技术讲坛 国产平板的性价比"芯"方案

http://www.icpcw.com 来源：电脑报 2011-08-18 15:35:44

    在iPad的刺激以及Android的推动下，国内平板品牌如雨后春笋般涌现。如今，市面上主流的平板电脑品牌型号甚多，但它们有一个共同的特点——基本上是Android系统“一统天下”，而最它们之间最大的差异可能就是所采用的“SoC应用方案”。在这些中低端平板的应用方案中，诸如VIA、瑞芯微、飞思卡尔、瑞萨电子等厂商不可或缺，正是它们提供了廉价的ARM应用方案，才能让平板进入大众化市场。上一期我们已经谈了VIA、瑞芯微在中低端平板市场的ARM应用处理器方案，今天我们要谈谈另三个角色——思卡尔、瑞萨、Amlogic的方案。

    飞思卡尔，延续的技术实力
    也许谈到飞思卡尔，相信不少人都感到陌生。飞思卡尔的前身是原摩托罗拉半导体部，它常见型号为i.MAX515，是开启国产Cortex-A8产品时代的代表之芯。

    i.MX515芯片是国产平板电脑中最早采用的Cortex-A8方案，运行频率为800MHz，内置ARM Mali200 GPU，提供OpenGL ES 2.0和OpenVG 1.1硬件加速，多模HD 720P视频解码器和D1视频编码器硬件引擎……这样的规格在让i.MX515在性能上一下子就超越了当时的TCC8902和RK2818，而且Cortex-A8内核的产品还支持Flash，所以开启一般的网页速度比较理想。不过就现在看来i.MX515显然有点老了，因此飞思卡尔在2010年推出了性能更优的i.MX535应用处理器。

    i.MX535处理器是i.MX515的改进版本，它首次在2010年亮相，旨在为智能移动设备提供新的性能、集成和软件优化，当然它主要针对的是当时火热的RK2918以及PV210和TCC8803等来竞争。相对于i.MX515，仍基于Cortex-A8架构的i.MX535最明显的是主频提升到1.2GHz，拥有256KB二级缓存、NEON SIMD媒体加速器和Adreno 200 GPU，内存总线为400MHz，硬件参数和RK2918等相差不大。

    不同于i.MX515使用同一图形引擎处理2D和3D，i.MX535分别为2D和3D内置了独立的图形引擎。在获得更高3D处理性能的同时，i.MX535的耗电量达到了i.MX515的同等水平。同时该处理器支持1080P视频解码和720P视频编码，允许访问在线视频平台上的高清内容，而且还可实现优秀的视频会议体验。i.MX535还支持大量外设，包括DDR3内存、SATA、LVDs、以太网和四个USB接口，拥有不错的可扩展性。

    除此之外，飞思卡尔未来还将推出新型“i.MX6”系列，该系列最大的亮点是提供单核、双核、四核等不同内核的产品。

    EV2基于Cortex-A9核心，两个处理器的时钟频率为1GHz，在低端平板应用处理器方案中，这属于超强配置。EV2的另一大优点是采用了PowerVR系列3D图形加速器，每秒可处理1470万个多边形及5亿像素渲染，具有良好的3D性能。由于目前多款游戏均是基于Power VR图形处理器进行开发处理的，所以绝大多数Android游戏无需额外数据包就能直接运行。同时得益于强悍运算性能，EV2还支持1920×1080 30FPS帧率视频解码，并支持包括MPEG-4 AVC/H.264、MPEG-4、MPEG-2在内的视频格式。

    此外，EV2的节电性能也非常优秀。因为采用了40nm先进制程，并集成了智能功耗控制技术，可自动调节每个模块的频率或开关状态，可让设备拥有超过6小时以上的续航能力。经过将近一年的市场推广，目前采用瑞萨EV2的产品也在多家公司实现量产，凭借低成本、高性能、低功耗的优势，已经成为了中低端平板的常用主控方案之一。

    Amlogic，得到芯片商支持
    提起Amlogic，对数码相框有了解的朋友都不会感到陌生。Amlogic是国内数码相框采用较多的方案之一，技术成熟、UI漂亮、性能稳定并且接口全面是其最大的特点。随着平板时代的来临，自主知识产权的高清视频格式和自主开发的半导体技术，让它也很快切入了这个新兴市场——目前它在平板市场的主力就是AML8726-M芯片。

    AML8726-M采用的Cortex-A9核心，可提供2.5DMIPS/MHz的计算性能，相比前面飞思卡尔方案所采用的Cortex-A8的2.0DMIPS/MHz约有25%的提升，理论上800MHz的A9核心性能与频率达到1GHz的A8核心相当。不过，AML8726-M仅配备了128KB的L2缓存，比其他方案都少。比如TCC主控配置了A8标准的256KB缓存，RK2918主控和三星蜂鸟均配置了512KB的大缓存，这无疑会影响AML8726-M的性能。

    AML8726-M的另一个亮点就是其3D处理能力——CPU内集成了Mali-400图形处理器。目前ARM的GPU有Mali-55、Mali-200、Mali-300、Mali-400 MP和Mali-T604五款，其中采用Mali-55代表方案有瑞芯微RK2818，Mali-200代表方案有Telechips TCC8902，而Mail400 GPU的性能要比前两者要强。但需要说明的是，AML8726-M采用的Mali-400仅仅支持ETC1的纹理压缩格式。目前平板电脑的很多游戏都是从iOS平台移植过来的，只有PVRTC这个纹理压缩格式的数据包，虽然ETC1是通用的纹理压缩格式，但是实际上，可用的数据包并不多，这让AML8726-M游戏兼容性要略逊色于其他方案。

    此外AML8726-M集成了AMLogic自家的视频解码技术，可实现1080P视频解码，而且由于AML8726-M集成了HDMI控制器，无需外围芯片即可实现HDMI输出功能。目前AML8726-M由大陆中芯国际代工，采用65nm LP工艺。根据官方的标准，在1.2V电压下工作频率为600MHz，但目前市面上基于AML8726-M方案的平板都将工作频率超频到800MHz，工作电压也提升到1.28V。这说明采用陈旧制程的AML8726-M，却在功耗和发热上控制的不错。

    写在最后：进化中的ARM
    如果在十年前，谁会想到现在手机、电脑能做得如此小，却塞进越来越多的功能，各位有没有想过这到底是如何实现的？没错，全世界的智能手机、平板电脑里面，99%以上都是使用基于ARM架构的应用处理器！

    相较于AMD与Intel，ARM显然对多数的消费者还是很陌生的名词。ARM成立于1991年，是一家出售IP（技术知识产权）的公司。所谓的IP，就有点像是卖房屋的结构设计图，至于要怎么修改，这边开窗户，那边开门，就要看买了设计图的厂商自己决定。而这些买设计图纸的客户就被称为“ARM架构的授权客户群”，要知道，多年前的Intel的XScale处理器也是采用ARM的核心授权。在当时Intel的处理器技术极大地促进了ARM内核的发展，并一举击败了当时红遍全球的摩托罗拉半导体68K处理器。

    ARM架构是采用RISC架构，如同它的名称一样“Advanced RISC Machines”，于1990年11月由Acorn、苹果和VLSI共同出资创建，确切地说，应该叫更名，因为苹果和VLSI只是投资，而实际运作方其实是Acorn RISC Machine（即Acorn）。RISC架构在当初的PC架构争霸战中虽然败给Intel所主导的x86处理器架构，却默默在另外的领域成长壮大。小从硬盘转速控制、电信基地台的计算、音响系统、相机引擎，大到电动机的控制等，都能够看见采用ARM授权架构处理器的身影。正是内核授权模式让加入ARM阵营的半导体和芯片制造商越来越多，几乎拥有遍布全球，它们也为ARM处理器注入了新的设计理念、新的技术和活力。现在ARM又多了一个发挥的舞台——平板电脑。基于ARM方案的平板电脑在办公文件处理、文字输入等方面离传统x86平台尚有差距，但在功耗上拥有无与伦比的优势，可满足用户随时随地的娱乐、联网沟通等需求。自此，ARM在移动终端领域一骑绝尘。

    目前市场上的主流平板电脑的ARM方案已经脱离了早期简单的模式——主流方案已经从原有MP4升级方案过渡到Cortex-A8/A9架构，例如来自高通、NVIDIA、飞思卡尔和三星的芯片。Cortex-A8/A9属于ARM的V7架构，Android 2.0以后特别针对V7架构进行优化，而且Android 2.2支持Flash 10，因此速度更快，用户体验更好。当然，ARM在平板电脑市场上的成功也得益于iPad的市场培育作用。当前基于Android+ARM已经成为主流平板解决方案，但关键还是技术成熟度问题：缺少性价比更好的ARM处理器、缺少更成熟的Android操作系统及提供更好用户体验的软硬件协同设计能力和经验，相信随着更多厂家的努力，在未来一段时间内，ARM会像x86处理器一样，成为最普遍的应用核心。