盖棺定论 2013年手机处理器终极指南

    泡泡网CPU频道8月13日 你一定很厌烦Android平台上无穷无尽的硬件大战，但我们很遗憾的告诉你：在谷歌对Android发展方向做出战略性调整之前，硬件规格是评价Android设备好坏的重要标准，对于部分用户而言甚至是唯一标准。历代热销的Android手机型号，无一不具备同时代手机中领先的硬件规格；即便是iPhone和iPad，为了实现一流的体验，也配备了地球上最庞大的嵌入式GPU。可以这么说：一台硬件规格强悍的手机不一定是好的Android手机，但一台好的Android手机，必然是一台硬件规格强悍的手机。

    科技的发展总是日新月异的，只不过短短一年半，手机就已经到了坐四望八的时代。面对网上众多一知半解和“专家们”的误读，我们特意准备了两篇文章，上一篇对已经问世的四核平台作回顾和分析，下一篇再来展望今年和明年将要到来的新平台。与此同时，我们也会对这个行业的现状、将要遇到的难题以及未来发展的趋势做一些分析和预测，希望能帮大家拨开谜雾，真正了移动处理器的昨天、今天和明天。
 
群雄并起 四核平台微架构初探

    由于种种原因，德州仪器选择了在双核转四核的时代退出了移动领域SoC的竞争。对于一家如此老牌的企业而言，这实在是显得有些奇怪，个中原因可能也只有德州仪器自己才能告诉我们了。作为结果，曾经的四大天王变成了三足鼎立，整个2012年，市场上只能见到三星、高通和nVIDIA的“三国演义”了。当然，我们也不应该忽略MTK，毕竟后者在今年初也推出了定位入门级的低端四核Cortex A7并且取得了不俗的市场成绩。但是这篇文章毕竟是以旗舰平台为主，因此就不对MTK做过多介绍，关于MTK的架构设计我们将会在完成架构分析和性能验证后再开新篇。希望各位不要介意。

德州仪器曾经的路线图，OMAP5清晰可见

既是先锋也是先烈 NVIDIA Tegra3

    截止去年为止，nVIDIA的行事风格一直都是“天下武功唯快不破”。甚至早在2011年底，Tegra3就已经走入了实际产品，而去年第一批搭配四核处理器的手机更是无一例外清一色Tegra3。相比Tegra2，前者的架构改动并不大，只是将CPU子系统从双核Cortex A9增加到了四核Cortex A9，集成的GPU也依是较老的GeForce ULP系列，顶点维持不变，像素和光栅化等组件得到了增强。只是作为一个四核CPU，内存维持了单通道LPDDR2的设计，显得比较莫名其妙。

    现在看来，导致Tegra3成为一代最弱四核的一个主要原因，还是落后的工艺。但是这并不能过多责怪nVIDIA，毕竟后者和台积电打了多年交道，深知台积电的特色，因此主动放弃了28nm。事实上台积电一直到2012年下半年才总算可以勉强量产28nm芯片，证明了nVIDIA的远见。不过40nm的功耗却不是可以回避掉的问题，所以nVIDIA特别设计了4＋1核心的奇特架构，这也成了nVIDIA产品的设计特色之一，一直延续到了今年的Tegra4和Tegra4i，与ARM的big.Little技术相映成辉。

    众所周知，Tegra2因为缺少NEON协处理器，在双核时代被人吐槽的不轻，Tegra3总算没有再犯同样的错误。不过Tegra3却存在着一个由4＋1架构带来的新问题，那就是由于主核和伴核共享同一片1MB的二级缓存，而两者的频率之间最多可以差到3倍，因此Tegra3的二级缓存被设计为按照一个固定的时间返回核心所请求的数据——对于主核而言，二级缓存的等待周期会多一些，而对于伴核而言则少一些。这样的设计不可避免的会让二级缓存工作在一个比较“慢”的状态（尤其是对主核心而言），进而影响整体性能。而实际上由于伴核的工作条件比较受限，并不是随时随地都可以切换，因此很多时候Tegra3也不得不以高功耗的主核心去应付低负载，也许会对功耗产生负面影响。这些影响，也最终决定了Tegra3的用户体验与评价。

谨小慎微步步为营 三星Exynos4 Quad
 
    说起Exynos4 Quad，也许Exynos 4412这个名字更为人熟悉一些。它就是Galaxy S III与Galaxy Note 2的核心，2012年最为热门的四核SoC。若从角度来看，Exynos 4412显得相当朴素：基本上，你可以把它看作是“猎户座”处理器的工艺升级外加四核版。但是即便如此，这款产品的实际表现却几乎成为一代标杆，原因除去上一代猎户座在规格和性能上已经足够优秀以外，更重要的还是先进的工艺——这成为了Exynos4412的杀手锏，甚至在现在看来，Exynos 4412也有可能是迄今为止最为平衡的一款SoC。

    当然这么说也不太准确，Exynos4 Quad也有一些比较小的改进，比如四颗核心的频率和电压具备完全独立的门控（听起来有些像高通异步架构的特性，不过实际中还是必须跑同频）、改进了内存控制器与CPU核心的连接方式、codec升级了视频编码的流畅度、引入了完善的温度控制和过热保护等等。都不是什么大提升，姑且算作锦上添花。

    与高通相比，三星对于工艺的宣传要低调的多——这是很奇怪的情况，在高通的营销攻势下，很多人以为28nm“是非常先进的工艺”。在某种程度上说这也不算是错的，但实际情况是，Exynos 4412的制造工艺——32nm HKMG——要远比高通的28nm先进得多，甚至可以说有着“代”一级的差异。这也许会令人费解，我们留到后面再详细介绍。

    也正是因为工艺的进步，Exynos 4412的核心频率被定在1.4/1.6GHz，GPU频率更是从猎户座的200MHz大幅提升到了440MHz，几乎翻倍。唯一可惜的是，具体的GPU依然还是Mali400 MP4，并没有更换。这在当时自然不是什么问题，但是到今天开来，这就成了Exynos 4412最大的短版。

架构为王 高通骁龙S4 Pro APQ8064

    与NVIDIA不同，高通果断选择了28nm工艺，带来的结果就是APQ8064这款产品与预期的上市时间相比几乎延期了整整一年，而早期的低良品率也让高通不得不先推出双核产品作为过渡。当然高通也有自己的苦衷，APQ8064实在是太大了，即便使用了28nm工艺，核心面积也只能堪堪控制在100mm2上下。造成这个的原因是高通同时升级了CPU和GPU的核心架构。从Scorpion升级到了Krait“环蛇”，后者同样也是高通在ARM v7-A指令集上自行发展的核心设计，就像ARM官方以Cortex A命名的核心设计一样。在早期的宣传中，高通一直试图让消费者以为Krait是与Cortex A15同级的产品，当然随着时间的流逝，在实际表现的面前，这种说法的信奉者越来越少，以至于高通也不再提及了，不过至于究竟是怎样的情况，我们还是需要在后文中作进一步的分析，才可以给出一个大致的结论。

    Adreno320 GPU则是另一个亮点。与前任Adreno 22x相比，Adreno320对于微架构做了较为大幅的优化，改善了内部缓存的连接方式，增加了片内EDRAM高速缓存（最终产品中是否出现似乎没有确认），最重要的是，Adreno320的规模再次得到了翻倍，拥有16组4+1D SIMD US。如果以规模论，这会是移动GPU领域除去SGX554MP4以外最为庞大、性能最强、也最为耗电的GPU，在Android领域更加是全无敌手。

    简短的回顾到此为止，下面我们会对上一代旗舰的某些技术细节做更进一步的探讨。