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跑分不靠谱 手机处理器性能参数揭秘
发布时间:2012年4月20日 14:03     来源:手机中国   |   @世纪常熟

  曾几何时,我们在选购手机时往往关注的是手机的品牌,外观以及功能性,然而随着智能手机的不断普及,人们购买手机时关注的因素也在悄悄的发生变 化,由于智能手机拥有着强大的软件扩展能力,手机的功能性已经不再是问题,人们关注的重心开始转移到支持这些软件能否流畅运行的手机性能上来。大家都知 道,手机的性能主要决定于其搭载的处理器,了解了处理器的性能,基本上手机的性能就大致确定了。今天笔者就告诉大家怎样分辨手机处理器的性能。

  架构是关键

  架构最为处理器的基础,对于处理器的整体性能起到了决定性的作用,不同架构的处理器同主频下,性能差距可以达到2-5倍。可见架构的重要性。那么什么是架构呢?

  为了大家更好的理解,我们不妨做个比喻,架构就像是一座建筑的结构设计部分,而处理器就相当于一个完整的建筑,只有有了稳定的结构作为基础,才 能建造出各式各样的房子。换句话说,架构只相当于一座建筑的框架,至于最后建造出来的房子长什么样,舒适度如何,就是由处理器厂商自己决定了。不过有一点 需要说明,假如结构的设计值是十层,容纳人数的上限是100人,那么最后建好的房子也不能超过这个上限。这也就是说,采用相同架构的处理器,性能基本上已 经锁定在一定的范围之内,不会有本质的区别。所以,看处理器的性能要先看架构。

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ARM架构芯片

  目前,手机处理器的架构主要有ARM和Intel X86,众所周知Intel X86架构在PC中占据着无法撼动的霸主地位,包括Intel主要的竞争对手AMD在内,都是使用的X86架构,然而在手机处理器领域,X86只能算是初 出茅庐的菜鸟,虽然潜力无限,但至今还没有一款采用X86架构的手机上市。今天主要讲的是ARM架构。

  ARM架构在手机处理器领域占有90%的市场份额,处于绝对的垄断地位。目前主流的处理器芯片厂商几乎都是采用了ARM架构,比如,高通、德州仪器、英伟达、三星及苹果等。

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ARM的应用范围

  目前千元级的低端的智能手机或者很多低价的国产手机处理器一般还在采用比较陈旧的ARM11架构,比如德州仪器OMAP2420/2420(主 频为330MHz)以及高通MSM7225/7227(主频为528MHz—800MHz)和MTK的一些处理器,而高通MSM7227A采用的 Cortex-A5架构实际上也是属于这一级别,代表机型为最近新上市的HTC T328w。

  现在主流的中高端手机处理器基本上都采用了ARM Cortex-A8架构,速率可以在600MHz到超过1GHz的范围内调节,同频下,比ARM11性能提升3倍以上,而功耗却大大降低。比如德州仪器的 OMAP34x0和OMAP36x0系列处理器。而高通骁龙S2/S3的Scorpion架构。三星蜂鸟和苹果A4处理器,均是在A8的基础上优化而来。 代表机型摩托罗拉DEFY、三星I9000、苹果iPhone 4以及小米手机等。

  现在最先进的处理器架构是ARM Cortex-A9,相对于ARM Cortex-A8,最大的区别在于支持多核心和乱序执行,并且性能继续得到了很大的提升。目前的大部分双核处理器都采用了ARM Cortex-A9架构,比如Tegra 2、德州仪器OMAP44x0系列、三星猎户座E4210和苹果A5等,包括最近推出的首款四核处理器Tegra 3。只有高通MSM8x60依然采用的是上一代的Scorpion架构。代表机型为:摩托罗拉ME860、摩托罗拉Droid Razr、三星I9100、iPhone 4S和HTC One X等。

  另外,高通的下一代Krait(环蛇)架构,也是基于A9架构优化而来,而更为先进的ARM Cortex-A15架构将是下一代ARM发展的趋势。

 
  工艺制程

  制程工艺的纳米是指IC内电路与电路之间的距离。更小的制程也就意味着更低的功耗和散热,同时在同样面积的芯片上更小的制程也就能集成更多的晶 体,而晶圆的数量又是决定处理器性能的关键因素,所以,工艺制程越先进,处理器性能越强。收集处理器从较早的90纳米,到后来的65纳米、45纳米、32 纳米一直发展到目前最新的28纳米,而16纳米制程工艺将是下一代CPU的发展目标。

  芯片的工艺制程和架构是同时发展的,一般采用更新架构的处理器也会应用更先进的工艺制程。目前低端手机市场一般还在使用比较落后的90纳米制程 工艺。比如德州仪器OMAP1和OMAP2系列处理器和很多低价国产手机采用的MTK(联发科)处理器等。这些处理器一般性能比较差,功耗也很高,不过因 为低端手机对性能的要求也不高,所以也能保证手机运行流畅,但是大型的游戏就别想了,而且优点是售价便宜,降低了智能手机的门槛,使用户只需花费几百元就 能感受只能手机的乐趣。

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德州仪器OMAP1和OMAP2系列都采用了90纳米工艺

  到了ARM Cortex-A8时代,工艺制程已经提升到了65纳米级,比如德州仪器OMAP34x0系列等,甚至有些已经提升到45纳米级,比如德州仪器 OMAP36x0系列、高通骁龙S2/S3系列和三星蜂鸟处理器等。这些处理器一般用在中高端单核智能手机和采用高通MSM8x60的双核智能手机中。代 表机型为苹果iPhone 4、摩托罗拉里程碑、魅族M9、HTC Sensation系列和小米手机等。

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TI OMAP 3xxx处理器工艺制程

  到了ARM Cortex-A9时代,双核处理器的工艺制程一般都达到了45纳米级,比如德州仪器OMAP44x0系列,三星猎户座处理器等,而英伟达Tegra 2和Tegra 3的工艺制程达到了更为先进的40纳米。这些处理器一般应用在高端的双核手机当中,比如三星I9100、I9220、摩托罗拉Droid RAZR以及HTC One X等。

  而下一代处理器的发展方向将会达到28纳米的工艺制程,那时的处理器将会带来更强的性能,更低的功耗以及更小的尺寸。

 
  处理器主频

  作为消费者最为熟知的主频,其自然也代表着一部手机的性能。虽然不同架构的同主频处理器会有所差异。但如果在相同的条件下,高主频显然意味着更强的性能。

  CPU的主频,即CPU内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)。通常所说的某某CPU是多少兆赫的,而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度,其实不然。CPU的主频 表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度,与CPU实际的运算能力并没有直接关系。主频和实际的运算速度存在一定的关系,但目前还没有一个确定的公式能够定 量两者的数值关系,因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标(缓存、指令集,CPU的位数等等)。由于主频并不直接代表运算速度,所 以在一定情况下,很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。比如Tegra 2,虽然性能很强,但是由于带宽太小,所以性能发挥不出来。另外,经常被大家诟病“高频低能”的高通处理器,由于架构比较落后以及采用了异步双核的方式, 导致主频虽然能达到1.5GHz,但是性能却并不强。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。

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主频最快不等于速度最快

  CPU的主频不代表CPU的速度,但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说,假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条 运算指令,那么当CPU运行在100MHz主频时,将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间 减少了一半,也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半,自然运算速度也 就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度,还与其它各分系统的运行情况有关,只有在提高主频的同时,各分系统运行速度和各分系统之 间的数据传输速度都能得到提高后,电脑整体的运行速度才能真正得到提高。

  提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求 导线越细越短越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制,是CPU主频发展的最大障碍之一。

 
  运行内存RAM

  提到RAM,我们很容易会联想到ROM,实际上,ROM是只读存储器,功能相当于存储卡,和处理器的性能关系不大,而影响处理器性能的关键因素是RAM。

  RAM(random access memory)随机存储器。存储单元的内容可按需随意取出或存入,且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容,故主要用于存储短时间使用的程序。

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动态随机存取存储器

  RAM越大,运行大型游戏以及多线程程序时速度就越快。比如同样为1.5GHz主频的两颗处理器,同等条件下,采用512MB RAM的处理器就比采用256MB RAM的处理器快。所以,手机的RAM越大越好。目前比较高端的手机基本上都采用了最大的1GB内存。

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快速周期随机存取存储器

  双通道,就是在北桥芯片级里设计两个内存控制器,这两个内存控制器可相互独立工作,每个控制器控制一个内存通道。

  双通道体系包含了两个独立、具备互补性的智能内存控制器,两个内存控制器都能够并行运作。例如,当控制器B准备进行下一次存取内存的时候,控制 器A就读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补的“天性”可以让有效等待时间缩减50%,因此双通道技术使内存的带宽翻了一翻。

  结束语:

  今天为大家介绍了几点决定手机处理器性能的相关因素,由于时间关系,就先为大家介绍以上几点,实际上影响处理器性能的相关参数还有很多,比如GPU和带宽等等,笔者会在近日继续为大家介绍,敬请关注。

 
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