平板的“芯”事

技术密码

一部平板电脑,无论外观如何前卫,界面如何华丽,如果没有强大的硬件做支撑,充其量就是一个媒体播放器,除了屏幕大点,完全体现不出应有的优势,而它的核心是芯片架构,从CPU到GPU,再到内存,都被集成在这个小小的芯片中,正是由于高度集成才使得平板电脑拥有高性能、便携带等诸多优点,在整个数据运算中起到最为关键的作用。

你是否真了解平板?

一问:平板电脑与桌面电脑有何差异?

不要因为平板电脑体积小,就将它和桌面电脑、笔记本电脑区别,其实它们在内部结构是相同的,只是为了体现便携性,所以平板电脑大部分芯片以SoC的形式存在。所谓SoC,我们可以理解成是一个微型系统,用“麻雀虽小五脏俱全”来形容再确切不过,通过整合方案,将中央处理器CPU、图形处理器GPU、内存控制器等等集成在一个很小的芯片中,有些SoC还集成了通讯解码芯片和GPS芯片。

这样做的目的是控制体积,减小功耗,最大限度发挥性能。由于芯片架构内核不同,通用计算能力有差异,加上厂商解决方案有倾向性,所以芯片架构对于平板电脑整体性能影响很大,一定程度上也决定了产品的市场定位和用户群。

二问:同一品牌的平板电脑,很多不同的版本,例如豪华版、加强版等,它们之间有什么差异?

每一个芯片架构都有着突出的优点和缺点,现阶段一家独大的局面很难出现,成本也很难控制。为了满足不同人群的不同需求,于是就有厂商将一套模具的价值发挥到最大,既推出瑞芯微RK2918方案的产品,又同时推出全志A10方案的产品,前者系统优化做得较好,在网页浏览和在线视频播放方面具有优势,游戏能力不俗;而后者视频播放能力出众,芯片集成度高,功耗控制好,支持双屏输出、3D视频播放,把选择权交给用户。

三问:为什么相同芯片架构的平板电脑,会出现使用体验差异很大的问题?

平板电脑不同于简单的搭积木,虽说芯片架构对于整体性能的影响非常大,但和其他硬件的配合非常重要,尤其是在成本需要控制的前提下。一款平板电脑要想发挥硬件的全部性能,并且在稳定性上有上好的表现,还要看厂商和芯片商在优化上做得是否到位。在这方面大厂往往具有优势,由于有量的保证,芯片商更愿意配合,而开发能力较弱,追求快速回报的山寨厂商就显得心有余而力不足,产品软伤很多。

深入解读,不同平板电脑为何“芯”情不同

纵观目前平板电脑市场,占领高端的国外PC系厂商普遍采用NVIDIA Tegra2、德仪Omap4430、高通MSM8260、猎户Exynos 4210、苹果A5等方案,虽然性能强劲,但是每颗芯片数十美元的成本并不是千元级国产平板所能承受的。国内数码厂商则牢牢把握中低端市场的份额,芯片架构同样采用了ARM公司的Cortex-A8、A9高性能CPU,其中瑞芯微RK2918和全志A10时下正在流行,AML8726-M和君正JZ4770虽然热度比不上,但仍然有蓝魔音悦汇、智器等品牌在追逐。

1.看懂芯片的指令集

所谓指令集,其实就是一种运算方式,是提高CPU运行效率的工具之一。CPU能识别的指令集分为CISC复杂指令集和RISC精简指令集。在传统电脑领域,英特尔统治了整个产业链长达数十年之久,其CPU都是基于CISC架构开发的,能够直接提升CPU的运算效率,但集成的指令集数量越来越多,给硬件带来的负荷也就越来越大,无形中增加了功耗和设计难度,很难满足平板电脑的设计需求,这才给了基于RISC指令集的ARM CPU一炮走红的机会。在提供相同的性能的情况下,基于RISC架构下的CPU在功耗上仅仅是基于CISC架构CPU的零头,这得益于RISC架构下精简指令的高效率,而在相同的晶体管的情况下,基于RISC架构下的CPU能提供6倍于CISC架构的性能。

和英特尔不同,ARM并没有自己的晶圆工厂,只是负责芯片设计业务,通过向芯片公司、芯片制造厂提供授权和收取版税来盈利。

Cortex-A系列相比上一代的ARM7、9、11处理器,速度和性能强劲了许多,最大的区别就是采用了不同的指令集,Cortex-A系列采用的是ARMv7指令集,而ARM11采用的是ARMv6指令集。

采用ARMv6指令集的瑞芯微RK2808/2818、Telechips TCC8902等芯片架构已经年老色衰,只能作为低端市场的补充,目前入门级平板采用的瑞芯微RK2918、全志A10、AML8726-M就是ARMv7指令集, NVIDIA Tegra 2、三星Exynos 4210、德州仪器OMAP4430/4440、苹果A5则采用最新的Cortex-A9双核处理器。

4-d11-1-2.jpg

2.处理器的主频的高低,不是衡量性能的关键

不少人在选择平板电脑的时候过于在乎处理器的主频,其实这是一个误区,所谓的最高1.5GHz和最高1.2GHz,只是厂商的一种宣传手段,通过提高电压来超频实现,不仅提高功耗,还会影响到系统运行的稳定性。其实平板电脑处理能力的高低,除了看指令集,还要看制造工艺,NVIDIA Tegra2和苹果A5以40nm制程处于技术领先的位置,拥有两个主频达到1GHz的核心;高通MSM8260为45nm制程,而全志A10和瑞芯微RK2918均为55nm制程,AML8726-M和君正JZ4760则是65nm工艺,相对落后。

功耗控制之所以被关注,是因为在当前电池工艺没有突破的情况下,它直接影响到续航时间,试想一款平板电脑充满电只能使用2~3个小时,是多么悲催的事,关键时刻掉链子,性能再强也不敢用呀。

3.多核时代的高速梦想

4-d11-1-4.jpg
处理器内部由多颗芯片组成,它们有各自擅长的领域

芯片厂商追逐高性能的脚步从来都不会停止。双核处理器刚火不久,四核处理器NVIDIA Tegra 3就已经破茧而出,它采用40nm工艺制程,四核芯满载频率高达1.3GHz(单核最高频率为1.4GHz)。它集成了十二个执行单元的GeForce GPU图形处理核心,Tegra 2仅有8个,图形处理能力是Tegra 2的三倍,是苹果A5的两倍,3D游戏、1080P高清视频得心应手,还支持3D。在功耗控制方面,引入了协核心概念,并采用“动态待机”的vSMP架构,比上一代产品节约能耗,从而使续航更持久。高通和三星目前已经跟进,四核处理器近期在CES上相继曝光,第一季度将量产。

此外,更值得关注的是ARM的Cortex-A15架构,目前基于这一架构的样品三星Exynos 5250已经面世,表现用恐怖来形容一点不为过,频率为2.0GHz,每秒能够处理14亿条指令,双Cortex-A15核心在性能上完胜四核心Cortex-A9处理器,功耗则与40nm工艺的双核心处理器维持在同一水平,而且能够驱动WQXGA分辨率的屏幕,极有可能成下一代移动处理器的领航者。

4-d11-1-5.jpg
Cortex-A15 处理器是 Cortex-A 系列处理器的新成员,性能强劲
4-d11-1-6.jpg
四核Tegra3不仅更快,还更省电,2012年看你的

编 后

移动处理器的发展已经进入一个黄金时代,ARM架构和X86架构下的各位大腕都在为此努力,希望改写科技使命,创造PC后时代的又一个新战场。对于玩家来说,硬件的发展依赖于软件的革新,从目前的APP的需求来讲,可能80%的平板手机软件只需要一颗高性能的单核即可搞定,但这并不代表移动终端的硬实力就不需要发展。相反,我们希望移动处理器和APP、网络实现一个畅快的娱乐空间,能够在精简指令集下,具备更多承载大型娱乐游戏和办公软件的能力,并实现长时间续航的低功耗水平,由此开辟一个新前景。