎn)品 不多也沒交出一份滿意的成績,而ARM的Mali系列則依舊以中低端的GPU示人。
高通Adreno一直引領(lǐng)手機(jī)GPU領(lǐng)域
而在即將到來的2014年,我們已經(jīng)在GPU方面看到了很多的新鮮東西。在前不久,高通正式公布了最新的驍龍805處理器,其中就裝備了最新的Adreno 420 GPU,雖然具體細(xì)節(jié)我們目前還不得而知,但高通方面表示這款GPU將會(huì)有跨越式的進(jìn)化。而在ARM方面,最新的Mali- 760 GPU已經(jīng)公布于眾,其9.6GP/s像素填充率、1066.6MT/s三角形生成率、326.4GFLOPS的浮點(diǎn)性能讓人對這款GPU充滿了 期待。
Mali-T760或成為ARM未來最強(qiáng)武器(圖片來自techreport)
英偉達(dá)Tegra明年要上Kepler
而英偉達(dá)代號Logan的Tegra處理器在明年也將會(huì)引入Kepler GPU,英偉達(dá)這價(jià)公司大家都是知道的,其多年來在桌面端圖形技術(shù)上的優(yōu)勢是其未來在移動(dòng)端GPU最大的財(cái)富,并且更是放言會(huì)讓明年智能手機(jī)GPU能力媲美Xbox 360游戲機(jī)。
Intel未來的Bay Trail平臺(tái)將使用HD 4000
寫在最后
2013年基本已經(jīng)算是畫上圓滿的句號,在這一年中,雖然大部分手機(jī)處理器依舊還停留在四核芯,但其性能和前年第一代四核處理器已經(jīng)不能同日而語;雖然八核處理器還是在今年見到了,但對于其性能筆者只能用“呵呵”二字形容。
我們一直在說,手機(jī)處理器用了短短幾年的時(shí)間就走完了PC十幾年的道路,在明年,除了本文以上詳細(xì)提及的這三點(diǎn),包括64位、LPDDR4內(nèi)存、20nm甚 至14nm的晶體制造工藝等也都將會(huì)是明年手機(jī)處理器發(fā)展的主旋律。如果說以前處理器是在追求性能,那么未來處理器或許將會(huì)追求智能:更合理的性能、功耗平衡機(jī)制、更有效的芯片協(xié)同工作。
當(dāng)然還不能忘記芯片巨頭企業(yè)Intel,其目前最頂級的Clover Trail+平臺(tái)Z2580使用的是PowerrVR SGX系列GPU,但是2014年Bay Trail平臺(tái)會(huì)采用Intel第七代圖形核心,也就是目前IVB平臺(tái)上使用的HD 4000系列核心,支持DX 11、 OGL 3.2,算得上是令手機(jī)和電腦齊步走了。