平板电脑芯片介绍.doc

平板电脑芯片介绍一、概述平板电脑大致分为传统平板电脑和新一代平板电脑。传统平板电脑是微软提出的，是指能够安装x86版本的Windows系统、Linux系统或Mac OS系统的PC。新一代平板电脑大多采用ARM架构，这样就可避开能耗高的问题，在续航和散热方面有了很大改进。同时新一代平板电脑大部分搭载iOS、Android、webOS或者BlackBerry Tablet OS系统，在界面交互性上优化不少，增加了用户的体验感。 ARM(Advanced RISC Machines)是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM技术具有性能高、成本低和能耗省的特点，契合了移动产业的发展需求。在商业模式方面，ARM公司与传统处理器巨头英特尔及AMD有所不同。ARM公司自己并不制造芯片，只负责芯片的设计，并将设计方案授权(licensing)给其他公司使用，从中得到授权费用。二、ARM构架芯片介绍1、ARMv4架构阵营 ARMv4架构的代表核心是ARM9核心。 ARM9核心拥有成熟的生产技术，较小的核心面积带来较低的成本，大约提供约1.1DMIPS/MHz的性能。该核心相对比较省电，但难以冲击更高的频率，因此整体效能有限。ARM9核心的代表方案有：威盛WM8505/WM8505+、瑞芯微RK2808、瑞芯微RK2818等。（1）威盛WM8505/WM8505+威盛VIA WM8505方案采用ARM9核心，基于65nm制作工艺，频率达到300MHz。搭配DDR2 128MB RAM。威盛WM8505+是超频到400MHz的方案，也有厂商虚标到533MHz。搭配256MB DDR2内存。小结：威盛WM8505/WM8505+是最廉价的Android方案之一，搭配Android 1.6系统。该方案只支持JPEG硬解，无3D加速技术。WM8505+作为WM8505的超频版本，发热量较大。这两种方案的视频能力都很弱，无法当做MP4使用，高清能力更是可想而知。代表机型：山寨VIA平板，国美飞触1代等（2）瑞芯微RK2808方案瑞芯微RK2808方案采用ARM9核心，基于65nm制作工艺，频率为600MHz，搭配128MB SDRAM内存，支持Android 1.5系统，无3D加速技术。视频性能：瑞芯微RK2808拥有550MHz的Ceva MM2000独立DSP硬解码器。它的特点是能够硬解RV、H.264、VC-1、H.263、MPEG4等编码格式，最高支持到720P，其中H.264只能到2Mbps的码率，VC-1只能保证480p流畅。小结： 瑞芯微RK2808是上市较早的芯片方案之一，600MHz的ARM9核心性能偏弱，但是瑞芯微在系统的优化上做的不错，搭配Android 1.5系统比较稳定流畅，对于普通网页浏览来说问题不大，但是遇到图片稍多的网页时，拖动过程中就会有阻塞感。 瑞芯微RK2808采用SDRAM内存，比起DDR2内存要差一些。另外它最高支持128MB RAM的特性也决定了它很难支持Android 2.0以上的系统，此外，无3D加速技术也注定了与Android 2.1以上的动态桌面和华丽特效无缘，也无法运行需要3D加速技术的游戏。 注意，市场上商家往往以“720P流畅播放”为噱头误导消费者，实际上这个方案的产品并不能支持全部的720P视频流畅播放，部分视频会有延迟或卡顿的现象。另外，还有的厂商把550MHz的DSP解码器和600MHz的ARM核心加在一起，以“1.2G处理器”为噱头吸引消费者，希望大家不要被商家误导。代表机型：蓝魔W7，爱可视7HT，本易M1等（3）瑞芯微RK2818瑞芯微RK2818方案采用ARM9核心，基于65nm制作工艺，频率为624MHz，搭配256M DDR2内存，同时配备了600MHz的Ceva MM2000独立DSP硬解码器。该方案支持Android 2.1系统，并且在电容屏产品上可实现多点触摸功能。 视频性能：瑞芯微RK2818支持RV、H.264、VC-1、H.263、MPEG4等编码格式，最高支持到720P。相同的DSP解码器注定了RK2818的视频能力与前代RK2808完全一样，不禁让人有些失望。 3D性能：瑞芯微RK2818的3D部分使用的Android Pixelflinger渲染器，这是一个软件渲染器，通过ARM核心来软件渲染3D画面，因此速度上会比较慢，只能玩一些简单的3D游戏，对于复杂的3D游戏来说仅仅个位数的帧率成绩，实在没有什么实用性。小结： 瑞芯微RK2818改进了内存控制器，支持DDR2颗粒，因此性能上会有一定程度的提升，加上内存容量增加明显，因此瑞芯微RK2818在系统响应，网页浏览和文档阅读性能都有明显的提升。 瑞芯微RK2818通过了Adobe的PDF认证，使用自带的阅读器阅读PDF文件时速度很快，只是功能稍显单调。另外RK2818的DSP具有可编程性，经过进一步开发可支持3D视频、人脸识别等功能，亮点增加。 虽然瑞芯微RK2818在视频和游戏方面提升不是很明显，但由于扩大了内存容量，在上网以及阅读等体验上，相比RK2808有了不小的进步。代表机型：蓝魔W9，蓝魔W11，原道N6，台电T7202、ARMv6架构阵营 ARMv6架构的代表核心是ARM11核心。 ARM11核心系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器，它是ARM新指令架构ARMv6的第一代设计实现。ARMv6，发布于2001年10月，它建立于过去十年ARM许多成功的结构体系基础上。 ARM11同样是一款非常经典的核心设计，它能提供约1.2DMIPS/MHz的性能。加长的管线可以冲击更高的频率（1GHz），相比采用ARMv4架构的ARM9有着更强的性能，不过与此同时功耗的增加也比较显著ARM11核心的代表方案有：Telechips TCC8902、盈方微IMAPX200（1）Telechips TCC8902Telechips是韩国的一家芯片研发公司。Telechips TCC8902方案采用ARM11核心，基于65nm制作工艺，频率达到650MHz800MHz。搭配256MB DDR2内存。该方案支持Android 2.1系统。 视频性能：Telechips TCC8902拥有独立的视频子系统：ARM Mali-VE6，基于硬解解码方式，可支持RV，H.264，VC-1，H.263，MPEG4等视频格式，最高达到1080P，且能保证1080P流畅播放。 3D性能：Telechips TCC8902拥有“ARM Mali-200”3D加速渲染器，支持OPENGL ES2.0/1.1，OPENVG。小结：Telechips TCC8902支持Android 2.1系统，性能处于主流水平，能够应付大部分应用。TCC8902虽然拥有3D加速技术，但由于驱动不够完善，未能将“ARM Mali-200”的实力发挥出来。视频播放是TCC8902的强项，TCC8902支持多格式的1080P，也真正做到了1080p流畅播放。值得一提的是，“多格式的1080P”并非所有的1080P都能播放，据笔者的使用有的1080P视频还是会出现延迟甚至卡顿，不过对于720P来说几乎轻而易举，相比上面的几种方案，TCC8902的视频能力已经非常出色了。浏览网页时，ARM11的处理能力对于带有图片的复杂网页依旧不够，拖动并不流畅。总体来说，Telechips TCC8902是现阶段比较不错的方案之一。代表机型：乐天派GPad701、智器V系列，酷比U6，山寨平板(2）盈方微IMAPX200盈方微IMAPX200方案采用ARM11核心，基于65nm制作工艺，频率达到了1GHz。搭配256MB DDR2内存。该方案支持Android 2.1系统。 视频性能：盈方微IMAPX200拥有独立的On2 Hantro 8190视频子系统，该系统基于硬解解码方式，可支持RV，H.264，VC-1，H.263，MPEG4，VP6等视频格式，最高达到1080P。 3D性能：盈方微IMAPX200拥有“VIVANTE GC600”3D加速渲染器，该渲染器采用统一的IMR渲染架构，支持OPENGL ES2.0/1.1、OPENVG。小结： 卓尼斯ZT-180方案的真正面目是盈方微IMAPX200方案。 盈方微IMAPX200产品上市时间较晚，系统驱动还不是很完善。在播放1080P高清视频时会有掉帧现象。另外，盈方微IMAPX200整体功耗偏大，散热效果较为一般。 在“卓尼斯ZT-180”上市之初，厂商宣传它采用的是A8核心处理器，引起不小轰动，后经证实该方案实际上依然是ARM11核心，不过被频率拉到了1GHz，理论上能达到Cortex-A8 500-600MHz的水平，相对来说也算不错。代表机型：卓尼斯ZT-180，国美飞触2代3、ARMv7架构ARMv7架构的代表核心是Cortex指令集系列核心，而Cortex指令集系列核心又可分为：高通Scorpion核心、Cortex A8核心、三星Hummingbird核心、Cortex A9核心。（1）高通Scorpion核心代表处理器方案有：高通Snapdragon QSD8250高通Snapdragon QSD8250Snapdragon QSD8250芯片组采用1GHz Scorpion核心，基于65nm制作工艺，搭配256/512M mDDR内存，支持Android 2.1操作系统。 视频性能：Snapdragon QSD8250拥有独立的视频子系统：高通QDSP6000。支持720P H.264视频，实际应用中只有480P H.264流畅，通过软件解码能勉强支持480P多格式流畅。 3D性能：Snapdragon QSD8250拥有“Adreno 200（AMD Z430)”3D加速渲染器，该渲染器采用统一的IMR渲染架构，支持OPENGL ES2.0/1.1，OPENVG。小结： 高通Snapdragon QSD8250是最早面世的1GHz芯片之一，性能较为强劲，系统非常流畅，浏览网页等应用完全不在话下。该芯片集成的Adreno 200并不是很强大，不过在游戏方面表现还算不错。视频方面，高通Snapdragon QSD8250表现不是很出色，最高支持到720P，但实际只能保证480P流畅，不过当遇到高码率的片段时依然会出现掉帧甚至卡顿现象。另外，高通的芯片掌握在自家手中，专利费较贵，因此使用该方案的产品价格也不算便宜。代表机型：卓尼斯ZT-180，国美飞触2代（2）Cortex-A8核心：ARM Cortex-A8处理器是第一款基于ARMv7架构的应用处理器。Cortex-A8处理器的速率可以在600MHz到超过1GHz的范围内调节，性能大概是同频率ARM11的2-3倍。Cortex-A8标配Neon单元，通过SIMD指令集大大加强浮点性能，可以实现不少DSP的功能。相对高昂的授权费用和较大的核心面积，使得Cortex-A8 SOC的成本相对较高，作为定位中高端的产品出现。Cortex-A8核心的代表处理器方案有：德州仪器OMAP3430/3530、德州仪器OMAP3630/3640、飞思卡尔i.MX515等德州仪器OMAP3430/3530德州仪器OMAP3430/3530采用A8核心，基于65nm制作工艺，频率达到了550720MHz，搭配256M mDDR内存，支持Android 2.1以上操作系统。 视频性能：德州仪器OMAP3430/3530搭载基于C64x+ DSP的IVA2+视频子系统，频率为430mHz。DSP C64x+表现较为强劲，不过只有爱可视对它进行了进一步开发，表现还算不错，勉强支持720P。对于其他厂商，只能像高通的QSD8250一样，通过软件解码并配合处理器超频以后，能够勉强支持多格式480P视频流畅播放，高码率时依然会有掉帧和卡顿现象。 3D性能：德州仪器OMAP3430/3530拥有“PowerVR SGX530”3D加速渲染器，该渲染器采用统一的TBR渲染架构，支持OPENGL ES2.0/1.1，OPENVG。PowerVR SGX530的整体表现不错，它的实际表现比高通的Adreno200更加出色。小结： 德州仪器OMAP3430/3530同样是一款经典的处理器芯片，在OMAP3430超频至800MHz时能达到1GHz的Snapdragon QSD8250的水平（TI官方测试得分）。不过同频下它比Snapdragon要耗电，1GHz的Snapdragon的Scorpion核心耗电与600MHz的TI Cortex-A8接近。总体来说各有所长各有所短。代表机型：爱可视5德州仪器OMAP3630/3640德州仪器OMAP3630/3640同样采用A8核心，基于45nm制作工艺，频率达到了1GHz1.2GHz，搭配256M DDR2内存，支持Android 2.1以上操作系统。 视频性能：与OMAP3430/3530相同，德州仪器OMAP3630/3640依然采用了基于C64x+ DSP的IVA2+视频子系统，频率为430mHz。DSP C64x+表现较为强劲，不过只有爱可视对它进行了进一步开发，表现还算不错，勉强支持720P。对于其他厂商，只能像高通的QSD8250一样，通过软件解码并配合处理器超频以后，能够勉强支持多格式480P视频流畅播放，高码率时依然会有掉帧和卡顿现象。 3D性能：德州仪器OMAP3630/3640搭载“PowerVR SGX530”3D加速渲染器，该渲染器采用统一的TBR渲染架构，支持OPENGL ES2.0/1.1，OPENVG。小结： 德州仪器OMAP3630/3640采用45nm制作工艺，频率有了很大提升，性能进一步加强，由于采用了全新的DDR2内存，它的3D性能也得以完全释放，理论性能达到了前作OMAP3430的2倍。代表机型：爱可视最近发布的一系列新机飞思卡尔i.MX515飞思卡尔半导体（原摩托罗拉半导体部）是全球领先的半导体公司，为规模庞大、增长迅速的市场提供嵌入式处理产品和连接产品。飞思卡尔i.MX515采用A8核心，基于65nm制作工艺，频率达到了800MHz/1GHz，搭配256/512M DDR2内存，支持Android 2.2操作系统。 视频性能：飞思卡尔i.MX515拥有独立的硬解视频子系统，支持H.264，VC-1,MPEG4，RV等多格式视频格式，最高到720P。 3D性能：飞思卡尔i.MX515和高通Snapdragon QSD8250一样，拥有“Adreno 200（AMD Z430)”3D加速渲染器，该渲染器采用统一的IMR渲染架构，支持OPENGL ES2.0/1.1，OPENVG。小结： 飞思卡尔i.MX515是最近呼声颇高的芯片之一，它采用了Cortex-A8内核，具有与高通Snapdragon类似的性能，网络浏览、文档阅读等日常应用自然不在话下。由于采用DDR2内存，获得了更大的带宽，3D性能有了进一步提升。视频方面，对于RM、RMVB格式，只能通过软解实现，但多格式的720P解码能力还是值得期待。代表机型：山寨i.mx515（3）三星Hummingbird核心：三星Hummingbird核心是三星联合苹果在Cortex-A8的基础上，经过一系列的改进而得到的一种“Cortex-A8加强版”核心，笔者将它独立出来，是因为修改后的核心运行更快，并且集成了全新的GPU核心，3D性能得到全面增强。Hummingbird核心的代表处理器方案有：三星S5PC110/S5PV210、苹果A4三星S5PC110/S5PV210 三星S5PC110/S5PV210采用优化的Cortex-A8核心（即Hummingbird核心），基于全新45nm制作工艺，频率达到了1GHz，并内置512K L2缓存，搭配512M DDR2内存，支持Android 2.1以上操作系统。视频性能：三星S5PC110/S5PV210拥有独立的硬解视频子系统PowerVR VXD370，支持H.264，VC-1,MPEG4等多格式视频格式，最高到1080P。不过三星S5PC110并不支持RMVB的硬件解码，只能通过软解实现480P。 3D性能：三星S5PC110/S5PV210拥有“PowerVR SGX540”3D加速渲染器，该渲染器采用统一的TBR渲染架构，支持OPENGL ES2.0/1.1，OPENVG。小结： 三星S5PV210和S5PC110的区别在于其封装方式，本质并无太多变化。前者封装尺寸较大，适用于平板和上网本，后者的小尺寸封装适用于手机。 三星S5PC110/S5PV210可以说是目前最强的ARMv7架构芯片之一，它配置了512K的L2缓存，是其他Cortex-A8处理器的两倍，并且加入了强劲的SGX540显示核心，实测性能领先其他Cortex-A8产品1倍以上，游戏性能非常强劲。代表机型：三星Galaxy Tab苹果A4苹果A4与三星S5PC110的核心布局基本相似，不过苹果在A4上进行了极大程度的优化和定制（这就是当初苹果表示的10亿美元的研发成本），摒弃了iPhone4或iPad所不需要的模块，并加大了二级缓存以提高性能。 视频方面，苹果A4将负责视频硬解的VXD370被改成了VXD375，只能通过软解支持720P的H.264 MP4格式解码。3D性能上，三星S5PC110的PowerVR SGX540被改成了SGX535，3D性能稍有降低。另外，Apple A4配备了640KB的L2缓存，相比三星S5PC110有所提升。代表机型：苹果iPad（3）Cortex A9核心Cortex-A9核心是在Cortex-A8的基础上进行改进得到，Cortex-A9处理器能与其他Cortex系列处理器以及广受欢迎的ARM MPCore技术兼容，效能提升到2.5DMIPS/MHz。同时Cortex-A9处理器普遍采用对称双核心配置，两个相同的核心共享1MB的L2缓存，总体性能达到了Cortex-A8的2倍以上，性能十分强劲。Cortex-A9多核处理器是首款结合了Cortex应用级架构以及用于可扩展性能的多处理能力的ARM处理器。值得注意的是，在Cortex-A9上，Neon单元不再是标准配置。厂商可以选择传统的VFP单元以换取功耗和核心面积的优化。Cortex-A9核心的代表处理器方案有：NVIDIA Tegra2NVIDIA Tegra2NVIDIA Tegra2采用Cortex-A9双核心设计，基于全新40nm制作工艺，频率达到了1GHz，搭配512M/1G DDR2内存，支持Android 2.2以上操作系统。 视频性能：NVIDIA Tegra2拥有独立的硬解视频子系统，支持H.264，VC-1,MPEG4等多格式视频格式，最高到1080P。NVIDIA Tegra2没有提供对RMVB的支持，不过估计依靠双核A9进行软解视频应该问题不大。 3D性能：NVIDIA Tegra2拥有“GeForce ULV”3D加速渲染器，支持OPENGL ES2.0/1.1，OPENVG。由于32bit DDR2内存所能提供的内存带宽有限，一定程度上限制了NVIDIA Tegra2内置图形核心的发挥，因此它与Hummingbird的SGX540基本处于同一水准的效能上。尽管如此，其3D性能还是处于量产SOC中的顶尖水平。小结： NVIDIA Tegra2采用Cortex-A9双核心，几乎达到了Cortex-A8的2倍性能，面对任何Android应用基本都没有问题。另外Tegra2集成了专门的音频解码模块，以最大限度地解放ARM，降低功耗。内置一个ARM7用于全芯片的功耗管理。 总体看来，NVIDIA Tegra2当属现今平板电脑界的“SOC”之王。代表机型：万利达Zpad、东芝Folio 100三、平板电脑芯片的分类1、按阵营分为：、ARMv4架构阵营，代表核心： ARM9核心、ARMv6架构阵营，代表核心： ARM11核心、ARMv7架构阵营，代表核心：高通Scorpion核心 Cortex A8核 三星Hummingbird核心 Cortex A9核心2、细分：(1)ARM9核心代表方案： 威盛WM8505/WM8505+ 瑞芯微RK2808 瑞芯微RK2818(2)ARM11核心代表方案：Telechips TCC8902 盈方微IMAPX200(3)高通Scorpion核心代表方案： 高通Snapdragon QSD8250(4)Cortex-A8核心代表方案：德州仪器OMAP3430/3530德州仪器OMAP3630/3640 飞思卡尔i.MX515(5)三星Hummingbird核心代表方案： 三星S5PC110/S5PV210苹果A4(6)Cortex A9核心代表方案： NVIDIA Tegra2