平板電腦主控芯片方案介紹

自從蘋果iPad平板電腦上市后，一石激起千層浪，傳統(tǒng)數(shù)碼廠商和一些手工作坊紛紛推出自己的產(chǎn)品，致使如今的平板電腦市場魚龍混雜、良莠不齊，相似的外觀，相似的操作系統(tǒng)，但性能卻相差甚遠(yuǎn)。一臺平板電腦，無論它的外觀如何靚麗，系統(tǒng)版本如何前衛(wèi)，如果沒有強(qiáng)大硬件基礎(chǔ)的支持，依然發(fā)揮不出它該有的優(yōu)勢。主控芯片（SOC）作為硬件系統(tǒng)的心臟部分，在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)算過程中起著至關(guān)重要的作用。造成平板電腦差異化的因素很多，本文就平板電腦所采用的主控芯片方案進(jìn)行分析，供選購平板電腦時(shí)參考。

平板電腦分為傳統(tǒng)平板電腦和新一代平板電腦，傳統(tǒng)平板電腦是由微軟提出的，是指能夠安裝x86版本的Windows系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)或Mac OS系統(tǒng)的PC機(jī)；新一代平板電腦大多采用ARM架構(gòu)，這樣就可避開能耗高的問題，在續(xù)航和散熱方面有了很大改進(jìn)。同時(shí)，新一代平板電腦大部分搭載i0S，Android，webOS或者BlackBerryTablet OS系統(tǒng)，在界面交互性上較出色的/卓越的/優(yōu)異的/杰出的，能大幅增加用戶的體驗(yàn)感。ARM （Advanced RISCMachines）是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。用于平板電腦的ARM架構(gòu)有多類，且每類又有多種具體方案，具體情況見表1。

一、ARMv5架構(gòu)方案
該方案的代表是ARM9核心。ARM9核心擁有成熟的生產(chǎn)技術(shù)，較小的核心面積帶來的較低成本，大約提供約1.1DMIPS/MHz的性能。該核心相對比較省電，但難以達(dá)到更高的頻率，因此整體效能有限。
提示：DMIPS全稱叫DhrystoneMIPS， D是Dhrystone的縮寫，表示測整數(shù)計(jì)算能力；MIPS是MillionInstructions executed Per Second的縮寫，表示每秒百萬條指令的意思，該參數(shù)是表示用來計(jì)算系統(tǒng)的處理能力。
ARM9核心的代表方案有：威盛WM8505/WM8505 ＋、瑞芯微RK2808、瑞芯微RK2818等，下面分別介紹。
1．威盛WM8505/WM8505＋

威盛VIA WM8505方案采用ARM9核心，基于65nm制作工藝，頻率達(dá)到300MHz，搭配DDR2128MB RAM。威盛WM8505＋是超頻到400MHz的方案，也有廠商虛標(biāo)到533MHz，搭配256MB DDR2內(nèi)存，如圖1所示。

威盛WM8505/WM8505＋是最廉價(jià)的Android方案之一，搭配Android 1.6系統(tǒng)。該方案只支持JPEG硬解碼方式，無3D加速技術(shù)。WM8505＋作為WM8505的超頻版本，發(fā)熱量較大。
小結(jié)：這兩種方案的視頻解碼能力都很弱，無法當(dāng)作MP4使用，高清顯示能力更是可想而知。
代表機(jī)型：山寨VIA、國美飛觸1代等。
2．瑞芯微RK2808方案

瑞芯微RK2808方案采用ARM9核心，基于65nm制作工藝，頻率為600MHz，搭配128MBSDRAM內(nèi)存，如圖2所示。

該方案支持Android 1.5系統(tǒng)，無3D加速技術(shù)，擁有550MHz的Ceva MM2000獨(dú)立DSP硬***，能夠硬解RV、H.264、VC-1、H.263、MPEG4等編碼格式，最高支持到720P，其中H.264只能到2Mbps的碼率，VC-1只能保證480P格式信號流暢。
小結(jié)：該方案是上市較早的芯片方案之一，雖然600MHz的ARMS核心性能偏弱，但系統(tǒng)的優(yōu)化不錯(cuò)，搭配Android 1.5系統(tǒng)也比較穩(wěn)定流暢，對于普通網(wǎng)頁瀏覽來說問題不大，但是遇到圖片稍多的網(wǎng)頁時(shí)，施動過程中就會有阻塞感。
瑞芯微RK2808采用SDRAM內(nèi)存，比起DDR2內(nèi)存要差一些。另外，它最高支持128MB RAM的特性也決定了它很難支持Android2.0以上的系統(tǒng)。此外，無3D加速技術(shù)也注定了與Android 2.1以上的動態(tài)桌面和華麗特效無緣，同時(shí)也無法運(yùn)行需要3D加速技術(shù)的游戲。
值得一提的，對于該方案，部分商家以“720P流暢播放”為嚎頭進(jìn)行宣傳，實(shí)際上該方案的產(chǎn)品并不能支持全部的720P視頻流暢播放，部分視頻會有延遲或卡頓現(xiàn)象。另外，還有的廠商把550MH：的DSP***和600MHz的ARM核心加在一起，以“1.2G處理器”為嚎頭宣傳，這實(shí)為誤導(dǎo)消費(fèi)者。
代表機(jī)型：藍(lán)魔W7、愛可視7HT、本易M1等。
3．瑞芯微RK2818

瑞芯微RK2818方案采用ARM9核心，基于65nm制作工藝，頻率為624MHz，搭配256MBDDR2內(nèi)存，同時(shí)配備了600MHz的Ceva MM2000獨(dú)立DSP硬***，如圖3所示。該方案支持Android 2.1系統(tǒng)，并且在電容屏產(chǎn)品上可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸功能。

視頻性能：支持RV、H.264、VC-1、H.263、MPEG4等編碼格式，最高支持720P。相同的DSP***注定了RK2818的視頻能力與前代RK2808完全一樣，性能不高。
3D性能：瑞芯微RK2818的3D部分使用的Android Pixelflinger渲染器，這是一個(gè)軟件渲染器，通過ARM核心來渲染3D畫面，因此速度比較慢，只能玩一些簡單的3D游戲，對于復(fù)雜的3D游戲來說，卡頻現(xiàn)象明顯，實(shí)用性不高。
小結(jié)：瑞芯微RK2818改進(jìn)了內(nèi)存控制器，支持DDR2顆粒，因此性能上會有一定程度的提升，加上內(nèi)存容量增加明顯，因此瑞芯微RK2818在系統(tǒng)響應(yīng)、網(wǎng)頁瀏覽和文檔閱讀性能方面都有明顯的提升。
另外，瑞芯微RK2818通過了Adobe的PDF認(rèn)證，使用自帶的閱讀器閱讀PDF文件時(shí)速度很快，只是功能稍顯單調(diào)。同時(shí)，RK2818的DSP具有可編程性，經(jīng)過進(jìn)一步開發(fā)可支持3D視頻、人臉識別等功能。
雖然瑞芯微RK2818在視頻和游戲方面提升不是很明顯，但是由于擴(kuò)大了內(nèi)存容量，在上網(wǎng)以及閱讀等體驗(yàn)上，相比RK2808有了不小的進(jìn)步。
代表機(jī)型：藍(lán)魔W9、藍(lán)魔W11、原道N6、臺電T720等。
二、ARMv6架構(gòu)
ARMv6架構(gòu)的代表是ARM 11核心。ARMl 1核心系列微處理器是ARM公司近年推出的新一代RISC處理器，它能提供約1.2DMIPS/MHz的性能，加長的管線可以達(dá)到更高的頻率（1 GHz ）。與采用ARMv4架構(gòu)的ARM9相比，ARMl 1的性能更強(qiáng)，但功耗增加也比較顯著。ARM11核心的代表方案有Telechips TCC8902和盈方微IMAPX200。
1.Telechips TCC8902

Telechips是韓國的一家芯片研發(fā)公司。Telechips TCC8902方案采用ARMl 1核心，基于65nm制作工藝，頻率達(dá)到650MHz～800MHz，搭配256MB DDR2內(nèi)存，如圖4所示。該方案支持Android 2.1系統(tǒng)。

視頻性能：Telechips TCC8902擁有獨(dú)立的視頻子系統(tǒng)ARM Mali-VE6，基于硬解碼方式，可支持RV、H.264、VC-1、H.263、MPEG4等視頻格式，最高可達(dá)1080P，且能保證1080P流暢播放。
3D性能：Telechips TCC8902擁有“ARM Mali-200"3D加速渲染器，支持OPENGL ES2.0/1.1、OPENVG。
小結(jié)：Telechips TCC8902支持Android 2.1系統(tǒng)，性能處于主流水平，能夠應(yīng)付大部分應(yīng)用要求。TCC8902雖然擁有3D加速技術(shù)，但由于驅(qū)動不夠完善，未能將“ARM Mali-200”的實(shí)力發(fā)揮出來。視頻播放是TCC8902的強(qiáng)項(xiàng)，TCC8902支持多格式的1080P，也真正做到了1080P流暢播放。值得一提的是，“多格式的1080P'，并非所有的1080P都能播放，有的1080P視頻會出現(xiàn)延遲甚至卡頓，不過對于720P來說沒有任何問題。相比上面的幾種方案，TCC8902的視頻能力已經(jīng)非常出色。瀏覽網(wǎng)頁時(shí)，ARM11的處理能力對于帶有圖片的復(fù)雜網(wǎng)頁依舊不夠，施動并不流暢。總體來說，Telechips TCC8902是現(xiàn)階段比較不錯(cuò)的方案之一。
代表機(jī)型：樂天派GPad701、智器V系列、酷比U6、山寨平板等。
2．盈方微IMAPX200

盈方微IMAPX200方案采用ARM 11核心，基于65nm制作工藝，頻率達(dá)到了1 GHz，搭配256MBDDR2內(nèi)存，如圖5所示。該方案支持Android 2.1系統(tǒng)。

視頻性能：盈方微IMAPX200擁有獨(dú)立的On2 Hantro 8190視頻子系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于硬解碼方式，可支持RV、H.264、VC -1、H.263、MPEG4、 VP6等視頻格式，最高可達(dá)1080P。
3D性能：盈方微IMAPX200擁有“VIVANTE GC600”3D加速渲染器，該渲染器采用統(tǒng)一的IMR渲染架構(gòu)，支持OPENGL ES2.0/1.1、OPENVG。
小結(jié)：盈方微IMAPX200產(chǎn)品上市時(shí)間較晚，系統(tǒng)驅(qū)動還不是很完善，在播放1080P高清視頻時(shí)會有掉幀現(xiàn)象。另外，盈方微IMAPX200整體功耗偏大，散熱效果較為一般。
代表機(jī)型：卓尼斯ZT-180、國美飛觸2代等。
值得一提的是，卓尼斯ZT-180機(jī)在上市之初，廠商稱其采用的是A8核心處理器，引起不小轟動，后經(jīng)證實(shí)該機(jī)依然采用ARM11核心，其真正面目是盈方微IMAPX200方案，不過其頻率升到了1 GHz，理論上能達(dá)到Cortex-A8500MHz～600MHz的水平，相對來說也算不錯(cuò)。
三、ARMv7架構(gòu)
ARMv7架構(gòu)采用Cortex指令集系列核心，而Cortex指令集系列核心又可分為高通Scorpion核心、Cortex A8核心、三星Hummingbird核心、Cortex A9核心。
1．高通Scorpion核心

該核心的代表處理器方案是高通Snapdragon QSD8250，如圖6所示。該方案用1 GHz Scorpion核心，基于65nm制作工藝，搭配256/512MB mDDR內(nèi)存，支持Android2.1操作系統(tǒng)。

視頻性能：SnapdragonQSD8250擁有獨(dú)立的視頻子系統(tǒng)—高通QDSP6000，支持720PH.264視頻，但實(shí)際應(yīng)用中，只有480P、H.264流暢，通過軟件解碼能勉強(qiáng)支持多格式480P使之流暢。
3D性能：Snapdragon QSD8250擁有“Adreno 200 （AMD Z430）”3D加速渲染器，該渲染器采用統(tǒng)一的IMR渲染架構(gòu)，支持OPENGLES2.0/1.1與OPENVG功能。
小結(jié)：高通Snapdragon QSD8250是最早面世的1 GHz芯片之一，性能較為強(qiáng)勁，瀏覽網(wǎng)頁非常流暢。該芯片集成的Adreno 200雖不是很強(qiáng)大，但在游戲方面表現(xiàn)還算不錯(cuò)。視頻方面，高通SnapdragonQSD8250表現(xiàn)不是很出色，最高支持到720P，但實(shí)際只能保證480P流暢，當(dāng)遇到高碼率的片段時(shí)依然會出現(xiàn)掉幀甚至卡頓現(xiàn)象。另外，高通的芯片技術(shù)掌握在該廠手中，專利費(fèi)較貴，因此使用該方案的產(chǎn)品價(jià)格也不算便宜。
代表機(jī)型：戴爾Mini 5 （Streak）。
2.Cortex-A8核心：
ARM Cortex-A8處理器是靠前款基于ARMv7架構(gòu)的應(yīng)用處理器，處理器的速率可以在600MHz-1 GHz的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，性能大概是同頻率ARM 11的2～3倍。Cortex-A8標(biāo)配 Neon單元（增強(qiáng)性SIMD擴(kuò)展），通過SIMD指令集大大加強(qiáng)浮點(diǎn)性能，可以實(shí)現(xiàn)不少DSP（數(shù)字信號處理）功能。
由于高昂的授權(quán)費(fèi)用和較大的核心面積，使得Cortex-A8 SOC（系統(tǒng)級芯片）的成本相對較高，多出現(xiàn)在中高端產(chǎn)品中。
Cortex-A8核心的代表處理器方案有德州儀器OMAP3430/3530、德州儀器OMAP3630/3640、飛思卡爾i.MX515等。
（1）德州儀器OMAP3430/3530

德州儀器OMAP3430/3530采用A8核心，如圖7所示，基于65nm制作工藝，頻率達(dá)到550MHz720MHz、搭配256MB mDDR內(nèi)存，支持Android 2.1以上操作系統(tǒng)。

視頻性能：德州儀器OMAP3430/3530搭載基于C64x＋DSP的IVA2＋視頻子系統(tǒng)，頻率為430MHz。DSP C64x＋表現(xiàn)較為強(qiáng)勁，不過只有愛可視公司對它進(jìn)行了進(jìn)一步開發(fā)，表現(xiàn)還算不錯(cuò)，勉強(qiáng)支持720P。對于其他廠商，只能像高通的QSD8250一樣，通過軟件解碼并配合處理器超頻后，能夠勉強(qiáng)支持多格式480P視頻流暢播放，高碼率時(shí)依然會有掉幀和卡頓現(xiàn)象。
3D性能：德州儀器OMAP3430/3530擁有“PowerVRSGX530”3D加速渲染器。該渲染器采用統(tǒng)一的TBR渲染架構(gòu)，支持OPENGL ES2.0/1.1與OPENVGOPowerVR SGX530的整體表現(xiàn)不錯(cuò)，它的實(shí)際表現(xiàn)比高通的Adreno200更加出色。
小結(jié)：德州儀器OMAP3430/3530同樣是一款經(jīng)典的處理器芯片，在OMAP3430超頻至800MHz時(shí)，其性能達(dá)到1 GHz的SnapdragonQSD8250的水平（TI官方測試得分）。不過在同頻工作下．，它比Snapdragon要耗電（1 GHz的Snapdragon的Scorpion核心耗電與600MHz的TI Cortex-A8接近）。
代表機(jī)型：愛可視50
（2）德州儀器OMAP3630/3640

德州儀器OMAP3630/3640同樣采用A8核心，如圖8所示，基于45nm制作工藝，頻率達(dá)到了1 GHz-1.2GHz，搭配256MB DDR2內(nèi)存，支持Android 2.1以上操作系統(tǒng)。

視頻性能、3D性能與ON AP3430/3530相同。
小結(jié)：德州儀器OMAP3630/3640采用45nm制作工藝，頻率有了很大提升，性能進(jìn)一步加強(qiáng)。由于采用了全新的DDR2內(nèi)存，它的3D性能也得以完全釋放，理論性能達(dá)到OMAP3430的2倍。
代表機(jī)型：愛可視發(fā)布的一系列新機(jī)。
（3）飛思卡爾i.MX515
飛思卡爾半導(dǎo)體（原摩托羅拉半導(dǎo)體部）是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，生產(chǎn)嵌入式處理產(chǎn)品和連接產(chǎn)品。

飛思卡爾i.MX515采用A8核心，如圖9所示，基于65nm制作工藝，頻率達(dá)到800MHz/ 1 GHz，搭配256/512MB DDR2內(nèi)存，支持Android 2.2操作系統(tǒng)。

視頻性能：飛思卡爾i.MX515擁有獨(dú)立的硬解視頻子系統(tǒng)，支持H.264、VC -1、MPEG4、RV等視頻格式，最高到720P。

3D性能：飛思卡爾i.MX515和高通Snapdragon QSD8250一樣，擁有“Adreno 200 （AMD Z430） ”3D加速渲染器，該渲染器采用統(tǒng)一的IMR渲染架構(gòu)，支持OPENGLES2.0/1.1與OPENVG功能。
小結(jié)：飛思卡爾i.MX515是最近呼聲頗高的芯片之一，它采用了Cortex-A8內(nèi)核，具有與高通Snapdragon類似的性能，網(wǎng)絡(luò)瀏覽、文檔閱讀等日常應(yīng)用自然不在話下。由于采用DDR2內(nèi)存，獲得了更大的帶寬，3D性能有了進(jìn)一步提升。視頻方面，對于RM、 RMVB格式，只能通過軟解實(shí)現(xiàn)，但多格式的720P解碼能力還是很不錯(cuò)的。
代表機(jī)型：山寨i.mx515。
3．三星Hummingbird核心
三星Hummingbird核心是三星聯(lián)合蘋果在Cortex-A8的基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列的改進(jìn)而得到的一種Cortex-A8加強(qiáng)版核心。此處將其獨(dú)立出來，是因?yàn)樾薷暮蟮暮诵倪\(yùn)行更快，并且集成了全新的GPU核心，3D性能得到全面增強(qiáng)。Hummingbird核心的代表處理器方案有：三星S5PC110/S5PV210和蘋果A4。
（1）三星S5PC 110/S5PV210
三星S5PC110/S5PV210采用優(yōu)化的Cortex -A8核心（即Hummin沙ird核心），如圖10所示，基于全新45nm制作工藝，頻率達(dá)到了1 GHz，并內(nèi)置512kB L2緩存，搭配512MB DDR2內(nèi)存，支持Android 2.1以上操作系統(tǒng)。

視頻性能：三星S5PC110/S5PV210擁有獨(dú)立的硬解視頻子系統(tǒng)PowerVR VXD370，支持H.264、VC-1、MPEG4等視頻格式，最高到1080P。值得一提的是，三星S5PC110并不支持RMVB的硬件解碼，只能通過軟解實(shí)現(xiàn)480P。
3D性能：三星S5PC110/S5PV210擁有“PowerVR SGX540"3D加速渲染器，該渲染器采用統(tǒng)一的TBR渲染架構(gòu)，支持OPENGLES2.0/1.1與OPENVG。
小結(jié)：三星S5PV210和S5PC110的區(qū)別在于封裝方式，本質(zhì)并無太多變化。前者封裝尺寸較大，適用于平板和上網(wǎng)本，后者是小尺寸封裝，適用于手機(jī)。
三星S5PC110/S5PV210可以說是目前最強(qiáng)的ARMv7架構(gòu)芯片之一，它配置了512 kB的L2緩存，是其他Cortex-A8處理器的兩倍，并且加入了強(qiáng)勁的SGX540顯示核心，實(shí)測性能領(lǐng)先其他Cortex-A8產(chǎn)品1倍以上，處理游戲的性能非常出色的/卓越的/優(yōu)異的/杰出的。
代表機(jī)型：三星Galaxy Tab.
（2）蘋果（Apple ）A4
蘋果A4與三星S5PC110的核心布局基本相似，如圖11所示，但蘋果A4對系統(tǒng)進(jìn)行很大幅度的優(yōu)化，拆去iPhone4或iPad不需要的模塊，同時(shí)加大二級緩存，以提高性能。

在視頻方面，蘋果A4將負(fù)責(zé)視頻硬解的VXD370換成了VXD375，只能通過軟解支持720P的H.264 、MP4格式解碼；在3D方面，將三星S5PC110的PowerVRSGX540換成SGX535、 3D性能稍有降低。另外，蘋果A4配備了640kB的L2緩存，相比三星S5PC110有所提升。
代表機(jī)型：蘋果Tad.
3.Cortex A9核心
Cortex -A9核心是在Cortex -A8的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得到，Cortex-A9處理器能與其他Cortex系列處理器以及廣受歡迎的ARMMPCore技術(shù)兼容，效能提升到2.5DMIPS/MHz。同時(shí)Cortex -A9處理器普遍采用對稱雙核心配置，兩個(gè)相同的核心共享1MB的L2緩存，總體性能達(dá)到了Cortex-A8的2倍以上，性能十分強(qiáng)勁。
Cortex-A9多核處理器是首款結(jié)合了Cortex應(yīng)用級架構(gòu)以及用于可擴(kuò)展性能的多處理能力的ARM處理器。
值得注意的是，在Cortex-A9中，增強(qiáng)性SIMD擴(kuò)展（Neon單元）不再是標(biāo)準(zhǔn)配置，廠商可以選擇傳統(tǒng)的VFP單元，以換取功耗和核心面積的優(yōu)化。
Cortex-A9核心的代表處理器方案是NVIDIA Tegra2。該方案采用Cortex-A9雙核心設(shè)計(jì)，如圖12所示，基于全新40nm制作工藝，頻率達(dá)到了1 GHz，搭配512M/1GBDDR2內(nèi)存，支持Android 2.2以上操作系統(tǒng)。

視頻性能：NVIDIA Tegra2擁有獨(dú)立的硬解視頻子系統(tǒng)，支持H.264、 VC-1、MPEG4等視頻格式，最高到1080P。雖然NVIDIA Tegra2沒有提供對RMVB的硬解支持，但可依靠雙核A9進(jìn)行軟解。
3D性能：NVIDIA Tegra2擁有“GeForce ULV”3D加速渲染器，支持OPENGL ES2.0/1.1與OPENVG。由于32bit DDR2內(nèi)存所能提供的內(nèi)存帶寬有限，一定程度上限制了NVIDIA Tegra2內(nèi)置圖形處理核心的發(fā)揮，因此它與Hummingbird的SGX540基本處于同一水平。盡管如此，其3D性能還是處于量產(chǎn)系統(tǒng)級芯片中的頂尖水平。
小結(jié)二NVIDIA Tegra2采用Cortex-A9雙核心，幾乎達(dá)到了Cortex-A8的2倍性能，面對Android應(yīng)用基本都無問題。另外，Tegra2集成了專門的音頻解碼模塊，以最大限度地釋放芯片的其他性能，并降低功耗?？傮w看來，NVIDIA Tegra2應(yīng)屬當(dāng)今平板電腦界的芯片佼佼者。
代表機(jī)型：萬利達(dá)Zpad、東芝Folio 100等。