[新聞] 徹底看明白高通驍龍820處理器

陳誠誼2015-8-17 17:21

剛剛交完反壟斷罰款，又慘遭最大客戶三星砍單，身後還有一個死纏爛打的MTK。移動通信巨頭高通最近可以說過得一點都不開心。更糟糕的是，高通的拳頭產品——驍龍移動處理器的號召力也在下降，三星獵戶座7420、MTK Helio X10/X20等都對驍龍810的霸主地位構成了嚴峻挑戰。臥榻之側，豈容他人鼾睡？高通當然不會把市場拱手讓人，一波強有力的反擊早已在醞釀中，反擊的矛頭，就是剛剛揭開面紗的全新一代旗艦處理器——驍龍820。


ARM再見64位自主微架構Kyro登場

高通目前公佈的驍龍820資料相當有限，但最振奮人心的細節已經顯露無遺：高通終於拋棄了ARM這個大坑，用回了完全自主研發的CPU微架構——它的代號是Kyro。

微架構是移動處理器CPU的核心科技，它在很大程度上決定了CPU的性能和功耗。目前市面上幾乎所有給手機用的移動處理器，無論是MTK、三星、華為，還是高通自己，都採用了ARM官方的標準微架構“Cortex-A”。Cortex-A的好處是穩定、成熟，而且有現成方案可用，ARM已經把前期架構定義、Layout、Debug等難度最大的開發流程搞定了，只要照著ARM提供的技術文檔，有經驗的製造商在比較短的時間內就能開發出自己的產品。不過，ARM標準微架構並非萬能藥，這裡面的坑不小！

（要是信了ARM官方的甜言蜜語，你就上了賊船了）

問題就出在目前最流行的兩款ARM標準微架構——Cortex-A53和Cortex-A57身上。使用同樣的20nm半導體工藝打造，都運行在1.5GHz，單個A53核心TDP（設計熱功耗）約300mW左右，而工作單個A57核心TDP高達3W，兩者之間功耗相差近10倍！從實用角度而言，功耗如此之大的Cortex-A57其實並不適合搭載在手機上，但Cortex-A53對於高端手機而言性能又不是很夠。ARM給出的解決手段是A53和A57混著用，組成所謂的“big.little”大小核結構，簡單任務時A57核心休眠只啟用A53核心，複雜任務時A53、A57一起上，然而，這又是一個坑。A53和A57的指令吞吐和緩存是互相獨立的，如果某個App需要在A53和A57之間切換運行，那它就有大麻煩了——根據公開的資料，在A53和A57核心之間切換延遲最多可達毫秒級，這是很多手機卡頓的罪魁禍首。

（在大小核之間來回切上幾次，時間就全浪費掉了）

要解決A53、A57之間功耗和性能的矛盾，最佳方案就是打造一個新的微架構，這個新架構必須擁有接近於A57的性能，功耗卻向A53看齊，所有的App都在統一、高效的核心上運行，不必來回切換，這就是高通Kyro誕生的目的。目前我們還很難斷定Kyro擁有怎樣的性能表現，從一些零星的資料來看，Kyro的流水線執行單元應該比較接近A53，但使用了類似於A57的亂序執行結構（Out of order），同時，高通自己的動態電壓調整和動態頻率調整控制技術也不會少，保證每一毫瓦電力消耗都能獲得更多的性能。

（圖為英特爾桌面處理器的芯片佈局，你們感受一下複雜度）

有意思的是，縱觀高通驍龍家族的歷史你會發現，凡是採用了高通自主架構的驍龍處理器都戰績輝煌（比如Scorpion微架構的MSM8250、Krait微架構的驍龍800/驍龍801） ，而採用標準ARM Cortex-A架構的驍龍處理器卻沒有那麼成功。如今，經新一代驍龍820處理器再次迎來了高通自主微架構Kyro，這是不是預示著它會像前輩驍龍800一樣鴻圖大展？還有不到半年時間，我們就能得到答案。

（使用高通自主微架構的驍龍800剛問世時性能簡直炸裂，成倍領先於對手）

從高通公佈的驍龍820概覽照片來看，新的Kyro CPU只佔了整個芯片右上角很小的一部分面積，而霸占芯片面積最多的是Adreno 530 GPU（圖形處理器）和Spectra ISP（圖像信號處理器）。過去專門負責給CPU“打下手”的GPU、ISP究竟何德何能，要在寸土寸金的芯片上霸占比CPU還多的面積？理由很簡單，它們現在都能幹更多的事情。

（GPU在驍龍820芯片上佔據了大片空間）

Adreno 530是高通的下一代圖形處理芯片，它的前輩Adreno 430（搭載於驍龍​​810之上）可不簡單，從2015年初發布至今，Adreno 430已經陸續擊敗了Mail-T760、蘋果iPhone 6搭載的PowerVR GX6450等諸多強者，性能、功能均完爆對手，穩坐最強手機GPU寶座大半年地位不動搖。要充當Adreno 430的接班人，Adreno 530必須有兩把刷子才行。

（驍龍820可以直接運行虛幻引擎4）

按照高通官方公佈的數字，Adreno 530功耗比Adreno 430降降低40%，而計算性能則提升40%，這樣看來，就算蘋果即將發布的iPhone 6s圖形性能再提升50%，也難以匹敵Adreno 530 。至於三星MTK，就更難以望其項背了。

（相比Adreno 430，Adreno 530性能增40%，功耗降40%）

Adreno 530的另一項重大改進是支持OpenGL ES 3.1+AEP（Android 擴展包）、Renderscript以及全新的OpenCL 2.0和Vulkan計算標準，同時引入64位虛擬尋址，GPU與CPU的虛擬內存（SVM）地址實現了統一。這一長串不明覺歷的名詞總結下來就是：GPU今後不僅僅能做圖形運算，還能幹更多“份外”的活兒，比如渲染網頁上的動態元素和特效、處理美顏照片等等。虛擬內存地址統一意味著GPU和CPU協同工作的效率更高了。

（在執行GPGPU通用計算時，Adreno 530的性能更是有絕對優勢）

高通對視頻方面的功能一向抓得很緊，Adreno 430引入的H.265/HEVC格式硬件解碼/編碼能力迄今都沒有一款手機能完美髮揮出來。Adreno 530更加奢侈：它支持HDMI 2.0，能以60fps的幀率在超高清（HUD）顯示設備上播放Rec.2020標準的4K HEVC視頻，這是要把App開發商甩開幾條街的節奏。

最後是增強過的EcoPix和TruPalette技術，細節太複雜就不深究了，你只需要知道它們能帶來更長的電池續航時間和更出色像素質量就行。

驍龍820內部變化巨大，但如果要找出一個值得大書特書的新特性，我會把票投給新的Spectra ISP（圖像信號處理器）。從高通公佈的圖片來看，Spectra ISP同樣佔據了相當大的芯片面積，規格可以說強到爆表：

首先是更少的拍照延遲，Spectra ISP採用雙核、14位精度設計，強大的處理能力同時支持三個攝像頭（例如一個前置攝像頭和兩個後置攝像頭），每秒拍攝30張2500萬像素圖片也能做到零快門延遲（ZSL）。

其次是更出色的圖像質量，Spectra ISP增加了專門用於抗噪聲和彩色偽影校正的硬件電路，讓照片畫質更出色，強大的處理能力本身也能提升畫質，比如實現更自然的皮膚色調。

然後對焦變強了，Spectra ISP支持PDAF相位對焦/對比對焦/激光對焦，並且提供了一個統一的自動對焦框架，能把多種對焦技術混合使用，明年你在小米5、努比亞Z10身上看到激光+相位+對比混合對焦，可千萬不要奇怪。

（先拍照後對焦？以後任何一台手機都能支持了）

接下來是更先進的帶寬壓縮技術，Spectra ISP採用最新MIPI串行C-PHY接口，內部總線的吞吐能力提高，數據傳輸起來更順暢，抗干擾性能也更出色，這一切體現到攝像頭上就是反應更快、延遲更小。

最後，Spectra ISP能直接把RAW級別的拜耳原始數據無損傳輸至DSP進行預處理，這意味著驍龍820內部各個部件之間協同處理圖像的能力變得靈活，有助於實現一些更高級的拍攝效果，比如：

（通過精密的計算，照片寬容度可以得到有效提升）

（夜景拍攝也能受益，總的來說就是曝光更準確，而且亮部暗部細節更清晰）

不管從哪個方面看，Spectra ISP的都進步不小。現如今手機硬件創新進入瓶頸期，攝像頭成為廠商們比拼開發實力的重要舞台，一枚強大的ISP芯片必不可少。我們已經可以預見驍龍820受到廠商熱捧時的情景了。邁入智能時代的手機僅僅用了幾年時間就把​​傳統小數碼相機打回娘胎，有了以驍龍820 Spectra ISP為代表的新一代ISP，手機們會不會有資本向單反發起越級挑戰？屏幕前的你一定覺得我們想太多，但幾年前，我們說手機會幹掉小數碼的時候很多人也是這樣想的，走著瞧吧。

從2014年到現在，高通確實有點流年不利。高通2015財年第三季度財報顯示，公司營收為58億美元，比去年同期的68億美元下滑14%，淨利潤則足足下滑47%。儘管壓力不小，唱衰的人一大片，但必須承認，高通的連接和移動計算業務依然是業界第一，在許多領域優勢明顯。高通近日宣布了一系列重組改制計劃，未來將裁員15%，同時削減14億美元支出，向世人表明了自己了反擊的決心，而今年下半年問世的驍龍820處理器，將承擔起高通帝國反擊矛頭的角色。

有趣的是，業界風傳高通這次選擇了三星而不是台積電作為“後勤大隊長”，驍龍820將使用三星的14nm FinFET半導體工藝生產。看來高通已經明白了一個道理：再好的處理器，也要造得出來才行。

以上文章來自http://www.evolife.cn/html/2015/83997_3.html

此次高通的S820看來武功極為強大..不管從cpu..gpu..dsp...isp..rf360等等非常強大..從這篇文章中了解ARM的大小核心由於切換來切換去..把時間都耗掉了..同時也把熱量給逼出來了...因此我蠻期待他的出現...

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