拨开浮云见月明 详解手机双核处理器 - 图文(5)

2019-03-29 13:34

在德州仪器的OMAP4430和三星的Exynos 4210中,每一个Cortex A9核心都拥有自己专属的NEON协处理器,拥有专用的32个64位寄存器,以多通道操作的方式,加速系统的多媒体计算性能。而在MSM8x60中,高通 甚至把它的NEON协处理器的位宽增加到了128bit,两倍于标准的ARM实现,让NEON协处理器可以一次性处理两倍的数据,带来更大的加速效果。

那么Tegra 2呢?令人感到意外的是,不知道出于何种原因或者考虑,Tegra 2没有搭配NEON协处理器。这对于一颗定位于顶级的双核SoC而言是十分不可理解的,因为NEON可以为几乎所有的多媒体过程提供明显的加速特性,而 nVIDIA却选择了放弃。可能有读者会说,Tegra 2有强大的显示芯片,不需要NEON的加速,但是不要忘记,显示芯片是不能完全独立处理所有的3D运算过程的,其中诸如数据解包和组合这种操作还是需要 CPU来完成,由于没有NEON,处理器必须要花费几倍于对手的时间才能“喂饱”显示核心,最终的结果就是性能无法发挥。

Tegra 2实际上不支持NEON指令集

而在视频解码方面,Tegra 2也会因为不具备NEON协处理器而受到很大的影响。因为我们知道,Tegra 2虽然号称可以支持诸多格式的1080p全高清解码,但是它对视频的编码格式有着非常严格的要求,例如Tegra 2的视频解码核心只能硬件解码Main Profile的H.264视频,而对于其它的就只能靠处理器来进行软件解压。这时没有NEON协处理器的帮助,视频解压就很难高效的进行,最终导致 Tegra 2的多媒体特性缩水。 也许nVIDIA是认为NEON协处理器的授权价格过于昂贵,或者可能因为规模太大而提升制造成本,而最终选择了放弃,但作为消费者而言,不具备 NEON指令集的Tegra 2无疑会在多媒体方面的竞争中被对手远远甩开。好了,关于多媒体的比拼也要告一段落了,最后我们照例为每个处理器给出评分。 Tegra 2 ★

OMAP4430 ★★★★ MSM8x60 ★★★★★

Exynos 4210 ★★★★ 较量项目五:3D加速

说到3D加速,这个概念哪怕放在区区5年前,对于手机而言都几乎是可有可无的。但是这几年随着iOS的崛起,与Android的飞速发展,3D加速一夜之间变成了高端手机必备的特性,甚至成为了整个手机用户体验的决定性因素。

凭借强大的图形处理器,iPhone 4的游戏画面表现已经击败早期的掌上游戏机

而在新一代双核Cortex A9 MP SoC中,图形处理器(GPU)的竞争彻底进入了白热化阶段。从结构而言,四家的CPU好歹是一个蓝本(大家所采用的都是ARM v7架构),但四家的GPU却选择了四种完全不同的方案,这的确从另一方面印证了GPU的重要性与竞争的激烈性。

nVIDIA作为PC领域图形技术的领导者,在这方面是有着先天的巨大优势。Tegra 2所采用的GPU是nVIDIA自行研发的GeForce Ultra Low Power,缩写为GeForce ULP。它拥有四个顶点处理器,四个像素处理器,支持OpenGL ES 1.1/2.0、OpenVG等主流标准。在Tegra 2发布的时候,这枚GeForce ULP就是nVIDIA的宣传重点,因此消费者对于它的性能也有着极大的期待。

NV当年演示的Tegra 2平板游戏,引起了人们极大的期待

而作为曾经参与桌面竞争、当下专注嵌入式GPU的Imagination公司,自然不愿意让出嵌入式独立GPU市场的性能领导地位。在 OMAP4430上,我们看到的就是这家公司设计的PowerVR SGX540。这是一颗大家很熟悉的GPU,因为早在单核Cortex A8时代,三星就在代号蜂鸟的处理器中采用了这颗GPU,它强大的性能也让采用蜂鸟处理器的机型在单核时代傲视群雄。与GeForce ULP不同的是,PowerVR SGX540内并没有单独的顶点处理器或者像素处理器,而是包含了四组通用处理器。这种类似于桌面显示核心统一渲染器的设计结构可以让PowerVR GPU用最少的硬件获取最大的性能,从而节约成本和功耗。值得一提的是,也正是由于通用处理器的设计,PowerVR SGX540成为了当前唯一一颗支持OpenCL通用运算标准的GPU。

而在高通MSM8x60上,GPU则不出意外的是高通自行设计的Adreno。这是高通从前

ATi公司收购而来并自行发展的图形架构,经过四代的发 展,来到了最新的Adreno 220。相对于单核时代主流的Adreno 205,这颗GPU可以达到前者两倍的性能,从而得以参与到双核时代的GPU争夺战之中。当然,由于高通的“优良传统”,Adreno系列的架构一直不得 而知,详细参数也很难查明,但是考虑到这是从ATi收购而来的架构,因此笔者猜测应该也是基于分离的顶点处理器和像素处理器,只是各自的数量依然不甚明 确。

而四大双核里最后登场的Exynos 4210,它在GPU上的选择也是最为有趣的,因为它所搭载的是由ARM官方设计的Mali400图形核心。这是一颗相对而言比较陌生的显示核心,因为这还是它第一次在顶级SoC中露面。

从架构上而言,Mali400也基于分离的顶点处理器与像素处理器,从逻辑角度而言要比PowerVR SGX540落后一些,也不支持OpenCL通用运算标准。但是这样的结构在目前的应用需求下,性能也未必会显得落后。标准的Mali400 GPU包含一组顶点处理器,而像素处理器则可以在一组到四组之间自由搭配,取决于你愿意支付多少授权费和制造成本。由于Exynos 4210是三星最顶级的ARM SoC,因此三星也当仁不让的选择了完整的四像素渲染器配置,即Mali400MP4。稍微岔开一下话题,虽然ARM宣称Mali400的这种设计是“多 核心”架构,但笔者认为Mali400的“MP”与苹果A5处理器所采用的PowerVR SGX543MP2的多核是不一样的,后者才是真正的多核心,而前者只能称之为像素处理器可变而已。

那么这四颗GPU的基础性能参数是怎样的呢?我们来看下面这张表格:

注:1、参数为网络数据,不保证绝对的准确性 2、数据为计算数值,未必是真实数值 3、网络搜索,准确数据无法确定

可以看到,在规格指标方面,Exynos 4210是遥遥领先的,而Tegra 2紧随其后。至于具体的性能表现,我们在后面的测试中将简单介绍。值得注意的是,上表中的参数未必是最终的实际性能,理论参数一般都会受到实际应用环境的强烈影响。 不过不管怎样,我们还是要打个分的,暂时按照物理参数吧。 Tegra 2 ★★★★

OMAP4430 ★★★ MSM8x60 ★★ Exynos 4210 ★★★★★ 谁是纯爷们?四款双核大混战

经过上述炫目的技术分析,相信大家都累了。下面就让我们从一些性能测试中一窥这几颗处理器在实际产品中的表现吧。首先介绍一下采用了这四颗芯片的实际产品。

需要注意的是,下面的测试并不是每一个产品都可能会有数据,也许某些测试只会有一部分的产品参与,而由于各个手机的分辨率不同,所以在3D测试里也 需要加以考虑,不能只看原始数据。有些测试因为太老,进入双核时代后大家的性能都受限于垂直同步而导致没有足够的差异性,例如Neocore,因此这里就 不列成绩了。

作为对比,我们额外引入单核的Nexus S,方便大家查看性能区别。

下面的测试对比就将在这五款机器中展开。首先让我们来看看Smartphone Benchmark 2011的结果。成绩来源为独立第三方手机性能测试网站Smartphone Benchmarks的官网首页,选择分数的标准为能确认的原始频率下最高的得分,采集时间为2011年7月15日,下同。


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