平板电脑与智能手机入门 X86与ARM
赵宇为 于 2012.12.12 00:11:00 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:08.55/94

2012年10月26日,微软Surface RT,一款使用ARM架构处理器,微软Windows RT操作系统的平板上市;同样在10月底,AMD表示会加大在ARM架构处理器上研发投资,当然,目前会定位于企业应用;同样在10月下旬,ARM公司财报显示三季度营收2.28亿美元,税前利润超过1亿美元,同比增长22%。而在另一面,10月23日,摩托罗拉宣布新一代Android智能手机会使用Atom处理器。在随后的11月里,业界越来越多声音表示,ARM处理器的时代来临,Intel IA架构[X86]前景不容乐观。

  • 什么是ARM?

    ARM公司,1990年11月成立于英国,全称Advanced RISC Machine,是苹果、Acorn集团、VLSI Technology的合资公司,随着2007年iPhone的发布,iOS、Android主导的智能手机爆炸式发展,ARM也随之达到了历史顶峰。

    ARM公司起源于1983年成立的Arcorn Computers Ltd,1985年推出第一代ARM1[ARM v1]处理器,1986年ARM2处理器量产,作为RISC架构的经典代表,被认为是硬件架构最为简单的32位处理器,在当年的表现已经有超过Intel 80286的效能。1991年,ARM6架构发布[ARMv3],苹果公司将其应用在Apple Newton PDA上,而ARM610也是1994年RISC与CISC PC大战中的明星型号。

  • 虽然在20世纪90年代以后,Intel为首的X86处理器成为了个人电脑的绝对主力,不过ARM处理器也并没有闲着。也许我们知道现在的智能手机使用的是ARM内核,在21世纪初几年里,ARM核心同样占有重要的地位,它几乎占领了所有手机的主控芯片,2006年“出货量”为20亿片,2010年为60亿。即便在Intel具有统治地位的个人与企业电脑硬件中,ARM也可以说无处不再。磁盘阵列卡,网络设备,如路由器等等都离不开ARM。而如今最流行的SSD固态硬盘的主控芯片,一般都由ARM和可编程逻辑芯片联合完成,它还成为衡量一个SSD方案好坏的重要条件。

    ARM从20世纪90年代至今,区别于Intel等常见半导体公司的模式让ARM的处理器技术遍地开花。ARM公司本身并不制造和销售处理器硬件产品,它是全球最大的半导体知识产权 (IP) 提供商,它将IP内核,例如Cortex A9授权给第三方半导体公司,包括苹果、TI、三星、Cirrus Logic等等很多公司都与ARM公司有不同形式的授权。

  • 在智能手机领域,ARMv7架构的Cortex内核成为了一个标志性转折的ARM处理器架构。目前在智能手机中使用的主流产品中,Cortex-A8[早期]、Cortex-A9、Cortex-A5均是常见主流产品,而下一代的Cortex-A15同样兼容ARMv7指令集。我们熟悉的一些智能手机的处理器,大多来自于ARM提供的Cortex IP Core授权。而高通的Snapdragon S2、S3的Scorpion架构、S4[不包括Play级]的Krait架构,苹果A6 Swift核心架构并不是使用ARM公司提供的IP Core内核产品,而是自己专门进行设计了ARM核心,并兼容ARMv7[-A]指令集。

    ARM处理器虽然与我们熟悉的Intel为首的X86处理器架构不同,并且完全互不兼容,但作为一款半导体产品和硬件系统的核心计算单元,它同样有核心工作频率,在高通Snapdragon S1上,ARM架构处理器首次达到了1GHz以上的工作频率,而目前主流智能手机中已经可以使用到双核心1GHz处理器。当然,和10-20年前的PC产品一样,主频并不能完全代表性能的高低,这还与处理器架构,操作系统有关。这些我们会在随后文章中进一步说明。

    为什么不是X86?

    什么是X86架构的CPU,简单的说,目前我们可以看到Intel和AMD两家公司推出的应用于PC中的处理器,均兼容X86架构。由于早期Intel的处理器以8086、80286、80586[Pentium,内部代号仍为586,后续代号仍使用P6架构命名方式]方式命名,所以我们习惯称之为X86架构。而Intel官方已经将X86架构统一命名为IA架构,即Intel Architecture,这在2007年酷睿2产品发布后被广泛宣传,表明了Intel从上至下全部使用“X86”架构的决心。

    为什么这么说?Intel原本在21世纪初,也推出过ARM架构的产品Xscale,这是一个基于ARMv5架构的处理器,与当时主流ARM相比,Xscale的主频更高,性能表现并不差,在所有ARM处理器中,无论知名度还是性能都名列前茅。而或许是Atom、酷睿等架构更有把握,2006年,Intel将Xscale出售于Marvel公司,这离iPhone发布仅差1年,离ARM达到1GHz频率仅差2年。

  • 既然放弃了ARM,那为什么Intel没有一款合适的处理器应用在智能手机上?最为明显的一个答案是目前IA架构的处理器,迟迟不能满足智能移动设备对能耗与性能的平衡需求,而智能手机的发展又是如此迅速。虽然,我们已经开始看到有使用Intel Atom处理器的手机推出,它的功耗表现也不错,但这与Intel一直以来的业界领袖位置相差很远。

  • Intel Atom[中文名 凌动]处理器,大家也许不会陌生,Atom源自于1999年,Intel基于P6核心架构的处理器,在2004年正式确认这款基于P6架构的简化版处理器。在2007年发布后,这款低功耗的处理器迅速的创造出“上网本”这样的新型PC产品,但如果你是上网本的用户,在今天应该会抱怨它的性能是如何无法适应一些主流的引用,甚至网页浏览都有些费劲。而我们在2008年参加Intel Research Day时,Intel甚至也没有将Atom产品列入“智能手机”应用行列,而Intel Research Day,其实是一个Intel向业界展示5-10年后Intel研发项目的重要会议。

    我们专门查了在2008年Intel Research Day上报告,Intel虽然表示低功耗处理器配合移动互联网应用将带来极大的需求增长,但Atom按照计划仍然是主要定位于MID[Mobile Internet Device]设备,也许,Intel认为MID也包括手机?其实在Atom发布、上网本火爆的那两年,大家对MID讨论很多,但Intel的Atom始终无法达到令人满意的性能与能耗的平衡。

  • 2012年1月,美国拉斯维加斯CES展会,英特尔发布应用于智能手机的凌动Z2460处理器,正式宣布X86架构的处理器产品进入智能手机领域。而一同发布的三款使用Z2460芯片的手机包括联想K800、英国Organge的Santa Clara和印度LAVA的Xolo X900。这也是目前仅有的三款正在销售的使用Intel处理器的Android智能手机。2012年3月,巴塞罗那MWC2012展会,Intel又追加发布了两款应用于智能手机的凌动处理器。分别比Z2460更低端的Z2000和更高端的Z2580。这样,Intel三款处理器分别面对不同的智能手机市场。Z2000,面对千元级以下入门级智能手机市场,针对的是ARM11、Cortex-A5 ARM处理器的产品,而Z2460面向的是目前主流Cortex-A9双核心 ARM对应的智能手机产品;而Z2580将来将定位于与四核心的Cortex-A15竞争

  • 无论是K800的受冷遇,还是摩托罗拉最新手机MT788的定位,我们可以看到,即便是Intel现在能拿出最好的产品也不过是2000元级别的手机。在《Lenovo 联想 乐Phone K800 智能手机体验报告 Intel Atom Z2460体验》[作者:赵宇为 ] 一文中,我们可以看到K800上的Z2460处理器虽然在理论性能上可以与Snapdragon S3级别的处理器抗衡,但这并不代表X86处理器在Android系统上一定有使用Snapdragon S3处理器的Android手机一样的应用体验,而兼容性问题就更为麻烦。

    ARM、X86与操作系统

    对于一套完整的系统,CPU往往决定了硬件的核心架构,它为软件平台提供了一个标准,而更为重要的是软件操作系统。作为普通消费者,往往以硬件的工作主频判断系统性能,但却不能忽略这是否在同样的操作系统平台上进行的对比。正如前文所说,虽然微软的ARM版Windows 8和Surface RT现在没有成为业界领袖级产品,但这说明微软对Intel X86架构低功耗处理器失望的态度。虽然Surface Pro仍然会使用传统的Intel处理器,但并不是低功耗的ATOM,而是偏重性能的酷睿。

  • 硬件中的CPU和软件操作系统,决定了一套系统的应用环境和应用生态。我们虽然看到Intel Atom处理器也可以运行Android操作系统,而由于Android操作系统目前基于虚拟机架构让它仍有一部分不错的兼容性,但在Android下的X86失去了Windows+Intel X86处理器的意义。关于操作系统对应用平台的影响,我们会在随后的文章中专门说明。

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