GPU大战在即 2013年手机处理器盘点/展望

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转眼2013年过完，智能手机这一年的发展依旧呈现出飞速的模式，这其中处理器还是扮演着先头兵的角色，在这一年，我们很欣慰的是看到了更多更新的处理器技术和产品。2013年的手机处理器有很多关键词，包括Big.LITTLE、八核、64位、DSP协同芯片等等，今日笔者将带大家回顾一下和梳理这一年中手机处理器领域的几项重要关键词，同时也了解一下未来手机处理器发展主旋律的脚步。
         
          GPU大战在即 2013年手机处理器盘点展望
           
          Big.LITTLE是今年年初ARM公司针对当下智能手机、平板电脑等移动终端设备研发的一项全新的CPU架构，其主旨是解决这些设备的功耗问题，同时也不以损失性能为代价，是一种兼顾性能和功耗的CPU架构设计。
           
         
        ARM Big.LITTLE架构的设计初衷是兼顾功耗和性能
         
        ARM 给出的第一代Big.LITTLE架构设计是由四颗Cortex-A7(特点：低功耗)、四颗Cortex-A15(特点：高性能)共八颗CPU组成，至 于它具体的工作原理是这样的：当用户进行一项操作或任务时，系统会向处理器发送相关的指令，在收到指令后，处理器会判断这些指令对于性能的需求是多少，从而来决定使用哪种CPU(四颗Cortex-A7或四颗Cortex-A15)来进行工作。
         
          三星Exynos首先尝鲜Big.LITTLE
           
          第一款采用Big.LITTLE架构设计的处理器是三星Exynos 5410，对应的首款产品三星GALAXY S4 I9500上市于今年夏季，但从实 际性能测试来看，三星Exynos 5410并未达到ARM官方所称两倍性能的提升，70%的功耗降低也并未明显表现出来，一时间令三星 Exynos 5410处理器和ARM Big.LITTLE架构备受质疑。
         
        为了重新挽回局面，在推出三星Exynos 5410之后，三星又立即推出了5410的升级版本——三星Exynos 5420，它依旧采用四颗 Cortex-A7、四颗Cortex-A15的CPU组合，并且主频有小幅提升，希望扭转5410之前的不利局面，对应的首款产品三星 GALAXY Note 3(欧版、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 改变是增加了Big.LITTLE架构的“核心迁移”工作模式，而5410只是“集群迁移”的工作模式，两种工作模式的差别在于前者可以令四颗 Cortex-A7 CPU与四颗Cortex-A15 CPU实现任意组合进行工作，比如两颗Cortex-A7和两颗Cortex-A15搭配运行， 同时也可以实现这八颗CPU的同时运行。
         
          Big.LITTLE最新的Exynos 5420能够八核全开
        显然Big.LITTLE在诞生的第一年经历了许多波折，但这并不能抹灭Big.LITTLE本质上对于移动设备的长远意义，尤其是在功耗方面，毕竟再牛的数码设备如果不能很好的控制功耗，那么显然都会是废铁一堆。
         
         
        ARM是移动芯片领域的王者，Intel都要靠边站
           
          虽然目前只有三星推出了Big.LITTLE架构处理器，但是在ARM这项技术的合作伙伴名单中，博通、仁宝、飞思卡尔、海思、LG、Linaro、 OK Labs、QNX、Redbend、联发科、Sprint、意法爱立信、德州仪器等芯片厂商都是榜上有名。只不过在诞生的第一 年，Big.LITTLE有很多需要解决和完善的地方，大家不愿意去做小白鼠，所以除了三星以外的芯片厂商更多还是处于观望阶段。
           
          那么既然Big.LITTLE已经走过了最难熬的一个时期，想必明年的它将会更进一步的发展，LG的Odin处理器已经曝光，很快就将与消费者见面，未来实质性跟进Big.LITTLE的芯片厂商也会越来越多。
           
          协同芯片或成未来趋势
         
        协同芯片是2013年手机处理器领域的一个关键词，其实这个东西并不新鲜，早在桌面处理器发展的前几年就有，本文我们在此只讨论移动处理器领域。简单来说，协同芯片一般只具备特定的职能、完成特定的任务，是独立 于CPU之外的一颗芯片，同时协处理器还具备超低功耗的特点。
         
        最早英伟达Tegra 3就拥有一颗协处理器，而在2013 年，Tegra 4继续传承了这样“4+1”的核心架构模式，其采用四颗Cortex-A15内核CPU，同时又有着一颗低功耗的协同芯片，这颗芯片经过 专门的优化，可最大限度降低活动待机状态下的功耗，处理这些不那么耗资源的处理任务，比如播放音乐、待机等等。
         
          英伟达Tegra3、4均配有一颗低功耗协同芯片
           
          今年MOTO X的X8处理器有两颗协同芯片，主要是来处理一些显示、传感器、触摸交互、消除噪音、语音识别、音频等方面的任务处理。苹果iPhone 5s的苹果A7处理器有一颗协同芯片(M7)，负责测量来自加速感应器、陀螺仪和指南针的运动数据。
           
          不管具体协同芯片的职能怎样，其目的都是共同的。第一就是让专业的人干专业的事从而使得处理器整体运行效率更高，大多数的协同芯片只具备一种或几种功能，所 以针对某项功能，协同芯片会有相应单独的优化。第二就是由于协同芯片的存在会分担CPU的工作，从而降低CPU的负荷，这也就降低了处理器的功耗。
         
          苹果A7处理器配有M7协同芯片(图片来自THE VERGE)
           
          这几年手机处理器是走高度集成化的道路，恨不得一颗处理器集合所有芯片的功能，这样高度整合之势对于厂商很有利，因为厂商在拿到一颗处理器后不用再考虑去搭配其他的芯片，从而缩短产品研发周期实现快速上市和出货。
         
        但对于消费者来说，用户体验才是王道，更高的效率和更低的功耗是他们所考虑的，协同芯片就是一种有效的解决方案，这或许也验证了那句古话：分久必合、合久必 分。而在未来，笔者认为更多功能的协同芯片将会涌现，来分担CPU更多的功能，当然，这个前提是20nm或者14nm制作工艺在明年能够更加成熟，要不然 小小的处理器中实在没地方塞下它。
        GPU大战一触在即
         
        回望智能手机处理器前几年的发展，似乎更多的重点是放在CPU上， 一直以来厂商不断在提升CPU的主频和核心数量，如今已经进入到了2.0GHz主频、四核芯的时代，甚至八核CPU也有出现，鉴于现有的晶体工艺和CPU 功耗情况，CPU的发展马上会面临一个瓶颈，从明年来看，似乎GPU要登上舞台了。
         
          GPU的重要性愈发凸显
         
        熟悉电脑的人都知道GPU与CPU一样重要，对于智能手机来说亦是如此。从广义上来比喻，CPU是领导者，主要责任是“分配任务”；而GPU是执行者，主要 责任就是“执行任务”。CPU工作干的好，那也只是工作安排更快、更合理，想要将这件事情最终快速执行，还得靠GPU。美国高通公司业务拓展全球副总裁沈 劲曾接受采访也称未来GPU的重要性将会超过CPU。
         
        回顾2013年手机中的GPU，高通的Adreno 300系列继续扮演着领 跑者的角色，Imagination Technologies的PowerVR SGX系列依旧保持着可圈可点的作为，英伟达的GeForce由于产品 不多也没交出一份满意的成绩，而ARM的Mali系列则依旧以中低端的GPU示人。
         
          高通Adreno一直引领手机GPU领域
           
          而在即将到来的2014年，我们已经在GPU方面看到了很多的新鲜东西。在前不久，高通正式公布了最新的骁龙805处理器，其中就装备了最新的Adreno 420 GPU，虽然具体细节我们目前还不得而知，但高通方面表示这款GPU将会有跨越式的进化。而在ARM方面，最新的Mali- 760 GPU已经公布于众，其9.6GP/s像素填充率、1066.6MT/s三角形生成率、326.4GFLOPS的浮点性能让人对这款GPU充满了 期待。
         
         
        Mali-T760或成为ARM未来最强武器(图片来自techreport)
         
          英伟达Tegra明年要上Kepler
         
        而英伟达代号Logan的Tegra处理器在明年也将会引入Kepler GPU，英伟达这价公司大家都是知道的，其多年来在桌面端图形技术上的优势是其未来在移动端GPU最大的财富，并且更是放言会让明年智能手机GPU能力媲美Xbox 360游戏机。
         
          Intel未来的Bay Trail平台将使用HD 4000
        写在最后
         
        2013年基本已经算是画上圆满的句号，在这一年中，虽然大部分手机处理器依旧还停留在四核芯，但其性能和前年第一代四核处理器已经不能同日而语；虽然八核处理器还是在今年见到了，但对于其性能笔者只能用“呵呵”二字形容。
         
        我们一直在说，手机处理器用了短短几年的时间就走完了PC十几年的道路，在明年，除了本文以上详细提及的这三点，包括64位、LPDDR4内存、20nm甚 至14nm的晶体制造工艺等也都将会是明年手机处理器发展的主旋律。如果说以前处理器是在追求性能，那么未来处理器或许将会追求智能：更合理的性能、功耗平衡机制、更有效的芯片协同工作。
           
          当然还不能忘记芯片巨头企业Intel，其目前最顶级的Clover Trail+平台Z2580使用的是PowerrVR SGX系列GPU，但是2014年Bay Trail平台会采用Intel第七代图形核心，也就是目前IVB平台上使用的HD 4000系列核心，支持DX 11、 OGL 3.2，算得上是令手机和电脑齐步走了。