原创 主流手机CPU的演进（总结自sina新闻）

   随着智能手机越来越普及，消费者在选购手机的时候也越来越理性化，除了关心价格和外观之外，手机的性能也成为了人们最关心的因素，大家都知道， 处理器是影响手机性能的最关键的因素，像德州仪器、高通、英伟达以及三星等主流的处理器厂商，大家都已经耳熟能详。但是很多人并不知道，其实它们采用的都 是同一个架构——ARM架构，实际上，处理器采用的架构才是影响处理器性能的关键因素。 英特尔当年发布凌动atom系列CPU，性能强劲，可惜功耗上并不乐观，主要应用于上网本上，在平板和智能手机上显得无力，就不提了。

   ARM(Advanced RISC Machine的缩写)架构，被称作进阶精简指令集机器，是一个32位精简指令集(RISC)处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于低成本、高效能、低耗电的特性，ARM处理器非常适用于移动通讯领域。

   ARM9系列于1997年问世，ARM9处理器系列包括ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM968E-S处理器。

　　ARM926EJ-S™ 处理器具有一个采用Jazelle®技术的增强型32位RISC CPU、灵活的大小指令和数据高速缓存、紧密耦合内存(TCM)接口和内存管理单元(MMU)。它还提供单独指令和数据AMBA®AHB™ 接口，适合基于多层AHB的系统。ARM926EJ-S处理器可执行ARMv5TEJ指令集，其中包括功能得到增强的16 x 32位乘法器，可进行单周期MAC运算，以及16位定点DSP指令，可增强多个信号处理应用程序的性能并支持 Thumb® 技术。

    德州仪器 OMAP1系列处理器、高通MSM6***系列处理器以及飞思卡尔、恩智浦半导体等都采用了ARM926EJ-S内核。智能手机当中，诺基亚的大部分Symbian S60系统的智能手机，索尼爱立信K系列以及Walkman系列音乐手机，以及明基西门子和LG部分手机都采用了ARM926EJ-S内核。

   OMAP 1710是一款采用ARM926EJ-S内核的处理器，也是TI公司第一款采用90纳米制程的处理器，制程的减小也就意味着工作电压的下 降，OMAP1710已经可以在1.05—1.3V之间动态调整，而普通待机状态下的耗电量仅为10mAh，在当时来说，可谓节能高手。OMAP1710 最大工作频率可以达到220MHz，一级缓存已经提升为32KB。这样的性能在当时来说是相当强大的，当年诺基亚大部分智能手机都是采用的这颗核心，这些 手机包括：诺基亚6630、6680、6681、E50、E60、E61、E62、E65、E70、N70、N71、N72、N73、N80、N90、 N91、N92以及三星的SGH-i600、SGH-i607等，不过现在这样的性能已经明显过时了。

  XScale处理器主要用于掌上电脑等便携设备，它是Intel公司始于ARM v5TE处理器发展的产品，2006年6月，Intel将其通信及应用处理器业务出售给Marvell公司（intel也有失策的时候）。Xscale处理器将Intel处理器技术和 ARM体系结构融为一体，致力于为手提式通信和消费电子类设备提供理想的解决方案。并提供全性能、高性价比、低功耗的解决方案，支持16位Thumb指令 和集成数字信号处理(DSP)指令。目前XScale的系列包括：PXA210(代号Sabinal)/PXA25x(代号Cotulla)， PXA26x与PXA27x(代号Bulverde)。其中主要用于智能手机种的处理器为PXA27x。PXA27x最高可达624MHz，采用该处理器的产品主要有HTC Universal、摩托罗拉E680系列、Rokr E2、Rokr E2、Zaurus SL-C1000、3000、3100、3200、Dell Axim x30、x50和 x51系列等。

　　PXA3xx最高可达806GHz，代表机型：Samsung Omnia, Samsung SGH-i780。

　　PXA900代表机型：Blackberry 8700, Blackberry Pearl (8100)

   ARM1136J－S发布于2003年，是针对高性能和高能效的应用而设计的。ARM1136J－S是第一个执行ARMv6架构指令的处理器， 它集成了一条具有独立的load-store和算术流水线的8级流水线。ARMv6指令包含了针对媒体处理的单指令多数据流(SIMD)扩展，采用特殊的 设计以改善视频处理性能。ARM1136JF－S就是为了进行快速浮点运算，而在ARM1136J－S增加了向量浮点单元。德州仪器OMAP2系列处理器采用了ARM1136架构，其中TI OMAP 2420能管理130—400万像素的摄头和QVGA(240×320)分辨率的屏幕，支持蓝牙、红外和高速USB传输，兼容A-GPS定位功能，可利用 WLAN功能无线上网，支持第三方SD、MMC存储卡扩展，并可使用SD I/O设备，能处理400万甚至更高像素的静态图片，能够记录30帧/秒的VGA(640×480)像素动态有声视频文件，能提供接近Hi-Fi级的3D 环绕音效，支持TV-OUT输出功能，每秒可以计算200万个多边形。代表产品为诺基亚N82、N93、N95等。

    高通骁龙Snapdragon S1是针对当今大众市场的智能手机所开发的处理器，该处理器运算速度最高可达1GHz主频，是全球首款达到1GHz主频的移动单核产品。采用了65nm工 艺并集成Adreno 200图形处理器(GPU)，采用ARM11架构的处理器型号MSM7627/7227(主频为600-800MHz)和MSM7625/7225(主频 为528MHz)。

   Tegra APX 2500芯片(英伟达公司的，好像是)的制程是65纳米，核心频率750MHz，并集成256KB的L2缓存。芯片亦内建GeForce核心，支持OpenGL ES 2.0和Direct3D Mobile标准。APX 2500属于ARM 11 MPCore架构，其低耗电设计，使手提电话可以长时间播放音乐或高清影片。此外，它支持720p的MPEG-4与H.264/MPEG-4 AVC的解码。输出方面，它支持HDMI 1.2和双显示输出。之后推出的Tegra APX 2600在APX 2500基础上增强了对NAND闪存的支持。2009年微软推出的Zune HD中使用了Tegra APX 2600芯片。

　　Tegra 600和Tegra 650两款型号，整合ARM 11 MP Core、影音处理器，Tegra 600支持720p H.264和VC-1影片解码，Tegra 650更支持1080p影片解码。该系列目前已停产。

    ARM公司在经典处理器ARM11以后的产品改用Cortex命名，并分成A、R和M三类，旨在为各种不同的市场提供服务。

　　Cortex系列属于ARMv7架构，这是ARM公司最新的指令集架构。ARMv7架构定义了三大分工明确的系列：“A”系列面向尖端的基于 虚拟内存的操作系统和用户应用；“R”系列针对实时系统；“M”系列对微控制器。由于应用领域不同，基于v7架构的Cortex处理器系列所采用的技术也 不相同，基于v7A的称为Cortex-A系列，基于v7R的称为Cortex-R系列，基于v7M的称为Cortex-M系列。

     Cortex-A5是Cortex-A家族中最低端的，其特点是功耗较低，单位功耗的效能很高，性能优于ARM9和ARM11，适合应用在千元级的低端产品市场。高通骁龙S1部分处理器采用了Cortex-A5架构，其中MSM7627A/7227A(主频为0.8-1.0GHz)和MSM7625A/7225A(主频为0.6-0.8GHz)。

    ARM Cortex-A8处理器是第一款基于ARMv7架构的应用处理器，Cortex-A8处理器的速率可以在600MHz到超过1GHz的范围内调节，能够 满足那些需要工作在300mW以下的功耗优化的移动设备的要求；以及满足那些需要2000 Dhrystone MIPS的性能优化的消费类应用的要求。

　　Cortex-A8处理器是ARM的第一款超标量处理器，具有提高代码密度和性能的技术，用于多媒体和信号处理的NEON™技术，以及用于高效地支持预编译和即时编译Java及其他字节码语言的Jazelle®运行时间编译目标(RCT)技术。TI OMAP3系列处理器采用了ARM Cortex-A8架构，可提供比基于ARM 11的处理器多至三倍的性能增益，同时使得3G手持终端具有可与笔记本电脑媲美的生产力以及先进的娱乐功能。作为业界第一个将采用65nm CMOS工艺设计的应用处理器，OMAP 3430在降低内核电压并增加了降低功耗的特性的同时比以前的OMAP处理器系列具有更高的工作频率。OMAP 3430的代表产品为摩托罗拉里程碑、XT711、三星I8910、诺基亚N900、palm pre等。可以运行在800MHz的处理器OMAP 3440的代表产品则为摩托罗拉XT720，Archos 5等。OMAP 36x系列同样采用了ARM Cortex-A8架构，不过应用了更先进的45纳米制造工艺，其中OMAP 3630主频720MHz，OMAP 3640主频1GHz。集成了PowerVR SGX530 GPU。德州仪器OMAP 36x系列的代表产品有摩托罗拉Droid X、Droid 2/里程碑2、Defy/ME525、Defy+，Archos 7，诺基亚N9等。

   Scorpion(天蝎座)是高通自家设计的基于Cortex-A8架构的处理器架构，并使用ARM v7的指令集，具备了13阶load/store管线，还有两个整数处理管线，目标时脉是设定在1GHz。至于Scorpion中的SIMD资料路径，不 用时可关掉一半，效能会好一些。目前已有HTC Desire、HTC HD2、Sony Ericsson X10、Acer Liquid加入Snapdragon阵营。Dell的平板电脑Stream采用第一代Snapdragon。第二代Snapdragon芯片制程从65 纳米进入45纳米，时脉也从1GHz提升至1.3GHz。高通骁龙Snapdragon S2全部采用45nm工艺制程，主频提升至1.4GHz，集成Adreno205 GPU，支持HSPA+高速网络，以及支持720p高清视频播放。并且功耗相比第一代处理器降低30%。

　　高通骁龙Snapdragon S2是针对高端单核智能手机而设计的。其特点在于拥有最新设计和优化的多媒体子系统。整体性能以及电源管理能力上都有了很大的提升。

　　MSM8655/8255为1-1.4GHz的Scorpion处理器，用于高端单核智能手机。代表机型：索尼爱立信LT18i和HTC Desire S。

　MSM7630/7230为0.8GHz的Scorpion处理器，虽然频率不高，但由于采用了新的工艺和设计，性能上比第一代1GHz的处理器性能更强。代表机型：华为U8800。高通骁龙Snapdragon S3为1.2-1.5GHz双核Scorpion处理器，依然采用了45nm工艺，由于采用异步的处理方式，在能耗方面比其他的双核处理器会有比较明显的优势。

　　MSM8660/8260采用了双核Scorpion处理器，主频1.2-1.5GHz。用于高端双核智能手机，代表机型HTC Sensation和小米手机。

 三星蜂鸟hummingbird核心同样是在cortex-A8基础上，进行修改增强的一款核心，采用这款核心的代表产品便是三星 S5PC110/S5PV210苹果A4核心。而hummingbird核心也正是三星和苹果合作研发而来。在实测性能上，较其它普通A8核心的CPU 相比，拥有了成倍的增长。

   三星S5PC110/S5PV210可以说是世界上最强的cortex-A8架构方案芯片，它在原cortex-A8的基础上，进行了大幅度 的优化，在性能上也获得了大幅度的增长，基本上，能够达到同等架构的CPU效能的1倍以上。采用该处理器的机型有三星I9000，魅族M9等。

     苹果iPhone 4和苹果iPad以及iTouch 4都采用了这个和三星S5PC110处理器相近的A4处理器，不过苹果作了更多的优化（看版图的话，ARM部分只占约四分之一的面积，可见苹果的优化处理是非常多的，不得不让人感叹），尤其是苹果A4将负责视频硬解的VXD370改成了 VXD375，GPU和内存的直连也令PowerVR 535的实际表现要超越三星S5PC110的PowerVR 540处理器。但归根结底，苹果A4处理器还是一个基于ARM Cortex-A8核心的高性能处理器。

    011年推出的OMAP 4430是德州仪器公司的首个双核处理器型号，采用双核心ARM Cortex-A9 MP架构，相比Cortex A8内核整体提升了1.5倍的性能。OMAP 4430在同级双核里被喻为性能最优秀的处理器，拥有Tegra 2没有的NEON模块，拥有比E4210更小的发热量，拥有比MSM8260更优秀的构架，所以拥有“怪兽级”双核处理器之称。OMAP 4430的代表产品有LG Optimus 3D，摩托罗拉里程碑3、XT883，三星 i9100G，黑莓PlayBook等。

   在CES2010展会上，NVIDIA发布了全新的Tegra 2平台，这是全球首款双核处理器，将智能手机带进了双核时代，Tegra 2跳过了ARM Cortex-A8的阶段，直接采用ARM Cortex-A9核心，采用台积电的40纳米制程制造，耗电量低于之前产品，Tegra 2可实现更快Web浏览速度、更短响应时间以及更高整体性能，而且还支持高清HD视频播放和HDMI接口。

   Tegra 3虽然名为“四核”，但是实际上内部包含了5个CPU核心，其中一个被称为“Companion CPU core”协核心。NVIDIA将这种架构称为vSMP(可变对称多处理，Variable Symmetric Multiprocessing)。Tegra 3中的5个CPU核心均为Cortex-A9架构。不过，其中四个主要核心最高可支持1.4GHz主频。而最后一个协核心最高频率仅500MHz。在Cortex-A9双核处理器初见端倪之后，ARM再次给大家带来惊喜，那就是ARM可能会推出一款四核芯片，最快处理速度能够达到 2.5GHz，初步得知，这款处理器型号为Cortex-A15。 在还未上市的智能手机芯片当中，Cortex-A15可能是目前听说的主频最高的双核芯片了，据说，这款芯片除了将手机CPU运行速度提升至2.5GHz 以外，还可以支持超过4GB的内存，能力相当的惊人，不过可能离我们还有一段距离，毕竟如此强劲的芯片的只有在更加强悍的硬件、软件的支持下，才能够正常 的发挥作用。

    OMAP 5高级多核架构包含各种内核，其中包括ARM通用处理器、多个图形内核和多种专用处理器，用于平衡可编程性、性能和功耗。OMAP 5提供了两套方案：OMAP5430、OMAP5432，旨在满足客户的不同需求。

　　这两款设备都采用TI定义的低功耗28纳米制造工艺，同时拥有两个ARM Cortex-A15 MP内核处理器，主频均具有高达2GHz的速度，两个ARM Cortex-M4处理器可实现低功耗负载和实时响应。OMAP 5430适用于要求最小尺寸的产品(例如智能手机)，支持双通道、LPDDR2堆叠封装 (PoP) 内存。OMAP5432适用于移动计算和消费产品，它们要求更低成本，没有极端的尺寸限制，支持双通道 DDR3/DDR3L 内存。