手机gpu是什么

手机CPU与GPU厂商解析

SoC时代：平板电脑芯片组总体态势分析

平板电脑ARM芯片概况

一、平板电脑ARM芯片概况

平板电脑大致上可以分为两种类型：传统型平板电脑和以iPad为代表的新一代平

板电脑。传统“平板电脑”概念是由微软提出的，是指能够安装x86版本的Windows

系统、Linux系统或MacOS系统的PC。由于X86架构功耗较高，势必造成了传统

型平板电脑在续航及散热方面的表现不尽人意。2010年1月，苹果发布了iPad这

款平板产品，掀起了新一代平板电脑的热潮，以iPad为代表的第二代平板产品虽然

不属于微软提出的平板电脑概念范畴，但是这个名字已经广泛为大家所采用，因此

我们可以将它们总结为新一代的平板电脑。

平板电脑概念图

与传统平板电脑不同的是，新一代平板电脑大多采用ARM架构，这样就可避开

能耗高的问题，在续航和散热方面有了很大改进。同时新一代平板电脑大部分搭载

iOS、Android、webOS或者BlackBerryTabletOS系统，在界面交互性上优化不少，

增加了用户的体验感。

在传统电脑领域，英特尔和AMD作为两大处理器巨头，统治了整个产业链多达

数十年的时间。2010年新一代平板电脑出现以后，一定程度上对传统电脑产业造成

了影响，使x86处理器的主导地位发生动摇。而整个平板电脑最核心最本质的硬件

通用处理器部分，则是由一家较为低调的公司来设计并执行授权，它就是英国的

ARM菜花木耳 公司。

ARM——AdvancedRISCMachines

ARM（AdvancedRISCMachines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量

高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM技术具有性能高、

成本低和能耗省的特点，契合了移动产业的发展需求。

在商业模式方面，ARM公司与传统处理器巨头英特尔及AMD有所不同。ARM公

司杜甫的介绍 自己并不制造芯片，只负责芯片的设计，并将设计方案授权（lic中国人民警察节 ensing）给其他

公司使用，从中得到授权费用。

进入二十一世纪以后，手机等移动终端产品迅速发展，使得ARM产品的出货量

呈爆炸式增长，ARM处理器也迅速占领了全球90%以上的手机市场份额和上网本处

理器30%的市场份额，矛头直指英特尔。

ARMvsIntel

由于ARM的商业模式是开放的，任何厂商都可以购买ARM的授权，因此ARM

拥有非常多的合作伙伴，人多力量大，ARM将会与全球其他半导体厂商一道来对抗

相对保守的英特尔公司。现阶段，采用x86架构的英特尔Atom处理器在功耗上与

ARM处理器相比还有一定差距，即使在未来英特尔处理器能够把功耗降下来，届时

英特尔将要面对的对手也不只是ARM一家，而是全球生产ARM芯片的半导体厂商。

现阶段，持有ARM授权的半导体公司非常多，像Freescale（飞思卡尔）（于2004

从摩托罗拉公司独立出来）、德州仪器（TI）、STMicroelectronics（意法半导体）、，

三星电子、Broadcom（博通）、CirrusLogic（凌云逻辑）、Atmel（爱特梅尔）、

富士通、英特尔（借由和Digital的控诉调停）、IBM，英飞凌科技，任天堂，恩智

浦半导体（于2006年从飞利浦独立出来）、OKI电气工业、Sharp（夏普）和VLSI

等知名公司均拥有不同做一个有教养的人 形式的ARM授权。

产品：iPad2（16GB/WIFI版）苹果平板电脑平板电脑芯片组性能初步分析

二、平板电脑芯片组性能初步分析

现阶段，平板电脑市场可以说是鱼龙混杂，相似的外观，相似的操作系统，但是

在体验性上却往往相去甚远。一台平板电脑，无论它的外观如何靓丽，系统版本如

何前卫，如果没有强大硬件基础的支持，依然发挥不出它该有的优势。而系统级芯

片（SoC），作为整体硬件系统的心脏部分，在整个系统运算过程中起着至关重要

的作用。

NVidiaTegra2片上系统

系统级芯片（SoC）的另一个名称是“片上系统”。从狭义的角度讲，它指的是一

个包含完整系统并有嵌入软件的全部内容的集成电路。从广义角度讲，SoC是一个

微小型系统，如果说中央处理器(CPU)是大脑，那么SoC就是包括大脑、心脏、眼

睛和手的一个系统整体。现阶段的平板电脑芯片大部分以SoC的形式存在，一个芯

片上集成了通用处理的CPU、图形处理的GPU、内存控制器(memorycontroller)等

等，有些SoC还集成了通讯解码芯片、GPS芯片等，典型代表是高通的Snapdragon

系列。严格的说，我们平时所讲的高通QSD8250、德州仪器OMAP3630、苹果A4

等都不是单纯的“处理器（CPU）”，它们应该叫做系统级芯片（SoC）。

经过优化的移动设备ARM芯片组结构示意图

（集成Cortex-A9双核心和Mali-400GPU）

与传统电脑结构类似，决定SoC芯片性能的两个重要组成单元分别是通用处理

核心（CPU）和图形处理核心(GPU)。通用处理核心（CPU）的大东家就是我们熟知

的ARM公司。图形处理核心(GPU)的设计授权公司有ARM公司、英国Imagination

公司和美国高通公司。

产品：iPad2（16GB/WIFI版）苹果平板电脑ARM处理器概况

1、通用处理核心（CPU）——ARM处理器概况

ARM处理器由来已久，在现阶段平板电脑所应用的ARM处理器中，从低端的

ARM9系列到高端的Cortex-A9，各种平板电脑基本都有囊括。从下面的概况图中我

们可以看出各阶段ARM处理器的基本情况：

ARM处理器概况

高通与ARM：高通向ARM公司购买指令集（ARMv6、ARMv7）使用权，自己设

计出芯片组处理器核心——Scorpion核心。高通声称Scorpion核心比ARMCortexA8

核心的通用计算能力强5%。

苹果A5与Cortex-A5：苹果下一代平板电脑iPad2将会由苹果A4芯片组升级

为苹果A5芯片组，该芯片组集成Cortex-A9内核处理器。而Cortex-A5则是ARM

发布的一款内核核心，属于Cortex家族，定位入门市场，用于替代ARM9和ARM11

核心。

苹果A5集成了Cortex-A9双核心

2010年平板电脑市场处于起步阶段，国内出现了不少平板电脑厂商。相比国外

平板产品而言，国内平板电脑大部分采用较为低端的ARM9和ARM11核心芯片组，

比较典型的芯片代表方案有：瑞芯微RK2808/2818、TelechipsTCC8902和盈方微

IMAPx200。在2010年平板电脑起步之年，国外平板品牌相对来说反应并不大，只

有寥寥数家厂商推出了自己的平板电脑产品，其他厂商则将产品推到了2011年进

行发布。从2011年CES和NWC大展上发布的新品可以看出，新一代平板电脑大战

已箭在弦上。

在2011年，国内平板厂商将会逐渐过渡到Cortex-A8核心芯片组上，性能明显

提升。典型的两种芯片方案是TelechipsTCC8803和瑞芯微RK29xx。采用Telechips

TCC8803芯片组的代表性产品乐天派Gpad702已经发布，而瑞芯微RK29xx的产

品暂时还未推出。虽然国内的平板电脑产品相比之前有了不小的提升，但与国外平

板产品相比还存在一定差距，在2011年发布的新品中，国外品牌大多数采用的是

Cort质权人 ex-A9双核心芯片组。

移动图形核心：PowerVRSGX

2、图形处理核心（GPU）——ImaginationPowerVRSGX、ARMMali、高通Adreno

三足鼎立

在移动GPU领域，除了我们熟知的ARM公司掌握着Mali系列图形技术以外，

另外两家公司ImaginationTechnologies的PowerVRSGX和高通公司的Adreno系列

图形产品也非常强劲，基本形成了三足鼎立的局面。

①、Imagination温酒斩华雄 PowerVRSGX：

ImaginationTechnologies是英国的一家无工厂半导体设计公司，Imagination并不

制造显示核心，而是授权给其他厂商融入SoC处理器或芯片组中。上世纪末的PC3D

加速卡市场中，Imagination的PowerVR曾是Voodoo卡的主要竞争对手，在与

NVIDIA、ATI的竞争中失利后转战嵌入式市场。对于广大公众来说，Imagination

公司的名字或许并不响亮。但事实上，包括Intel、三星、德州仪器等公司都获得了

Imagination公司的授权，他们制造的手机、超便携系统处理器或SoC片上系统芯片

上，都搭载了由Imagination开发的PowerVR图形核心技术。在苹果iPad、三星Galaxy

Tab等大量平板电脑中，都可以看到PowerVR图形核心的影子。

ImaginationTechnologies

PowerVR规模和实力无法与nVIDIA、ATI相比，之所以能一直生存下来的原因

是及时转向适合自己发展方向的领域即移动市场，走精、专的路线，很好地发挥了

自己的技术优势，同时也避免了桌面图形市场的残酷竞争。Imagination新一代掌上

图形芯片PowerVRSGX530/535/540等属于第五代PowerVR产品，采用统一架构，

支持DX9，SM3.0，OpenGL2.0，依然采用TBR渲染模式，支持H264解码。

PowerV

RSGX

系列

PowerVR

SGX530

PowerV

R

SGX535

PowerVRSGX540

PowerVR

SGX543M

P

三角形输

出率

14M/s28M/s35M/s

133M/s（四

核心）

像素填充

率

125M/s400M/s1000M/s

4000M/s

（四核心）

应用芯片

组

德州仪器

OMAP3430/3530、

德州仪器

OMAP3610/3630、

苹果A4

三星

S5PC110/S5PV210、

德州仪器

OMAP4430/4440

苹果A5

平板电脑

产品实例

爱可视ARCHOS

70、唯智A81、

B&NNookColor

苹果

iPad、苹

果

iPhone4

（手机）

三星GalaxyTab、帅

酷A8、白牌

S5PV210平板，黑莓

PlayBook

苹果iPad2

ImaginationPowerVRSGX系列图形核心

产品：iPad2（16GB/WIFI版）苹果平板电脑

移动图形核心：ARMMali

②、ARMMali：

A老师要稳住 RM在移动微处理器方面非常具有威望，同样它在GPU方面的造诣也很高，并

越来越多地应用在平板电脑等移动终端领域。作为业界顶级芯片厂商，ARM为各类

便携智能设备以及其它相关产品提供包括CPU、GPU在内的多方面的解决方案，其

中ARM的GPU就是Mali系列，它包括有世界上最小的符合OpenGLES1.1的GPU，

也有支持全高清解码、或者具有可扩展性的多核解决方案，为高端数字娱乐系统提

供强劲支持。

ARM

Mali系

列

Mali-55Mali-200Mali-300

Mali-400

MP

Mali-T604

核心面

积

1.0平方毫

米（65纳

米低电压

工艺[LP]

4.1平方毫

米（65纳

米低电压

工艺[LP]

4.7平方毫

米（具有

32kB二级高

速缓存的单

的面积）的面积）核Mali-400

MP所占用

面积）

图形和

通用运

算标准

（API）

OpenGL

ES1.1

OpenVG

1.0

OpenGL

ES1.1/2.0

OpenVG

1.1

OpenGL

ES1.1/2.0

OpenVG

1.1

OpenGLES

1.1/2.0

OpenVG

1.1

OpenGLES

1.1,2.0

OpenVG

1.1

OpenCL

1.1,1.2

DirectX

二级高

速缓存

无

8KB二级

高速缓存

8KB-

256KB二级

高速缓存

可配置L2

Cache（推

荐每核心

分配

32KB）

内存系

统

MMUMMUMMUMMUMMU

频率

240MHz

（65纳米

高电压工

艺[GP]的

频率）

230MHz

（65纳米

低电压工

艺[LP]）

380MHz

（65纳米

高电压工

艺[GP]）

240MHz

（65纳米

低电压工

艺[LP]）

395MHz

（65纳米

高电压工

艺[GP]）

240MHz（65

纳米低电压

工艺[LP]）

395MHz（65

纳米高电压

工艺[GP]）

三角形

输出率

1M/秒

（275MHz

频率下成

绩）

16M/秒

（275MHz

频率下成

绩）

30M/秒

（275MHz

频率下成

绩）

30M/秒

（275MHz

频率下单核

成绩）

像素填

充率

100M/秒

（275MHz

275M/秒

（275MHz

275M/秒

（275MHz

275M/秒

（275MHz

频率下成

绩）

频率下成

绩）

频率下成

绩）

频率下单核

成绩）

应用芯

片组

瑞芯微

RK2818

Telechips

TCC8902

三星Exynos

4210、晶晨

半导体

AMLogic

AML8726-M

（800MHz

单核心）

暂未面世

平板电

脑产品

实例

蓝魔W9、

蓝魔W11、

原道N6、

台电T720

等

乐天派

GPad802、

智器V系

列、智器

R10、酷比

魔方U6等

三星Galaxy

S2（手机）、

蓝魔音悦汇

W10/W12、

台电T770

暂未面世

ARMMali系列图形核心

产品：iPad2（16GB/WIFI版）苹果平板电脑

移动图形核心：高通Adreno

③、高通Adreno：

高通（Qualcomm）不只是一家在移动SoC芯片和3G通信技术上造诣颇深的公

司，而且是一家拥有移动GPU自主设计能力和生产能力的公司。移动GPU是SoC

芯片的一部分，与ARM架构的通用处理器（CPU）一起构成So逆来顺受造句 C芯片体现应用性

能的两个重要部分。2009年初，高通传出收购AMD包括绘图芯片技术在内的掌上

设备资产，将这部分技术包括产权收于囊中，根据这项技术授权，高通开发出了今

天我们熟知的QSD和MSM系列芯片组，代表性的有MSM7x01、MSM7227、

SQD8250、MSM8255等，主要应用在手机和平板电脑领域中。

高通——Qualcomm

高通收购AMD一部分图形技术之后，自家发展成为一种全新的GPU品牌体系

——Adreno。高通的Adreno产品大部分集成在高通自家的芯片组中，其他公司的产

品中应用并不广泛。由于高通另外还提供通用处理器（CPU）和3G通信解决方案，

因此它的SoC芯片整合度非常高，可以为手机和平板电脑等移动设备提供出色的处

理及显示性能。高通AdrenoGPU至今已经发布了几款产品，在移动设备中应用比

较广泛，这些产品包括：Adreno130、Adreno200、Adreno205、Adreno220、Adreno

300。现在我们使用的主流产品主要是Adreno200和Adreno205。

高通

Adreno

系列

Adreno130Adreno200Adreno205

Adreno

220

Adreno

300

支持的

图形标

准

（API）

OpenGLES

1.1,

OpenVG

1.1,EGL

1.3,

Direct3D

Mobile,

SVGT1.2,

Direct

Draw,GDI

OpenGLES

2.0,OpenGL

ES1.1,

OpenVG

1.1,EGL

1.3,

Direct3D

Mobile,

SVGT1.2.

DirectDraw

OpenGLES

2.0,OpenGL

ES1.1,

OpenVG1.1,

EGL1.3,

Direct3D

Mobile,SVGT

1.2,Direct

Draw,GDI.

Concurrent

CPU,DSP,

graphics,and

MDP

支持主流

的图形标

准

支持主

流的图

形标准

三角形

4M/s22M/s41M/s88M/s

提升明

输出率显

像素填

充率

133M/s133M/s245M/s532M/s

提升明

显

应用芯

片组

高通

MSM7x01、

MSM7200A

高通

MSM7227、

QSD8250，

Freescale

515

高通

QSD8250A

（1.3GHz）、

MSM7x30

（800MHz）、

MSM8x55

（1GHz）

高通

APQ8060

（双核）、

MSM826

0和

MSM866

0（双核）、

QSD8672

（双核）

高通四

核版

APQ806

4

平板电

脑产品

实例

HTCHero

（G3）（手

机）、摩托

罗拉ME600

（后空翻）

（手机）

戴尔Mini5

（Streak）、

HTCLegend

（手机），

白牌

515平

板

联想LePad

Slate、

HTCFlyer

HP

TouchPad

暂未面

世

高通Adreno系列图形核心

产品：iPad2（16GB/WIFI版）苹果平板电脑

其他设备平台分析与本文总结

另外，附上NVidiaTegra2和其他设备的三角形输出率和像素填充率：

Tegra2

索尼

PSP

索尼

PlayStation

2

任天

堂Wii

NVidia

GF7800（索尼

PlayStation

3）

ATIR500

（微软

Xbox

360）

三

角

形

输

出

率

90M/s33M/s66M/s100M/s250M/s500M/s

像

素

填

充

率

1200M/s664M/s2352M/s972M/s16000M/s240天秤白羊 00M/s

其他设备平台分析：

微软ZuneHDNVIDIATegra=ARM11+GeForce6

任天堂DS2ARMCortex+GeForce9

诺基亚平台（大部分）ARM11

PalmPre2ARMCortex+PowerVRSGX

RIM黑莓ARM9

索尼PSP2ARMCortex+PowerVRSGX

瑞芯微RK2808ARM9+Mali-55

TelechipsTCC8900/8902ARM11+Mali-200

盈方微IMAPx200ARM11+VIVANTEGC600

飞思卡尔515Cortex-A8+Adreno200

三星S5PC110/S5PV210Cortex-A8+PowerVRSGX540

TIOMAP3430/3530、TI

OMAP3610/3630

Cortex-A8+PowerVRSGX530

苹果A4Cortex-A8+PowerVRSGX535

晶晨半导体AMLogicAML8726-M

（800MHz单核心

Cortex-A9单核+Mali-400MP

三星Exynos4210Cortex-A9双核+Mali-400MP

德州仪器OMAP4430/4440Cortex-A9双核+PowerVRSGX540

苹果A5Cortex-A9双核+PowerVRSGX543MP2

NVidiaTegra2Cortex-A9双核+GeForceULV

高通QSD8x50Scorpion+Adreno200

高通MSM7230/高通MSM8x55/高通

QSD8x50A

Scorpion单核+Adreno205

高通MSM8x60/高通QSD8672/高通

APQ8060

Scorpion双核+Adreno220

三、全文总结：

通过对以上芯片组总体情况分析可以看出，现阶段平板电脑所采用的芯片组

（SoC）与智能手机所采用的芯片并没有拉开太大的距离，也就是说在运算性能上

平板电脑并不比主流的智能手机强多少。在操作系统大同的情况下，平板电脑除了

拥有较大的屏幕，与智能手机间的硬件差距并不十分明显。平板电脑作为介于手机

与笔记本之间的一种产物，也应该拥有介于手机与笔记本之间的硬件配置，这样才

能使平板电脑持续稳定地发展下去，不然平板电脑将有可能被体积更小功能更为全

面的智能手机所代替。

平板电脑的产生，是顺应时代潮流的一种产物。Android系统的迅速崛起和ARM

产业的快速发展一定程度上催生了新兴的平板电脑市场。事实上，Android系统对芯

片的要求着实不低，频率太低的方案使用起来只会让人抓狂。即使一台成品的平板

电脑拥有高端的硬件配置，它能否发挥出该有的性能，还要看厂商及芯片商所做的

优化，优化不够，性能依然很难提升上去。

对于平板电脑厂商，选择一个合适的平板电脑芯片组方案一定程度上也决定了该

产品的市场定位。在平板电脑芯片组的选择上，除了成本和性能以外，厂商还要根

据芯片组的优化情况择优而用，毕竟对于自我开发能力较弱的国内山寨厂商来说优

化并非一件易事。一个芯片组的理论能力能否发挥出来，与优化情况有着非常大的

关系，从长远角度来讲直接影响到了一台成品平板电脑的使用体验。