【论文】手机里的微处理器

手机里的微处理器摘要：1、手机CPU发展状况，目前手机芯片市场众品牌情况2、详细介绍几家代表性公司的系列手机芯片市场情况以及未来的发展展望3、与发展迅猛的智能手机相配套的操作系统概况正文：一、手机微处理器市场观察随着社会生产力的不断提高，对信息交流的速度的要求也越来越高，移动通信技术也应市场的要求在科技的带动下快速地发展，手机几乎成了现代人日常生活必不可少的工具之一。据国家工信部的数据，2010年中国移动电话约8亿6千万户，可以说手机的应用几乎涉入到社会生活的各个方面，而至2011年1月底全国3G手机用户增至5173万，随之带来的是中国3G市场的全面打开，智能手机在3G通信技术中成了硬件设备的主力军。手机的性能是多方面综合的结果，但归根结底的因素在于手机里的微处理器。目前各大手机制造商都有智能机型的生产序列，市场上智能机的品牌众多，成熟的市场必然会有成熟的协作机制，不出例外地这些手机的微处理器也有不同的厂家提供。目前，PC机的CPU市场以Intel以及AMD为主导，而在手机CPU市场中，高通（QUALCOMM），德州仪器（T.I），Intel，三星（SAMSUNG）,Marvell却是其中的佼佼者。现在的手机CPU，从低端非智能机DSP的20MHz主频，到高端智能机的高主频CPU达1GMHz以上，德州仪器最近展示出最新处理器产品TIOMAP5，该处理器基于ARMCortexA14架构，主频高达2GHz，同时高通发布了28nm四核2.5GHz主频的Krait处理器，可以说现在的手机性能比多年前的个人电脑都要强，而目前随着多核技术的不断发展，在一定程度上降低了在提高CPU性能过程中遇到的高发热量和高功耗的问题，使得更利于在移动设备上的使用。高通公司的手机芯片组主要包括MobileStationModems(MSM芯片组)、单芯片（QSC）以及Snapdragon平台。能够兼容各种智能系统，我们在多个厂商的主流智能手机中都能发现其身影，高通CPU的特点是性能表现出色，多媒体解析能力强，能根据不同定位的手机，推出为经济型、多媒体性、增强型和融合型四种不同的芯片。德州仪器一直是手机CPU市场中的领军品牌，旗下的OMAP系列处理器一直是诺基亚、多普达和Palm的御用CPU，能够兼容Linux、WindowsCE、Palm、SymbianS60、WindowsMobile主流操作系统从Intel的第一款PXA210上市，以其高主频、对3D效果很好的处理，赢得了不少厂商的青睐，而此后的产品在主频和处理能力上也一直提升，但由于Intel的芯片做工较高，相应的价格也比同期产品要高很多，耗电量也更大，所以市场反应也并不好，只在摩托罗拉和多普达的高端机器中才能见到PXA系列的身影，之后Intel发布了主频为624MHz的PXA272，在当时为最高主频的手机CPU，随即得到了更大厂商和用户的关注。三星的CPU一般更注重影音娱乐方面，目前三星的CPU出的并不多，主要的有三款。其一是基于ARM9构架的2440，这一款CPU的主频是400MHz，特点是视频解码能力很强。其二是基于ARM11结构的6400和6410。这两款CPU延续了2440的特点，依然是有很强的视频解码能力，因此，我们可以看到一代iPhone就用了6400这款CPU。其三是基于A8结构的C100和C110这两款处理器。可以说，这一代的CPU更是在视频处理上做足了功夫，比如C110集成了SGX540视频处理器，我们可以看到，使用C100的iPhone3GS以及使用了C110的Samsung的i9000都能有很炫的画面感觉，很多基于这两个手机平台开发的游戏运行起来都很流畅。而最近三星的蜂鸟处理器，主频为1GHz，他最大的特点就是采用了SGX540GPU，该GPU是目前市面销售当中GPU最前超前的一款，所以这款CPU能是智能手机在3D性能方面能够发挥出色的性能。马维尔（Marvell）也是市场是能够见到的一个手机CPU品牌，不过大多数人对他的关注是从Intel当年很有影响力的CPU型号——624MHz的PXA272卖给Marvell开始的，而随后Marverll推出了PXA27X系列和PXA31X系列，频率从312MHz到624MHz，其主要的特点在于拥有Intel的MMX（即MultiMediaeXtension多媒体扩展技术）指令集，该指令集是Intel为了顺应微机向多媒体和通信方面发展，在PentiumⅡ处理器中所使用的新技术，这使得Merverll的CPU对影音有一定程度的提高。苹果的A4\A5处理器，苹果的特立独行是有目共睹的，A4的主频为1GHz，在iPad1以及iPhone4当中使用。而在最新的iPad2上苹果采用了双核心架构的A5处理器，专家相信这颗处理器也将会应用在iPhone5上。从最近公布的一系列手机芯片平台来看，不管是老牌的高通和德州仪器，还是Intel以及三星和接受IntelXScale处理器的Marvell，还有进入手机CPU市场不久的NVIDIA，在很大程度上都朝着同一个方向发展，这个方向，就是设计出性能更高的CPU，在降低智能手机功耗的同时，计入更多的移动多媒体应用，因为智能手机已经开始逐步成为手持智能终端的普及产品。二、几家大公司的系列手机CPU在市场中的地位与份额从上面的介绍中可以看到手机微处理器市场激烈的竞争，下面就高通、德州仪器、三星以及苹果公司各自的手机CPU系列做一分析对比，从横面剖析手机CPU市场中大公司的发展情况。1、高通公司（Qualcomm）1898年7月，七个卓有见识的人相聚在一起，在IrwinJacobs博士的家中最终达成一致，决定创建“QualityCommunications”，他们的宏伟蓝图造就了20年后全球电信业中最耀眼的明星QUALCOMM（高通公司）。高通公司成立之初主要为无线通讯业提供项目研究、开发服务，同时还涉足有限的产品制造。早期的成功使得高通更加勇于创新，转向传统的无线技术标准。1989年，高通公司推出了用于无线和数据产品的码分多址(CDMA)技术-它的出现永久的改变了全球无线通信的面貌。而现在高通公司仍然是掌握CDMA核心技术的科技公司。而高通的芯片部不断推出手机CPU以推动CDMA制式的推官和普及，高通所发布的CPU分有面向高端与中低端的多个系列。在目前面向中低端的入门级产品中，比较出名的是MSM系列，产品就是MSM7227和MSM7225处理器。其中MSM7227采用了600MHz处理器，320MHzDSP和400Mhz数据Modem处理器。集成硬件3D加速，支持蓝牙2.1、GPS、800万像素摄像头和30fpsWVGA视频编码解码能力。而MSM7225的主频为524MHz。两款处理器全部是为入门级智能手机而设计，具备低价格、高性能这些特点。而面对高端市场，高通亦推出了具有传奇色彩的Snapdragon平台，在这一系列平台上，目前已经有三代处理器问世了，第一代的处理器型号为SnapdragonQSD8250/8650.采用了65纳米工艺制成，这也是全球第一代1GHz手机。这代产品在性能上已经非常的出色，内置了Adreno200的GPU在多媒体方面发挥了强大的功能。在视频方面，SnapdragonQSD8250拥有独立的视频子系统，支持720PH.264视频，而在3D性能上内置的Adreno2003D加速渲染器，该渲染器采用统一的IMR渲染架构，支持OPENGLES2.0/1.1。三角形生产率为22M，像素填充率为133M。高通在随后推出了第二代的Snapdragon处理器，目前二代型号主要为MSM8255，它采用的是45纳米工艺制程，内置了Adreno205GPU。从目前装备二代Snapdragon平台的手机性能来看相比一代提升非常的大，并且对于一代产品待机时间短的问题也得到了很好的修正。成为目前旗舰产品的标准配置。第三代Snpadragon处理器型号为MSM8260和MSM8660，主频达到惊人的1.2GHz，同时内置的是Adreno220GPU。Snapdragon处理器的推出极大的推动了智能手机的发展，同时也让高通集团的盛誉再次达到顶峰。通过Snapdragon高通不仅仅掌握了CDMA核心技术，同时在智能手机芯片也打响了自己的知名度和品牌。2、德州仪器(TexasInstruments)德州仪器，简称T.I，是全球领先的半导体公司。其手机处理器系列产品因其高性能，低能耗的显著特点在移动终端设备的微处理器市场占有很重要的地位。目前应用于智能手机的T.I处理器全部为OMAP系列芯片，该系列芯片的型号有OMAP710、OMAP730、OMAP733、OMAP750、OMAP850、OMAP1510、OMAP1611、OMAP1710、OMAP2420、OMAP2430、OMAP3430、OMAP3630、OMAP4430、OMAP4440，其性能从最开始的132MHz主频，16K的一级缓存+8k的二级缓存，发展到1.5GHz的主频，而这款较新发布的芯片采用ARMCortex-A9结构，包含两个Cortex-M3实时核心，PowerVRSGX540图形核心，支持1080p的高清视频、3D视频，并可接受从1200万像素摄像头获取到的3D图像，在这样的强悍配置下，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。而近日，德州仪器又公布了下一代核心——TIOMAP5系双核处理器，它采用了ARM研发的最新CortexA15架构，最高主频甚至达到了2GHz，预计性能超过CortexA9架构核心达50%强。首次公布的TIIMAP5系处理器包含5430和5432两款产品，由于采用了新的架构，新核心能够同时支持四枚摄像头，可录制并播放3D视频或1080p高清视频。德州仪器的最大特点在基带模块处理事实任务和应用处理器处理非实时任务两者在功能上是分开的，而在制造上市集成的。另外，T.I以DSP技术为基础的数字信号处理方面可以说在世界上同类公司中首屈一指，而在其开发的智能手机处理器的DSP和CPU双核构架里，以DSP的优势弥补了CPU方面主频速度不太高的相对弱势，在市场上总体仍然表现很好。第三，即使T.I拥有广泛并且性能良好的周边器件，比如ALAN、USB及其他通用接口芯片，可以自主建立完整方案。所以，延伸到流行智能手机的处理器上，依然保持了双核结构（DSP和ARM）以及“高性能低功耗”的优势和支持几乎所有流行的有线和无线接口标准。这让OMAP系列更能满足智能机的发展需要，因此占有相当一部分市场份额。3、三星（SamsungElectronics）三星作为韩国电子企业，是韩国规模最大的企业。2009年超越惠普（HP）成为世界最大的IT企业，其中LCDTV、LEDTV和半导体等产品的销售额均在世界上高居榜首。目前在国际市场上，三星电子生产的LEDTV及各种电视产品、GalaxyS（i9000）手机等受到消费者的青睐。不仅如此，三星电子的存储器半导体广泛应用于世界各地的各种电子产品。三星电子在智能手机领域的代表性产品-GalaxyS（i9000）在国际手机市场始终紧随iPhone之后，成为与iPhone抗衡的一匹黑马。这款I9000智能手机搭载主频1GHz名为Hummingbird（蜂鸟）的CPU，这款处理器是由三星自主开发制造的，同样ARMCortexA8的架构和最新的45nm制程，运行频率为1GHz和高通snapdragon相同，处理能力达到2000DMIPS，数据和指令缓存分别为32KB，而L2高速缓存可以自定义。这个处理器对于终端的处理能力和速度都有很大的提升，同时该手机的微处理器里内置集成有PowerVRSGX540图形处理芯片，对于多媒体的播放和3D游戏能力都会有很大的提升。从苹果公司2007年出产的第一代iPhone到2009年的iPhone3GS，一直都在使用三星的ARM处理器可以看出，他自身是有一定的优势的，该优势就在于重影音娱乐方面，由于图形处理芯片的集成，使得视频解码能