移动计算新征途

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　　从苹果发布iPhone的那一刻开始，我们就正式开启了移动互联计算时代的大门。为了满足移动计算越来越高的要求，手机或者平板中使用的ARM架构的处理器开始高速发展。从早期的低频单核到突破1GHz大关，再到目前的双核心甚至即将到来的四核心，架构也从早期常见的Cortex-A8进步到Cortex-A9，甚至Cortex-A15也已经箭在弦上。那么，2012年究竟有什么值得期待的产品可能登场?2012移动计算又会在哪方面出现新的进展?几大厂商又是如何规划他们的产品?
　　和DIY产品类似的是，移动互联设备的性能也是由其中CPU、GPU等芯片或者部件的性能所决定的。了解未来―段时间移动芯片的发展情况，对于我们了解设备间的性能区别很有帮助。不过和DIY产品有所不同的是，移动产品一般都是以整体形象出现在用户面前，其中的配件如CPU、GPU的详细规格甚至都不会出现在最终的产品说明中。因此移动产品的CPU、GPU厂商虽然还是那几家，但很明显从前台走到了幕后―就连g高调介绍产品的NVIDIA，旗下的Teara产品除了发布初期之外，宣传力度也远没有GeForce那样明显和高调。
　　这样的差异带来了一个很明显的变化，那就是消费者更为直接地关注产品本身而不会太在意使用了谁家的CPU等细节信息。因此，本文的介绍将更关注明年的新品究竟有什么变化，会带来怎么样的不同。
　　NVIDA：四核心之后是什么?
　　NVIDIA在抢先发布全球第一款四核心,ARM移动处理器Tegra 3后，由于其独特的设计和“伴核”优异的节能表现，已经得到了多家厂商的青睐。可以预见的是，采用Tegra 3处理器的产品特别是平板产品将随着时间的推移而逐渐增多，并占据市场的主流地位。那么2012年NVIDIA就只靠Tegra 3打天下吗?
　　答案是否定的。根据NVIDIA多次披露的路线图，在2012年它很可能会发布代号为“Wayne”的下一代Tegra处理器。发布时间在2012年下半年。这款处理器将很有可能采用四核心甚至八核心的设计方案，内核会采用ARMcortex-A15，制程工艺会使用更为先进的28nm工艺。从TSMC(台积电)在40nm到28nm的进步情况来看，新一代的“Wayne'’很有可能在容纳八个核心的情况下，将芯片面积保持在目前Tegra 3不超过100mm2的水平已
　　GPu方面，有消息显示“Wayne”将会有24个流处理器(四核心产品)或者32到64个流处理器(八核心产品)，GPU将支持DirectX 11、OpenGL、OpenCL以及PhysX。预估新品中集成的GPU核心应该不是来自于Ferm域者G80等早期GPU的CUDA核心，最大可能是尚未发布的Keplerg构的CUDA核心。业内消息表示NVIDIA对Fermi的能效比相当不满意，因此在Kepler上重点改进了能效比，使其达到目前Fermi 2倍甚至更高水平的能效比。在能效比大幅度提升后，NVIDIA可P~NJ：Kepler的CUDA核心整合入Tegra 3中，从而获得强大的图性和通用计算性能。总的来说，NVIDIA的目标是将“Wayne”的性能提升到Tegra 3的10倍左右。别看数据很吓人，其实是有可能的。因为它如果采用八核心与Cortex-A15内核，至少可以获得4倍的性能提升，再加上频率和其他方面比如内存带宽、内部总线等数据传输通道的改进，达到8～10倍的性能提升并不令人惊讶。
　　在收购了icrea后，NVIDIA已经拥有了自己的基带。之前的一份路线图显示，NVIDIA将会在2013年推出整合了基带的Tegra产品，也就是代号为“Grey”的处理器。对于手机、平板厂商来说，这意味着在产品的制造和生产上将更加容易。不过NVIDIA也认为，Tegra是面向中高端用户的，而在目前的中高端手机市场中，采用整合基带型芯片的手机和平板并不多。NVIDIA总裁黄仁勋曾表示：“目前我们正在开发的大部分项目，无论是平板还是手机，采用双处理器分离设计可以让我们根据不同需求，搭配最佳的应用处理器。如果你看看现在市场上的绝大多数手机和平板，应用处理器和基带处理器都是分离式的设计。”除此之外，黄仁勋还表示将在合适的时间，也就是“集成基带可实现的最小芯片面积，或是最低的成本”的时候，考虑整合基带的产品。
　　从上述的表示中我们至少可以看出两点：首先是短期内Tegra产品没有进入中低端市场的计划，可能会有不同规格的Tegra 3或者后续产品，但都是针对中高端市场的。其次是整合基带的Tegra已经在计划中，NVIDIA应该在等待时机，毕竟目前整合基带的产品包括高通的某些处理器芯片面积甚至超过200mm2，成本压力较大。而NVIDIA的目标则是在未来中低端市场推出小面积的基带整合型Tegra产品。
　　总的来看，NVIDIA在2012年的发展中，依旧不会出现太多产品型号，如果Tegra 2停产的话，Tegra 3也仅覆盖到中高端市场，这显然无法对竞争对手形成全面的威胁，因为在2012年，高通、德州仪器已经准备好了多款产品。
　　高通：四核我也有
　　作为ARM移动处理器的大厂，高通在2012年准备了相当充实的“弹药”。依靠全新的Snapdragon S4处理器以及Krait核心架构，高通将在2012年发布从单核到四核的多款处理器。
　　目前高通的Snapdragon系列产品的处理器核心代号为“Scorpion”，这个核心并非目前主流的Cortex-A9内核，而是在Cortex-A8内核的基础上改进而来，它具有部分Cortex-A9的特性，但由于基础比较落后，因此在实际测试中CPU的性能表现往往不够令人满意。在2011年10月，高通发布了下一代代号为“Kraft”的ARM CPU核心架构的白皮书，其中诸多改进令人眼前一亮。
　　Krait架构并非高通自主设计的全新架构，它更像是在C6rtex-A9基础上做出改进，介于cortex-A9和Cortex-A15之间的一个产品。比如Krait架构的前端每个时钟周期可以执行三次fetch与decode操作，比之前的Scorpion架构和Cortex-A9提高了50％。后端执行方面从Scorpion的三个增加到了七个执行单元，可以并行执行四条指令，并且整个指令执行阶段可以实现和Cortex-A9相同的完全乱序执行。在流水线长度上，Krait架构也增加到了11级，超过了Cortex-A9的8级，但是依旧比Cortex-A15的15级要少。不过高通表示自己使用了更多的定制化逻辑模块，因此处理器的频率依旧可以提升得很高。
　　根据高通估计，Krait架构CPU的实际性能将高于英特尔45nm的

Atom，高端产品(如四核心)的性能也将超过早期Pentium M迅驰。除此之外，高通还给出了一些性能对比，比如Krait架构的DMIPS(Dhrystone Millions of Instructions per Second每秒百万整数性能)也达到了3.3DMIPS／MHz，普通的Cortex-A9处理器差不多在2.5DMIPS／MHz左右，不过依旧低于Cortex-A15的3.5DMIPS／MHz。
　　除了CPU核心外，高通也公布了自己新的Adreno 225 GPU的性能情况，比如其在200MHzT浮点运算能力可以达到12.8GFLOPS。与之对比的是PowerVR SGX543MP2(苹果A5双核使用的GPU)，也达到了12.8GFLOPS，而Tegra 2的GeForceULP就比较低了，只有3.2GFLOPS。不过这两者的内部架构设计并不相同，因此在实际游戏中的表现并不像理论浮点性能的差距这样大。另外，高通的Adreno 225将使用28nm工艺制造，实际功耗将得到控制。据悉这是高通2系列GPU的最后一款产品，高通会在接下来推出采用全新架构的Adreno 3系列产品，有可能支持DirectX 11，并采用高通自己的专利设计。
　　Tegra 3的一大特色就是独特的第五核心以及总体的电源管理设计，高通显然没有NVIDIA这样激进，它依旧采用了传统的独立频率、独立电压控制设计。高通认为在满载的极限情况下Krait的总功耗虽然可能会比Scorpion更高，但是Krait会更速地完成任务并迅速进入深度休眠状态，因此整体看起来功耗反而和ScorpionN当，至少会更高。高通给出的数据表明：在完成同样任务时，Scorpion的消耗为432mW,而Krait只消耗了265mWo
　　在基带方面，高通也继承了自己的优势。高通的新基带将采用28nm工艺，完美支持目前所有的信息传输制式。这颗基带目前被大多数厂商看好，有消息称苹果也在等待高通28nm基带并准备用于新一代iPhone上。根据高通的数据，新基带可以达到最高100Mbps的下行速度和50Mbps的上行速度，相比现有的3G基带提升巨大。
　　目前高通已经公布的采用Kraic架构的处理器包括MSM8627、MSM8227、MSM8930、MSM8960、MSM8270、APQ8064等多款产品。MSM前缀表示这款产品整合有基带，APQ则没有整合基带。全部处理器都采用28nm工艺制造，其中MSM8930和MSM8960都是双核心产品，MSM8930面向主流市场，核心频率为1.2GHz，仅支持单通道LPDDR2内存，后者运行频率更高，面向中高端市场，核心频率达到了1.5～1.7GHz，支持双通道LPDDR2内存。不过MSM8930使用了号称全新架构的Adreno 305 GPU，MSM8960则使用了传统的Adreno 225。性能最强的APQ8064采用了四核Krait架构处理器，目前频率为1.7GHz，不排除未来有进一步升高到2.5GHz的可能性。由于这款处理器主要面向平板，因此集成了DDR3-1066内存控制器以及SATA和PCI-E主控。显然，这样强大的性能和配置已经完全可以匹配笔记本电脑，因此windOW$8平板籽是其最佳的“栖身之地”。
　　从目前公布的数据来看，高通的下一代产品相当值得期待，虽然并不像其他厂商那样采用Cortex-A15架构，但是高通最早在2012年初就可以推出自己的28nm产品，依靠改进的CPU架构、强大的GPU以及出色的基带、高密度的整合功能，势必将占据很大一部分ARM市场份额。
　　德州仪器：A15核心是王道
　　德州仪器作为ARM大厂，早在2011年2月就发布了全新Cortex-A15架构的OMAP 5处理器。德州仪器表示新的0MAP 5处理器将在2011年开始生产并在2012年正式上市。目前已经曝光的两款MAP 5处理器型号分别是OMAP 5430和OMAP5432，都采用28nm工艺，其CPU核心频率高达2GHz，其中OMAP 5430支持双通道LPDDR2，而OMAP5432则支持更新的双通道DDR3内存控制器。这两款处理器都采用了PowerVR SGX544MP的GPU核心以及专用的2D图形加速单元。PowerVR SGX544MP的基本架构与我们前面提到过的PowerVR SGX543MP2相当，在200MHz下的浮点性能可达到7.2GFLOPS。其他方面，OMAP 5系列产品也支持高达2000万像素的摄像设备，对3D高清视频文件也能做到良好的支持。
　　德州仪器和NVIDIA、高通不同的地方是，其旗下ARM产品的CPU和GPU都是通过授权方式获得的，比如CPU架构源自原汁原味的Cortex-A15，GPU也由PowerVR提供。与竞争对手的同类产品相比，OMAP 5系列产品拥有2MB的二级缓存，整整多出一倍。德州仪器表示在双Cortex-A15核心的0MAP 5以2GHz运行时，它将会比1GHz、采用Cortex-A9的双核心0MAP 4330速度快三倍。在其他方面，德州仪器也做好了充足的准备，比如OMAP5系列产品能够支持USB 3.0、USB 2.0和SATA 2.0，目前主流的HDMI 1.4也没有落下，在无线制式方面，0MAP 5430能够支持3G和4G。
　　虽然从目前德州仪器公布的关于OMAP 5的资料和信息来看，它的新品相比高通要少一些，但Cortex-A15的优势是无法忽视的，我们有理由期待它在今年中高端市场中的表现。
　　其他：产品同样丰富多彩
　　除了上文介绍的厂商，ARM阵营中诸如三星、ST-Ericsson等也有推出自家的ARM处理器并在实际产品中得到了广泛应用。不过由于厂商公布的资料较少，因此我们将它们在2012年的计划整台在一起进行介绍。
　　三星旗下的Exynos处理器被广泛用于自家的盖世(Galaxy)系列手机中。2011年9月三星公布了Exynos 4212，它采用双核心Cortex-A9处理器设计，32nm工艺制造，目前这款产品已经上市。随后三星又发布了Exynos 4412，依旧采用32nm工艺制造，基于Cortex-A9架构，有所不同的是内置四核心CPU。GPU方面则采用了Mali-T604，支持OpenGL ES 2.0以及DirectX n。这样一来，三星Exynos 4412籽成为在图形功能支持上最为先进的一款产品之一。
　　除了Exynos 4系列产品之外，三星还公布了Cortex-A15内核的Exynos 5系列的相关信息，这款处理器采用三星32nm工艺，最高频率可达2GHz，GPU方面则依旧采用MaIi-T604，同时还支持3D立体显示以及最高达2560×1600的分辨率。据估计，这款产品将在2012年第二季度上市。
　　ST-Ericsson是2009年才成立的新公司，目前也发布了多款ARM架构的处理器产品。在2012年，ST-Ericsson比较有竞争力的产品是NOVaThorLP9600，这款处理器采用28rim工艺，双Cortex-A15内核，cPU频率最高可达2 5GHz，GPU方面则采用了代号为“Rogue”的PowerVR第六代核心。这款GPU核心支持DirectX 10.1和OpenGL 3.2，也拥有相当不俗的性能。根据官方消息，NovaThor LP9600的计算性能相比之前采用Cortex-A9的U8500平台提高了200％。
　　写在最后
　　从这些厂商的计划以及预估的性能参数来看，我们有理由相信2012年将是ARM处理器发展的重要年份。因为之前的ARM产品都明显在性能上较桌面x86产品弱得多，而2012年在多核心和新架构以及更高频率的支撑下，ARM处理器的性能将可能接近目前中低端x86处理器的水平，再加上ARM在软件上较高的执行效率以及超低的功耗，整个移动互连计算世界将可能大有不同，手机、平板的性能也会成倍增长。另一个重点是，WindOWS 8的ARM版本也将在2012年上市，如果与之搭配的常用软件，特别是像微软Office这样的重量级软件能够成功登陆ARM的话，那么ARM平台在民用甚至商务市场把x86撬起一个“小角”将成为可能。

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