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手机的CPU怎么区别性能好坏?告诉你真相

2019年06月25日 16:53 次阅读

贸易战大背景下,华为遇到了麻烦。针对本文或者应该说手机处理遇到了大麻烦,首先我们再回顾一下什么是实体清单?

所谓“实体清单”是美国为维护其国家安全利益,作为出口管制的一个重要手段。实体名单于1997 年2 月由商务部首次发布,被认为参与扩散活动的最终用户都进入榜单,以此明确告知出口商,在未得到许可证时,不得帮助这些实体获取受本条例管辖的任何物项,同时,有关许可证的申请应按照《出口管理条例》(美国)第744 部分规定的审查标准接受审查,且向此类实体出口或再出口有关物项不适用任何许可例外的规定。

简单地说,“实体清单”就是一份“黑名单”,一旦进入此榜单实际上是剥夺了相关企业在美国的贸易机会。虽说企业有正常程序可走、也有脱离清单的可能,但前提是契合美国的国家安全利益和外交政策需求(一切由美国政府说了算)。并且由于欧盟、日本等国往往与美国的出口管制步调保持一致,所以企业在国际上的信誉也会受到较大的冲击。

被列入实体名单,理论上不意味着华为完全被美国拒之门外,而是每笔交易,都需经过美国商务部工业与安全局(BIS)的审查。但考虑到当下的敏感形势,这基本上代表了华为在美国的进出口,已经不掌握在自己手里了。

手机的CPU怎么区别性能好坏?告诉你真相

       先讲讲海思半导体

美国的持续施压,让海思的“备胎”有了“转正”的机会。

海思半导体有限公司成立于 2004 年 10 月,前身是创建于 1991 年的华为集成电路设计中心,总部位于深圳,现为中国大陆最大的无晶圆厂芯片设计公司。除服务华为手机终端的芯片业务以外,海思还对外销售安防用芯片和电视机顶盒芯片等。

海思的成立与发展相当坎坷。众所周知,芯片研发是一笔无法取得短期成效的投入,华为内部曾将其比喻为“烫手的吸金娃娃”。在任正非心中,海思芯片的地位要比手机公司更高,他对海思女掌门何庭波说:“我给你每年 4 亿美元的研发费用,给你 2 万人,一定要站起来,适当减少对美国的依赖。芯片暂时没有用,也还是要继续做下去,这是公司的战略旗帜,不能动掉的。”

对于普通消费者来说,海思产品线中相对熟悉的应该是麒麟(Kirin)芯片。从 2012 年开始,华为旗舰机开始搭载自研的麒麟芯片,K3V2 曾屡遭质疑,甚至被任正非“砸脸”。不过,如今的麒麟 980。虽然绝对性能不如高通,但已经能够站稳脚跟,麒麟芯片逐渐走出了质疑,成为了华为手机的差异化卖点之一。

而除了手机芯片以外,华为海思的业务还覆盖视频解码芯片、安防领域等。美国市场与海思关系更亲密的是安防领域,美国 60% 的监控摄像头设备使用华为海思芯片,而在全球,海思则占据 70% 的安防市场。

在市场研究机构 DIGITIMES Research 发布的 2018 年全球前 10 大无晶圆厂 IC 设计公司(Fabless)排名中,海思位列第五名;去年海思 Q1 营收为 12.5 亿美元,擦着边进入了TOP25,今年则达到了 17.55 亿美元,同比增长 41%。

手机的CPU怎么区别性能好坏?告诉你真相

而国金证券研究创新中心的数据显示,海思麒麟芯片,在 2018 年下半年国产手机市场,已经取得了 23% 的份额。

半导体行业也已经形成了完整的产业链,上下游分工明确,极少有厂商能独立完成设计、加工制造的全过程。路透报道,华为轮值主席徐志军在 3 月份接受采访时曾表示,海思去年的芯片产量超过 75 亿美元,相比之下,华为从外部供应商采购芯片的花费为大约 21 亿美元,而据财新网报道,华为产品中 30%~32% 的部件仍来自美国。如此形势下,海思的业务势必会蒙上一层阴影。这时候,就是考验华为“备胎”实力的时候了。
 

  手机的CPU怎么区别性能好坏?告诉你真相

  如今的智能手机市场日新月异,稍有落后就面临淘汰的危险,大家都在不遗余力的开发移动终端的处理性能。

  下面主要和大家聊的就是手机的核心——处理器。这是一个非常关键的点,一般来说大家购买手机都会首先看处理器是哪一款的,高通?华为?

  和PC电脑不同,其实手机的处理器更正规的叫法应该是Soc,即片上系统,大概有“把系统都做在一个芯片上”的意思。通常所说的CPU只是Soc的一部分,片上系统一般包括CPU、GPU、基带、ISP、DSP等等,是一个集成芯片。完成封装后的Soc各个厂家都会给出一个命名,比如骁龙855、麒麟980等等。

  虽然Soc集成了很多的功能部件,但是有些厂商在设计手机时根据实际情况并不会选择集成在Soc内部的功能模块,而是选择外搭该功能更优秀的模块芯片进行设计。比如锤子T1没有选择高通Soc中的ISP而是外挂了一颗富士通的ISP芯片。同时也有很多厂家不选择Soc内的音频处理,而是额外使用其他的音频方案,比如外挂高端音频芯片就是VIVO增加Hi-Fi性能的做法。说这个就是告诉大家,并不是搭载了某个Soc芯片就会使用其内部的功能部件,要看具体厂家的设计。所以不能靠Soc内的功能部件来推断手机的某些方面性能,比如音频。

  数据运算的大脑CPU

  架构

  如果说怎么看一个CPU的性能如何,相信很多朋友都会选择主频和核心数这两个参数,其实这是被误导的一种观念,其实决定处理器性能的不是主频和核心数,而是架构和工艺,然后才是主频和核心数。

  说到处理器的架构,相信有些朋友会非常了解,有些朋友就会很迷糊了。架构用百科的话说就是“CPU厂商给属于同一系列的CPU产品定的一种规范”,也就是说架构决定了CPU核的晶体管排列规律。说的通俗点,晶体管就好比是一块砖,架构就是房屋的设计图纸,我们需要根据图纸来进行施工,哪边需要多少砖,砌多高多厚,这样就能够做出来房子。按照这个图纸做出来的房子,我们就可以给它归到一个类别,比如平房、别墅、洋楼等等。

  言归正传,既然架构这么重要,那么谁来设计这个架构呢?要知道,架构的设计可不是那么简单的,需要考虑性能、功耗等各个方面,其实有很多公司都可以进行架构的设计。其中影响最大的就是目前多数手机处理器背后的那个公司——ARM(除此之外还有Intel英伟达等),不过几乎所有手机都会采用ARM的产品进行设计,我们这里就以ARM产品为例进行讨论。

  相信会有朋友说,你说的不对,高通、苹果采用的就不是ARM架构。这里说下,CPU除了实现架构外还有指令集架构,高通和苹果则是采用ARM的指令集架构,自己去设计实现架构,如苹果的Vortex架构和高通的Krait架构(目前高通也开始采用公版架构),麒麟、联发科则是采用公版架构,如Cortex-A57等。

  ARM的不同授权模式

  简单来说,ARM做了两种设计,一种是打好地基,把地基的图纸给你,你来自己设计房子,就像苹果这样,还有一种就是把整个房子的设计方式都给你,你来盖房子,比如联发科。前者可发挥空间大,但是要求公司实力跟得上,后者开发难度小,发挥空间也小。所以说,几乎所有的手机Soc都是以ARM架构为基础进行设计的。

  不同的架构能够直接决定Soc的性能好坏,目前市场上的低端手机的处理器也常见有八个核心,主频超过2GHz的,但是多数是采用低功耗架构搭建的,如A53架构,性能反而不如双核的A76架构来的直接。从苹果这些年的处理器我们也不难看出,核心数并不能决定Soc性能,架构的选择才是主要的。除了架构之外,次重要的就是制程工艺了。

  制程工艺

  制程工艺还是比较好理解的一个地方,所谓制程工艺就是指芯片内电路与电路之间的距离,数字越小越先进,更先进的工艺往往能减低处理器的耗能和热量,缩小芯片面积,提升性能。这一点很好理解,骁龙810和三星Exynos 7420两款处理器,同样是4颗A57+4颗A53的大小核架构设计,14nm的7420比20nm的810性能优异很多,后者发热和功耗都被数落到不行。

  而制约CPU发挥性能的很大程度上都是温度和功耗,对电脑比较了解或者常混贴吧的人都知道,处理器温度压不住的话是会烧掉的。芯片制程的落后则是最大的影响因素。

  当然,一定要是成熟的制程工艺才符合这个结论,苹果A9代工时,三星采用不成熟的14nm工艺,反而效果还不如台积电16nm的工艺出来的Soc效果好。相同道理,同样是14nm的工艺,随着迭代,也会有性能提升,虽然都是14nm工艺,三星14nmLPP工艺就要14nmLPE工艺要好,这个也是要区分的。目前全球最好的量产工艺是7nm!

  综上所述,决定一款CPU性能好坏的是架构和制程工艺,然后才是主频和核心数。

  决定游戏性能的GPU

  相信很多朋友购买手机都会偶尔打两局游戏玩玩,因此在Soc中GPU也是必不可少的一部分,可以说GPU是决定一款手机游戏性能好坏的关键部件。目前主要的GPU厂家分别是ARM、高通、ImaginaTIon和NVIDIA四家,当然,三星和苹果也都有研发GPU芯片。

  ARM的儿子Mali主要被麒麟、联发科和三星使用,我们经常能在这三家的Soc介绍中看到Mali的介绍,高通则是采用自己的孩子Adreno,性能强悍,可以Adreno是目前最好的GPU系列,ImaginaTIon的PowerVR系列则是苹果的专属,不过现在两家闹得不太愉快,苹果也开始研发自己的GPU了,ImaginaTIon的低端GPU有部分被联发科采用。哦,还有NVIDIA的GPU只给自己家使用!

  一般来说,和CPU不同的是,通过架构没有办法确定一款GPU的优劣,主要是各个厂家的架构形式差别过大,一般来说看GPU的优劣是通过看其三角形输出和像素填充率的,太专业,我们普通用户评价一款GPU的好坏可以通过跑分来判定,比如使用GFXBench软件,能够非常直观的测试出GPU的优劣。

  基带

  如果说一部手机最重要的功能是什么,相信很多朋友都会说打电话,发短信。打电话、发消息包括上网这些基本的通讯功能靠的就是基带。相信很多朋友都听说过基带这个芯片,通俗的来说,基带就好比家里的路由器、猫一样,是对外数据的接口

  基带芯片

  总的来说,基带决定了你的手机支持什么样的制式网络以及频段、通话质量、网速快慢、信号抢夺等等,可以说直接决定了你手机的使用体验,基带芯片也是手机中最核心的部分,技术含量比较高,能够设计研发的厂家比较少,出名些的还是高通、华为这些实力派。

  最粗略的判断基带的优劣的方法就是看它支持的制式和频段多少,号称支持全网通的就是使用了高端基带,几乎所有制式都会支持,随着5G时代的来临,是否支持5G就成了基带的又一个特点,骁龙855就不支持5G网络。目前采用855处理器的手机能够支持5G的,都是采用外挂基带的手段。

  除了看制式的支持之外,基带还有一个重要的特性,就是LTE的UE接入能力等级,采用Cat.X表示,X数字越大下载速度越高,相信很多朋友都看到过这个参数,最新的高通855处理器最高支持LTE Cat.20,可以说是4G的最终阶段了。

  其他部件

  除了上述说到的CPU、GPU和基带这三个大件之外,手机处理器内还集成了SP、ISP、RAM内存、Wi-Fi控制器、基带芯片以及音频芯片等等功能模块,由于各个厂家设计不同,不一定集成的功能都一样,这些部件各有职责,RAM内存决定了可以用什么等级规格的内存以及最大支持容量,ISP部件可以对拍照数据进行处理,号称手机内部的PS,DSP是保证你能看各种规格的视频的保证。

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我们都认为CPU是计算机的“大脑”,但这到底是什么意思呢?用数十亿个晶体管让你的计算机工作到底是怎么...

发表于 2019-05-26 10:06 784次阅读
CPU的原理介绍和如何设计和生产CPU的详细资料...

如何有效处理大规模用户数据进行广告推荐?

其中g(xt−τt) 是训练样本的损失函数在τt个更新之前的模型上的 梯度。而τt的大小一般与计算机...

发表于 2019-05-25 10:55 588次阅读
如何有效处理大规模用户数据进行广告推荐?

ARM到底是一家什么样的公司

CPU公司的创始人,是一个名叫Hermann Hauser的奥地利籍物理学博士,还有他的朋友,一个名...

发表于 2019-05-24 16:15 1148次阅读
ARM到底是一家什么样的公司

怎样让CPU又冷又静

天气越来越热,机箱里的噪声也随之升高,让人好烦。要想让主机“冷静”下来,噪声的主要源头——风扇的选择...

发表于 2019-05-20 11:17 361次阅读
怎样让CPU又冷又静

选购游戏本时是优先GPU还是CPU

现阶段轻薄本和越来越薄的游戏本之间还是可以调和的,如果你想玩3A大作,轻薄本依旧难以胜任。但是,面对...

发表于 2019-05-20 10:43 423次阅读
选购游戏本时是优先GPU还是CPU

选购CPU时是盒装好还是散片好

距离618电商大促刚好还剩一个月时间,想必很多童鞋和小白一样早早地把想要剁手的数码产品放进了购物车。...

发表于 2019-05-20 09:51 357次阅读
选购CPU时是盒装好还是散片好

怎样查看电脑内部硬件的温度 多少度才算正常

眼看天气一天天热起来,虽然也有一些地方的小伙伴还在享受满25减15这样的“特惠”型天气,但爱机的温度...

发表于 2019-05-17 09:55 527次阅读
怎样查看电脑内部硬件的温度 多少度才算正常

告诉你一个测试PLC程序时一个很好很简便的方法

在我百思不得其解的时候,就想到找帮助文件,结果台达的这个HMI软件居然没有帮助文件,就只有去下载一个...

发表于 2019-05-15 16:43 680次阅读
告诉你一个测试PLC程序时一个很好很简便的方法

关于51单片机寄存器的功能

可以用它来访问外部数据存储器中的任一单元,如果不用,也可以作为通用寄存器来用,由我们自已决定如何使用...

发表于 2019-05-15 10:22 447次阅读
关于51单片机寄存器的功能

AMD锐龙官微宣布,AMD50周年超级粉丝节已经...

近期,AMD还发布了今年的第二版专业显卡驱动RadeonPro Software for Enter...

发表于 2019-05-14 17:15 1296次阅读
AMD锐龙官微宣布,AMD50周年超级粉丝节已经...

TMS320VC5501 定点数字信号处理器

TMS320VC5501(5501)定点数字信号处理器(DSP)基于TMS320C55x™DSP生成CPU处理器内核。 C55x™DSP架构通过增加并行性和全面关注降低功耗来实现高性能和低功耗。 CPU支持内部总线结构,该结构由一个程序总线,三个数据读总线,两个数据写总线以及专用于外设和DMA活动的附加总线组成。这些总线能够在一个周期内执行最多三次数据读取和两次数据写入。并行,DMA控制器可以独立于CPU活动执行数据传输。 C55x™CPU提供两个乘法累加(MAC)单元,每个单元能够进行17位×17位乘法运算。单循环。额外的16位ALU支持中央40位算术/逻辑单元(ALU)。 ALU的使用受指令集控制,提供优化并行活动和功耗的能力。这些资源在C55x CPU的地址单元(AU)和数据单元(DU)中进行管理。 C55x DSP代支持可变字节宽度指令集,以提高代码密度。指令单元(IU)从内部或外部存储器执行32位程序提取,并为程序单元(PU)排队指令。程序单元解码指令,将任务指向AU和DU资源,并管理完全受保护的管道。预测分支功能可避免执行条件指令时的管道刷新。 5501外设...

发表于 2018-10-09 14:55 113次阅读
TMS320VC5501 定点数字信号处理器