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向世界看齐! ——国产ARM芯片步入四核时代
  • 2012-10-10 10:38:02
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:陈扬轶
  • 作者:八戒
【电脑报在线】平板等移动智能终端的火爆,让ARM架构的处理器近两年来得到了高速发展。这种市场的诉求促使ARM处理器的性能得到爆发性提升----从早期的低频单核到突破1GHz大关,再到1GHz 双核心,而今年ARM处理器又快步进入了四核时代。

    平板等移动智能终端的火爆,让ARM架构的处理器近两年来得到了高速发展。这种市场的诉求促使ARM处理器的性能得到爆发性提升----从早期的低频单核到突破1GHz大关,再到1GHz 双核心,而今年ARM处理器又快步进入了四核时代。不过,一段时间以来四核ARM处理器市场一直被以英伟达、三星、高通等几家国外大厂把持,较高的技术门槛和研发成本让不少国内厂商望而却步。然而这种局势在今年3月份随着华为推出国内首款四核ARM处理器----海思海思K3V2处理器而被打破,此外,像联发科的MTK6585四核、全志A7架构四核也在蓄势待发……四核ARM市场,终于可以看到中国兵团的身影!


显山露水的国产四核ARM处理器



华为海思的K3V2四核ARM处理器


    与英伟达的Tegra 3一样,海思K3V2也是采用ARM Cortex-A9架构及台积电40nm制造工艺。海思K3V2号称集成了4核CPU+12核GPU(两颗8核的Vivante GC4000),主频为1.2GHz(高配版为1.5GHz)。这款处理器最大的亮点是采用64位内存总线!目前的A9架构处理器还是32bit,更高的内存位宽有助于提高处理器的多任务处理能力,要知道ARM下一代ARMv8架构上才会引入64位内存位宽设计。从终端设备实际展示的性能来看,K3V2处理器的性能方面和三星、NVIDIA以及高通四核处理器在性能上处于同一档次,可以说已经拥有国际水准。目前华为在高端设备上不再选择高通或者TI的高端CPU,而是大张旗鼓地应用海思K3V2,这也证明了K3V2今昔不同往昔。


    同时,另一个国内厂商全志基于A7架构的四核ARM处理器也蓄势待发。不同于华为的海思K3V2,全志的ARM四核将采用ARM最新的低功耗架构—— Cortex-A7架构。和以性能为主的Cortex-A15架构相比,Cortex-A7架构是一款以低功耗为卖点的架构,再度回归到Cortex -A8的顺序执行。从过去全志的产品来看,多数不是以性能述求为目的,实用廉价是其产品的特色,这也多少解释了为什么全志使用Cortex-A7架构来开发处理器的原因。



Cortex-A7架构更讲究效能


    与Cortex-A8不同的是,Cortex-A7不支持双发浮点或者说NEON指令集,但在FPU等方面有不小的加强。这样Cortex-A7的性能要比A8要低一些,不过限制带宽的设计让A7的芯片体积可以做到很小,ARM宣称28nm的单核Cortex-A7的面积仅有0.5平方毫米,这也使得这颗芯片更为节能。这一点对注重省电的平板、智能手机来说或许更为重要。由于核心更小、功耗更低,也让Cortex-A7容易集成更多内核,从而取得不错的性能。需要说明的是,ARM未来的big.LITTLE架构将采用Cortex-A15+ Cortex-A7搭配,在工作量较低时,工作会交给Cortex-A7处理,从而实现更佳的省电目标。


    也许有人注意到,在中低端的平板应用方案,有着“山寨之父”之称的联发科近两年来似乎失声了。其实联发科MTK方案早就有心进军平板市场,只不过一直力不从心。联发科一直计划在MT6573的基础上推出ARM架构应用处理器,但直到现在还未能拿出令人满意的产品方案。当然联发科并不会因此而消沉下去,它最新的MTK6585四核处理器日前已经出样,将很快为中低端平板、智能手机带来更具性价比的方案。

 

国产四核ARM之路并不平坦

    在传统观念里,造芯片做处理器并不是国人的强项,然而在移动互联网飞速发展的今天,ARM逐渐成为了行业新的焦点,国内ARM处理器终于也来到了台前,从上游的角度投身移动终端产业中。


    在与国际巨头竞争过程中,国内ARM处理器厂商一直是差别发展。原因在于国际大的芯片厂商更专注于一线的平板品牌。然而中国有大量的二三线平板厂商,很难从国际一线的芯片厂商获得很好的支持。对于中国的终端厂商来讲,需要芯片公司强烈的支持才能迅速推出产品。目前数码类产品更新换代特别快,本地厂商在满足用户需求、快速反应方面更有优势。因此相对于强势的国外厂商,中国ARM处理器厂商快速推出产品就是核心竞争力。在国内,SoC的设计周期很短,从设计开始到流片,一般仅需要五六个月,这样的速度对国外ARM芯片厂商而言几乎是不可能的。这种速度固然支撑起了国产平板市场,但这种快速发展的背后也暗藏隐患,比如兼容性问题。


    我们都知道,硬件永远是跟随软件的发展而发展的,拥有再强悍的配置,但没有应用的支持也是白搭。由于Android的开放性,造成了软硬件上的一定差异性,而当差异化成为标准的时候,一个非标准的差异可能会导致很多的不兼容性。目前这类授权自ARM构架的国内研发厂商原来都是基于8/16位单片机进行开发的,基于32位RISC ARM开发能力及优化还与国外厂商仍有不小的差距。正常情况下,产品在研发出来之后,对其进行优化和调试工作必不可少,但为应对市场需要快速产出的过程,国内厂商对产品芯片方案底层固件的优化程度往往欠缺,因此伴随而来软件兼容性问题就成了家常便饭。


    当然,缺乏软件厂商或系统厂商的支持也是造成国产ARM芯出现兼容性问题的诱因,比如之前华为的四核平板,在游戏兼容性上就存在着许多问题,很大程度上是因为软件厂商的支持较少。当然,这种厚此薄彼的情况并不仅仅体现在游戏厂商的态度上,也体现在系统厂商。如第一批通过微软Win8 RT授权的芯片厂商只有高通、德仪和英伟达三家,这是因为第一阶段微软没有过多的精力去支持更多的芯片公司做驱动整合,因此只能选择生态圈更完善的一线ARM处理器厂商。即使未来系统供应商以及处理器厂商自己会推出补丁对国产ARM终端设备进行“修补”,但这始终需要一个等待的过程!


    除此之外,制程落伍、能耗控制不足等等也是国产四核ARM所面临的问题。以海思K3V2为例,作为国内首款ARM四核处理器海思K3V2采用40nm制程,落后于高通、三星以及德州仪器的工艺。在半导体领域,越精细的制程代表着在单位空间内,能够集成更多的晶体管,同时单个晶体管的功耗也相应降低,从而降低芯片的功耗、发热,性能也更易提升。此外,国外厂商线往往会重新设计、优化ARM内核架构来实现最佳的能效水准,比如高通ARM采用异步多核架构、英伟达的Tegra 3引入协处理器设计,而国内厂商由于不具备构架级别的重新设计、优化的能力,短时间很难达到这样的技术水准。


写在最后:

因为落后,更要发展!

    回顾过去两年,中国“芯”在技术方面并不占优,只能以低价和一些噱头来吸引市场的关注,比如国产ARM芯片一般都会集成性能突出的视频硬解码引擎,比较符合中国的国情。因此,未来国产ARM的思路必须是“国际兼容、自主可控”。如果不是国际兼容,很容易被边缘化,在生态系统建设和发展上会有很大困难;而如果没有自家的特色技术,就失去了发展的意义。考虑到我国的处理器设计和制造已覆盖了整个主流领域,国内处理器研究在自主指令集设计上有了长足进步,因此我们依然对国产ARM厂商抱有信心。从这些新的国产四核ARM处理器中,我们不仅看到了更强大的性能,而且也注意到国产芯片厂商对于移动处理芯片制作的诚意与认真的态度。

    我们并不否认在技术上,国外厂商依然占有优势,但以华为海思K3V2为首的国产四核SoC处理器已经突破了高性能ARM芯片市场国外厂商长期把持的局面,并在性能上已经达到了国际一线厂商的水准,这是值得高兴和肯定的。新一代国产四核ARM处理器的出现,这将意味着平板电脑、智能手机从硬件比拼向性价比比拼过渡,四核高端平板、智能手机的价格也将逐渐走下神坛。中国的ARM处理器或许在技术上还无法完全赶上国外的一线厂商,但是相信在众多国内公司的努力下,中国的ARM处理器同样可以在上游产业获得自己的一席之地!

 
本文出自2012-10-08出版的《电脑报》第40期 E.硬件发烧友
(网站编辑:黄旭)


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