德州仪器全系处理器深度解析各阶段德州仪器处理器详细性能

德州仪器全系处理器深度解析，各阶段德州仪器处理器详细性能作为手机处理器行业内堪称元老级的芯片厂商，德州仪器的处理器芯片一直凭借其出色稳定 的性能表现以及良好的兼容性而备受推崇，今天笔者就带大家来细细盘点德州仪器旗下 OMAP 平台的全系产品，让用户对德州仪器的手机处理器产品有更深入的了解。德州仪器公 司成立于 1930 年，是有着近 80 多年历史的全球知名半导体厂商，它以开发、制造、销售半 导体和计算机技术闻名于世，主要从事创新型数字信号处理与模拟电路方面的研究、制造和 销售。当然，德州仪器的业务还包括我们今天将要为大家解析的OMAP系列手机处理器。OMAP(Open Multimedia Application Platform)开放式多媒体应用平台，是德州仪器研发的一种 专为智能手机、平板电脑和其它具有丰富多媒体功能的移动终端设备而设计的高性能应用处 理器，通常包括一个或多个ARM架构处理器和专用协处理器等，这一系列的处理器芯片在 早期的诺基亚经典Symbian智能手机以及如今的摩托罗拉Android智能手机上应用最为广泛。 堪称经典的 OMAP 1代处理器:成就诺基亚的辉煌OMAP 1是德州仪器于2003年推出的第一代移动智能终端处理器，具体产品只有OMAP171O 这一款。OMAP1710是当时业界第一款采用90nm工艺制程 技术的处理器产品，它包括一个 基于ARM926TEJ V5架构的处理器，一个TMS320C55x DSP引擎(使得运行程序和通话互不 影响)以及一系列用于处理视频编解码、静态图像压缩、JAVA和安全性的软件和硬件加速器。P-PtailpbcralGhifizIUIWJ3hw7Ir1X2WVLjJig CdLiAMlOBluLait ST血吐心nSP轴旳U妙|3(町GnwW期DhW2D Gre pik- AcceleratorEririlrollr. FTTCMcilWfT-54iLkEiLigziMSkiMJ Sn-h rilT0(hH4lhrTVTV.SiMCS!LtPSPICJTAi1 iKiIjrbkjrdnranriPiSnar*!l Mnmc-r Ccm rallcnDI*BIU-HL nk1 GiwfcafA*EACer5ymm ln:ari*JK9Itiw Ik-M-tCl#上.rmPawerTCSMnd-ni期帅械片ESDinl s：rTI 柿如L4ldU-IbvU gwuriLyTkurn山rj鼎.SHTl VMDSIKDm甘畀Eh.TVfgd尸j|.Ttr&l1crAan: %i Air-jiliTiHr. _ PCdU!：dtTBaa-j.聶h C=4- Cvk-s ITTfjH曲? TU即羽OMAP 2420 处理器核心架构图 在图形处理方面，OMAP2420嵌入了 Imagination Technologies公司研发的POWERVR MBX型 GPU,首次支持OpenGLES 1.1以及OpenVG标准。其内置的专用2D/3D图形加速器可每秒 生成 2 百万个多边形，能处理 400 像素甚至更高的静态图片。而其集成的高级 IVA1 加速器还 可协助 OMAP2420 最多支持 400 万像素摄像头，实现 30 帧/秒的 VGA（480*640 像素）视频记 录，并能提供接近Hi-Fi级的3D环绕音效，而且还支持TV-OUT输出功能。在当时看来，这 款 OMAP2420 处理器在多媒体方面所展现的实力还是相当突出的，包括诺基亚后续推出的 N82、 N93 以及 N95 8G 等高端机型均采用这一款处理器。同系列的 OMAP2430 虽然也集成了 最高主频为330MHz的ARM11架构处理器内核，但是却把OMAP2420上的220MHz的DSP 通讯单元给阉割掉了，将通话功能集成到了 ARM11处理器上，或许TI的这一策略是出于成 本控制以及节电的考虑。虽然 OMAP2430 依旧集成了专用的 2D/3D 图形硬件加速器，但性能 却有所缩水，降低为每秒处理 1 百万个多边形。而后期推出的 OMAP2431 则显得有些异类， 不仅把 OMAP2420 上的 DSP 通讯单元给阉割掉，就连 2D/3D 图形硬件加速器也被无情地阉割 掉。这也就解释了，为何搭载OMAP2431处理器的N86在Jbenchmark3D测试中不如N95 8GGPIO,C-a merciI 呼 寸mm阡I 5-I4J rIM流畅，图片浏览也同样逊色于N95 8G。工k-UhL-hl!NUH心FIB thF4*ik r-inTr臣Tcj-dh -nrn Cnhlmllv-r5vriJchlpffllroik斗白 I:ciinlIWk2A-c-slrti!DrKSni lintij Al PK! .F-riirp VJIlljKw2ftS.W.：.“nsrz;n-ATS 0r*jTiiln.TFT ralijr T：BHIcRav Mcplirnsron-E7WL4lua4 杠 E*rrGt:*+rAuiJZWM jifsdArHt5 U 井TnaThrvIfavr-j-j*21|iH werVRSGK530IVA 2XGVWXGA4i5 nmf 0 GHlARMCQrtei-j5呂鬱FowerVRS53DIVAZOMAP 3 代处理器全系列产品对比MAP3430率先集成了 ARM公司基于ARMv7指令集研发的最新Cortex-A8架构处理器，主频 最高为600MHz，最高支持256MB DDR内存。由于TI完全采用ARM公司提供的内核架构, 并没有修改，因此OMAP3430也成为业界第一款集成Cortex-A8架构内核的量产处理器芯片, 相比此前的ARM11架构处理器在整体性能方面提升了三倍。同时，OMAP3430也是业界第一 款采用65nm工艺制程的处理器，更先进的制程技术使得OMAP3430在降低内核电压进而降 低功耗的同时带来更为高效的性能。而在多媒体方面,OMAP3430*了更先进的IVA2+加速器, 使得在多媒体处理方面可比前代提升4倍之多，可支持MPEG4、H.264等DVD视频的编解 码，分辨率最高可达到720P。此夕卜，OMAP也嵌入了 Imagination POWERVR SGX530 GPU芯片，并支持OpenGLES 2.0和OpenVG标准API接口规范，而其内置的2D/3D图形硬件加 速器可以提供更加逼真的用户界面和游戏画面效果。OMAP 3431 处理器核心架构图另外，OMAP3430还内置有ISP图形信号处理器，既可以提供图像质量又可减少外部组件从而 降低系统成本和整体功耗， OMAP3430 最高可支持 1200 万像素的摄像头以及 XGA 级 （1024*768 像素）系统显示。在功耗方面， OMAP3430 搭载了 TI 独有的电源管理技术，通过 SmartReflex 技术可以根据设备活动、操作模式和温度来动态控制内核电压、频率和功率，进 而降低处理器整体功耗。应该说，堪称一代神机的摩托罗拉Milestone在面世之后能够迅速占 领市场，并成功帮助摩托罗拉在Android平台上实现华丽转身，所搭载的OMAP343O处理器 功不可没，其稳定的性能表现和良好的兼容性发挥了很大的作用。不过也正是因为OMAP3430 推出的时间相对较早，并且最大仅支持256MB内存，因此摩托Milestone在升级到Android2.2 后在播放Flash方面就明显有些吃力。需要注意的是，由于65nm制程技术对于Cortex-A8架 构处理器来说在功耗控制上仍有不可控的问题，因此TI将OMAP3430所集成的SGX530 GPU 运行频率由默认的200MHz降至110MHz，这也是为何摩托Milestone在游戏体验方面不及当 时iPhone3GS的原因之一，虽然这两款同时代的产品在硬件规格上有着很大的相似之处。后 续推出的OMAP36xx系列处理器，虽然也集成了 ARM Cortex-A8架构处理器，但芯片本身采 用了更为先进的 45nm 工艺制程技术。先进的制程技术不仅让芯片本身拥有更小的发热和耗 电，在性能方面也得到了充分发挥。这其中OMAP3610/3620/3630处理器的默认主频已提升 至720MHz，而OMAP3640更是提升至1GHz，最大限度地发挥了 Cortex-A8架构的性能。FeJTM/Emu-laiionOPIO- wouarTZdaJCimcrA UFStriBlF4idk1Mpdull-Sw4klFn*4ARM1CorUx-A#lA.2+H*r4W4k*Accelerift-W!：POWEWRSGXmVaiUARTMctSfIm 科着 Sln-ilPrac-tifior 4I5FFShandContratlArDMJLmt InlvrfaC-v wnr:kMCBI5FMeB5FTW1403OEhinvij倂 rPawarMiaigtrAudlo/Vcka-g輕M-ShltH； *金事菇vid0Dis-playSAgllffPrath f母fl f讪W.SDIO4WGA XGA“5“ ZrT 3fTM4hfcreil faftttry ；OMAP 3630 处理器核心架构图 有鉴于Milestone的巨大成功，摩托罗拉与TI保持了更为紧密的合作关系，摩托罗拉后续推出 的Droid X、Milestone2以及广受好评的Defy（网购最低价805.0元）三防手机均搭载OMAP36xx 系列处理器.双核时代OMAP 4发力Android市场.然而Android平台的快速发展无形中也加剧了移动处理器芯片行业的竞争，更多的厂商开始在 这一领域崭露头角，其中nVIDIA更是凭借在图形处理方面多年积累的优势在移动处理器领域 发力，率先推出首款集成Geforce ULP的双核ARM Cortex-A9架构处理器。紧随其后，TI也 发布了其OMAP4系列双核处理器平台，具体产品包括0MAP4430/4440/4460/4470。OMAP4 系列集成有双核 心ARM Cortex-A9MP架构处理器，默认主频从lGHz-1.8GHz不等。相比之前的 Cortex-A8 架构在整体性能上提升了1.5 倍，在制程技术方 面则依旧沿用了 45nm 工艺。全新双核OMAP 4处理器平台这其中OMAP4430的默认设计主频为1GHz，拥有1MB二级缓存，内存方面支持双通道 LPDDR2 1066。而在GPU方面更是搭载了超频版的PowerVR SGX540，将默认的200MHz提 升至 300MHz，拥有支持包括 OpenGL ES v2.0、OpenGL ES vl.1、OpenVG v1.1 和 EGL v1.3 等主要API,相比先前的SGX530在整体性能方面，提升2倍之多。另外，OMAP4430还集 成了包括ISP图像信号处理器以及IVA 3多媒体加速器，可实现1080P多标准视频的编解码功制工CPUGPU(3DJ45 nnn1.0 GHzDuaJ-Cixie armCortex-APcrwer SGX.?4(|! 3D4MHz?20p立桂抽45 nm15 GHZ.ARJ.lCOflJl-ASP如皐帜 SGX5403BMHZlusopift-3DOM.AP446445 Um1.5 GHiDual-Core 4尺期Coriesi.-A9Powers SGA 540MHE103Op立俸3D4$ nm1armCortex-A9PWiefVR SGX544384MHZ1Q30p立鼬30OMAP4430 综合性能领先同期其他品牌产品 相比之下，nVIDIA率先推出的Tegra 2双核处理器虽然也是基于Cortex-A9内核架构，但由于 Tegra2的内存通道控制器带宽仅为32bit,并且阉割了 NEON加速模块，这使得其在 软解Flash 以及高清视频播放上有些力不从心。而三星的猎户座虽与OMAP4430在内存控制器带宽上同 为64bit，并且都保留了 NEON加速模块，但OMAP4430芯片的封装面积比猎户座小很多， 这也使得功耗控制上会比猎户座具有明显的优势。另外，高通的MSM8260型双核处理器由于采用异步双核的内核设计架构，因此整体性能上相 比 OMAP4430 也有一定的差距。OMAP 44XX系列处理器核心架构图这也是为何OMAP4430能够在早期的双核系列处理器中 获得怪兽级的美誉，成为当时综合性能最强的双核处理器,而摩托罗拉的Milestone3、XT883（网 购最低价1598.0元）以及三星的I9100G（网购最低价2791.0元）均搭载这款强悍的处理器。OHAP443OMAP4-1&0OHAP-S4ZOPrsxess nodE4$nm4Snm話创零 CortClock Speed (.two1.5GHzl.E 鈕Z20 & 3D GraphrcsHardware acceferatedHardware acceleratedHardware acceleratedDedicated 20 mnd 30 graphic ttrfrSiperforrrianiC! (20)10 彌 HO1训如HOlOS-Op MDVtdeo Perfffrmanc-e (3DJ720p tereoswpk 3D10S&D Stereoscopic 3D10&0p Stera的wpie 30Imagirbo Performance (p-er second)20 MP main camerastereo (cfual cameraa)2Q障P main camera32 MP stereo (dual20MP main camera12 MP stejec dualAvail-abilityCyrrefitly sarnpkngCurrefiitjv samplingOMAP 4系列各处理器产品性能对比在2010年末，TI发布了最新的OMAP4440处理器，虽然 同样采用双核心Cortex-A9MP架构处理器，但处理器主频已由OMAP4430上的1GHz提升至 1.5GHz，同时还集成了两个Cortex-M3核心用于在更高的能效下处理高时效性应用以及任务 管理工作,其中也 包括PowerVR SGX540图形显示核心。在升级配置后，其图形性能有了 25% 的提升，网页载入时间可减少 30%， 1080P 视频播放性能提升一倍。而 2011 年在上市的 OMAP4460 处理器则进一步在 OMAP4430 的基础上提升了 CPU 和 GPU 运行频率，其他方面 则基本与 OMAP4430 保持一致。而 TI 处理器长久以来稳定的效能表现和良好的兼容性也在 OMAP4460上得到继承，包括摩托罗拉Droid RAZR（XT910）以及GALAXY Nexus等明星机型 均搭载这一系列处理器。今年在CES大会上最新发布的OMAP4470处理器采用智能型多内核 架构，在保持低功耗的同时最大限度提升产品性能。处理器不仅同样集成双核心 Cortex-A9MP 处理器，同时也集成了两个266MHz的实时电源效率Cortex-M3核心，这其中CPU主频更是 提升到了 1.8GHz，并且支持双通道466MHz LPDD2内存，相较OMAP4430在页面浏览效果 上提升80%。而图形核心方面，也由OMAP4430/4460上的PowerVR SGX 540升级为PowerVR SGX 544，基于渲染管线的成倍提升以及384MHz的GPU频率，OMAP4470的图形性能相比 OMAP4430已提升2.5倍，此外也全面支持微软Direct X 9、OpenGL ES、OpenVG与Open CL 等API标准，开始支持ARM版Windows8系统平台。OMAP 4470处理器将在Win8平板上大有可为另外，OMAP4470还加入了硬件图形合成引擎, 内置了独立的2D图形显示核心，可以在不需要GPU的情况下进行图像合成输出，最大可提 供 QXGA（1536*2048 像素）分辨率显示、3 屏高清输出以及 HDMI 3D 立体支持。由于目前 OMAP4470 尚未进入完全量产阶段，因此目前市面上尚未见到搭载这款处理器的产品，或许 我们在最新一代的谷歌手机身上能看到它 的身影。即将面世的全新架构和制程的OMAP 5平台随着基于28nm制程技术的逐步成熟，以及拥有更 高性能和更低功耗设计的 ARM Cortex-A15 多核架构处理器的发布， 移动处理器芯片领域将 再一次迎来全面升级，TI最新的OMAP5系列处理器也就由此诞生。6*全新架构和最先进制程的OMAP 5平台ARM Cortex-A15 多核架构内核发布OMAP5系列处理器均采用目前业界最先进的低功耗28nm工艺制程技术，包含有各种内核，其 中包括ARM Cortex-A15多核架构处理器、多个图形内核以及各种专用处理器。为了满足不同 的需求，OMAP5系列主要包括OMAP5430以及OMAP5432两款产品，它们在大体架构上并无区 别，只是封装尺寸、内存通道控制以及外部I/O等方面稍有不同。其中，OMAP5430主要针对 智能手机、平板电脑等设备，而OMAP5432则针对尺寸偏大的诸如笔记本电脑等设备。OMAP 5平台各处理器产品性能对比0MAP5430拥有两个最高主频可达2GHz的ARM Cortex-A15 内核处理器，以及两个可实现低功耗负载和实时相应的ARM Cortex-M4处理器，支持双通道L PDDR2内存（O MAP5432支持双通道DDR3/DDR3L内存）。由于28nm工艺的Cor tex- A15相比于4 0nm工艺的Cortex-A9，不仅单线程运算效能提升1.5倍，而且浮点运算性能也提升1.6倍， 这使得该芯片在整体性能上相比上一代 提升了近3倍。OMAP 5 platformMarket-leading tablet3901 frames34 fpsQff-scrwn resulis：fps results00:00OMAP 5 平台产品的综合性能很强大在视频方面，OMAP5430内置有IVA3 HD多媒体加速器，保证其能够轻松应付1080P60帧全高 清视频的编解码以及1080P30帧3D立体电影的编解码。而其内置的多核成像和视觉处理单 元，则能够让OMAP5430最大支持2400像素的静态图片拍摄以及1080P全高清视频拍摄功能。 在图形处理方面，OMAP5430集成了 PowerVR SGX544-MP2多核心GPU。关于这颗GPU,虽然TI 官方目前并未给出其详细的性能介绍，不过从TI在近期Computex大会上拿OMAP5430与采用 45nm工艺制程的苹果A5x对比就可以一斑。虽然0MAP5430的SGX544MP2显示核心规模仅为苹 果A5X上SGX543MP4的一半，但通过GLBenchmark 2.5测试后却发现，OMAP5430的图形性能 更为出色，平均领先A5X达到12%左右，由此可见28nm工艺制程的OMAP5430在图形处理上的 性能非常值得期待。屮OMAP 5 platformMarket-leading tabletfps results in 01:56OMAP 5 平台产品的综合性能很强大 而在功耗控制方面， OMAP5 平台上全新多核心管理架构可以让多核心分配处理更加智能有效， 而TI的SmartReflex 3能源管理技术则更进一步保证OMAP5芯片能够在低功耗下实现高性能。 此外，OMAP5平台组件还可提供包括WiLink无线链接、电池管理以及音频管理等功能，更多 详细信息则有待TI官方进一步的消息。虽然OMAP5系列芯片尚未正式量产，但透过目前已有 的资料所展现出来的性能还是非常值得我们期待的。同时凭借出色的性能与优秀的功耗控制 在与nVIDIA Tegra 3以及高通最新骁龙S4等对手的竞争中都有不错的优势，希望搭载这一 处理器的终端产品能够尽快上市。尽管目前高通以及nVIDIA等后来居上的竞争对手在宣传攻 势上相比TI更为迅猛，市场拓展方面也比TI更加投入。但笔者依旧非常看好TI,但凭借多 年沉淀的技术优势以及良好的用户口碑，TI在如今的移动处理器领域仍有很大的提升空间。 欣喜的是，目前TI不仅加强与摩托罗拉等老牌厂商的深度合作，也开始积极开拓一些国内终 端厂商。我们希望 TI 在接下来尽快推动现有新产品量产的同时，也努力研发新的技术和产品， 最终为用户带来更好的体验。