现在的电脑处理器这么厉害,为什么不用电脑CPU做手机芯片呢?

不知道有没有机友想过一个问题:

现在的电脑处理器这么厉害,为什么不用电脑 CPU 做手机芯片呢?

为什么?

看到这个问题的时候,机哥几乎脱口而出说了几个答案。

X86 和 ARM 指令集不同、电脑 CPU 设计的电源不同、电脑 CPU 的尺寸也放不进去手机。

然后逮着功耗再一顿分析。

不过,今天我们要讲点不一样的。

电脑的 CPU,放进手机里已经不够用了。

在机哥刚搞机的时候,处理器这三个字,CPU 这仨字母基本就代表了手机的芯片。

架构、性能、工艺,以前手机厂商就聊这么些东西。

后面慢慢的,手机游戏和拍照愈发重要,GPU 和 ISP 也就加入了战场。

接着是 AI、连接性以及各种体验相关的内容。

总而言之,现在处理器的工作已经发生了天翻地覆的变化,它已经不再是 CPU+GPU 了。

举个例子,安卓手机里几乎最常见的高通骁龙。

机哥还记得,早年间有一款处理器应该是叫 MSM6245。

更早一些的 ASIC 芯片组还可以追溯到 CDMA 时代。

那会儿,这颗处理器真的只有 CPU 而没有 GPU 这个东西。

CPU 用的是 ARM 926EJ-s 架构,很多机友可能听都没听过。

这款芯片在 2005 年公布,2006 年出货。

比我们比较熟知的骁龙 S1 还要早一年。

骁龙 S1 最早可以追溯到 2007 年的 MSM7225。

ARM v6 架构、单 CPU 核心设计、65nm 工艺、320MHz 的 Hexagon QDSP5,也还没有集成 GPU。

逐渐的,骁龙处理器从开始的仅有 CPU,进化成一颗完整的,同时具备 CPU、GPU、基带这些内核的芯片。

比如 2008 年的 QSD8250,1GHz Scorpion CPU 内核、Adreno 200 GPU,支持 UMTS 并向后兼容 HSPA、GSM、EDGE、GPRS 等。

机友还记得 GPRS 吗?

不过,从目前检索到的信息来看。

高通官方网站对 QSD8250 以及同系列骁龙 S1 芯片配置的记载也依然很简单。

高通官方网站的骁龙 S1 规格

QSD8250 集成了升级的 Hexagon QDSP6,一个 600MHz 的 DSP。

另外就是支持 USB、蓝牙和 WiFi 这些。

因为,那会儿大家最关注的仍然是 CPU。

而随着技术的积累,目前的骁龙8 介绍页面已经变成了这个样子:

满满一整页,比第一代处理器不知道多了多少新技术和功能点。

现在,要说清楚一个「处理器」也就不只是 CPU、甚至包括 GPU 那么简单了。

不只是 CPU 和 GPU

以新的骁龙8 为例,CPU 和 GPU 大家都很熟悉了。

今年骁龙对 CPU 和 GPU 还特意做了简化,仅显示 Kryo CPU 和 Adreno GPU,不再显示型号。

至于其它部分,现在的介绍就要丰富得多。

由 DSP 发展而来的 Hexagon 处理器,并入了高通 AI 引擎里,这套 AI 引擎还有不少新特性。

从 06 年的 MSM6245 开始,高通就在芯片里塞下了一个 DSP 内核。

到了两年后的骁龙 S1,Hexagon DSP 也还是一个专注于语音和简单音频解码播放的低功耗数字信号处理器。

现在的 DSP,早就进化咯。

在大家都追求 AI 的那年,全新 Hexagon 处理器成了高通 AI 引擎的核心,也就是SOC里「大脑」源动力的主要来源之一。

它可以和 CPU、GPU、ISP 等关键核心协作,提供 AI 算力的支持。

举个例子,当你拿起手机要拍照的时候,Hexagon 处理器会介入这个过程,判断手机当前的场景并调动算法把照片拍好。

这个大家应该有点印象吧?

手机里 AI 识别拍照的算法,大概就有 Hexagon 处理器参与运算。

高通 AI 引擎还能识别你的声音状况,建立模型分析你的健康风险。

也能基于 AI 自然语言处理,增强你的人工智能助手表现。

而要让高通 AI 引擎和不同元器件之间的沟通顺畅,就需要 Sensing Hub 增强连接性能,进一步降低功耗。

它像是你身体里的血管一样,连通着每一个器官。

此外,和 AI 引擎协作的 ISP 图像处理器也有了功能上的变化。

目前来看,骁龙 8 的 Spectra ISP 支持同时运行的传感器数量更多,本身 ISP 的数量也提升到了 3 个,性能更强。

现在的 Spectra ISP 支持高达 18bit 的相机数据获取,支持每秒 30 张照片的多帧合成。

夜景杠杠好。

不过!

实际上它和以前的 ISP 没有太大的功能上的变化,都是用于拍照时对图像信息进行处理的。

主要是性能更强,算力更高,拍出的效果更好。

比如夜景,随着 ISP 算力升级,我们能在更短的曝光时间里拍出更亮,且夜空更纯净的照片。

比如大光比的场景,更强的算力支撑下 HDR 算法可以合成更多帧照片,同时提升亮部和暗部的表现。

今年手机厂商不升级传感器,甚至倒退,都能获得更优秀的拍照效果,其中就有 ISP 性能提升的功劳。

除了算力升级,高通在 ISP 上也推出了一些新的玩法。

骁龙8 加入了一颗新的低功耗全时在线 ISP。

这个低功耗 ISP 芯片可以一直运行着,通过本地化功能识别用户的活动和周围环境做出反应。

这个 ISP 的其中一项潜力,是让你的摄像头在你不打开相机的时候,快速识别出它面向的扫码机器,打开相应的二维码。

它也可以在你没有打开摄像头的情况下,识别出可能在窥屏的人,进行隐私防护或者提醒。

这都是新的 ISP 带来的新功能。

这么理解,其实 ISP 就是处理器里的「眼睛」。

除了搞相机的、搞性能的、搞 AI 的,骁龙8 里面还集成着三组决定手机体验的东西。

一个是调制解调器-射频系统,一个是 WiFi/蓝牙系统。

它们,就是耳朵和鼻子,决定着你的手机能不能获取到外界传来的消息。

这两个决定你手机 WiFi、蓝牙、数据网络连接的关键元器件,其实也在芯片组里头。(当然啊,手机厂商设计的天线和扬声器也很重要的)

以骁龙 8 为例,它采用了骁龙 X65 5G 调制解调器-射频系统、FastConnect 6900 移动连接系统。

这俩东西决定着你的网速能跑多快,决定着你的蓝牙能和什么设备连接,决定着你的蓝牙音频质量。

对了,高通近期还发布了最新的骁龙 X70 5G 调制解调器和射频系统,首次集成 AI 处理器。

Wi-Fi 方面也有创新,之前机哥也聊过高通全新的 FastConnect 7800。

它是首款支持Wi-Fi 7的移动连接系统。

复习一下 WiFi 7 特性:

超高的上下行速率

超低的时延

更多的设备同时连接同时传输

更稳定的网络,单设备连接多频段等新功能

这些特性你的手机能不能实现,芯片里的基带也起了决定性的作用。

最后一个是安全处理单元,这玩意儿也是在芯片里头的。

以骁龙 8 为例,它采用了专用的信任管理引擎(Trust Management Engine)、还有专门存储安全信息的安全处理单元(SPU)。

它包括以前提过的 TrustZone,也包括各种增强交易安全的信任管理系统。

简单地说,它就像是芯片里面的一个保险库,可以从硬件上让你的数据更加安全,不那么怕被入侵。

配套这些安全处理单元使用的,有一大堆的软硬件技术。

说到软件技术,其实现在的「平台」本身也有很多用来协调多个元器件的技术。

还是以骁龙8 为例,为了协调 CPU、GPU、音频、网络这些影响游戏体验的元件,高通推出了 Snapdragon Elite Gaming。

这个特性包括了超过 50 项的优化,对触控、色彩、显示质量、渲染能力、功耗进行全面的提升。

比如,Snapdragon Elite Gaming 支持 Adreno GPU 的图像运动引擎,可以在游戏中的运动过程里生成更多帧。

足够多的帧数能让游戏变得更加稳定。

Snapdragon Elite Gaming 还支持可变分辨率渲染,可以在同一个场景用不同的渲染方式渲染画面。

它有点像是相机里的像素多合一,可以把四组像素合并着色,在大幅提升渲染性能的同时,降低 GPU 工作的负载,提升游戏帧率和稳定性。

从今年骁龙8 的表现就能看出,有些时候直接用高通自带的性能调度方案,游戏体验可能还会更好。

除了游戏,音频也是。

厂商没吹,可能大家也没有怎么关注音频这一块。

以骁龙8 为例,高通做了一套叫做 Snapdragon Sound 骁龙畅听的技术。

这个技术就包含了提升无线耳机音质的 aptX 无损技术、提升通话质量的 aptX Voice 技术、提升音频延迟表现的 aptX Adaptive、基于 AI 进行降噪以及提升高动态范围记录的 Aqstic 技术。

举个栗子,刚发布的黑鲨游戏手机和黑鲨耳机,都是支持骁龙畅听的。

黑鲨凤鸣真无线蓝牙耳机降噪版的 24-bit 96kHz 采样、85ms 低延时表现,及其获得的 ANC 综合降噪 A 级认证,有骁龙畅听的功劳。

显然,这个 Snapdragon Sound 技术是一个更全面的,面向端到端音频连接和无线音质表现的东西。

同样的技术在骁龙8 里面还有很多,机哥就不一一介绍了。

总而言之,现在的「处理器」其实就真的像是他们自己改的名字一样,变成了一个「平台」。

它不只是以前说的 CPU 和 GPU,而是一个决定着手机通话质量、拍照质量、网络质量、蓝牙质量、游戏、显示、音质、安全这些所有体验的平台。

凭着记忆,机哥找到了当初高通 MSM6245 的官方新闻。

那会儿,高通对它的介绍还是比较简单,聚焦在基带和多媒体功能。

而现在的骁龙8 Gen1,强调的特性已经非常丰富。

下滑查看更多

这些不断积累的技术,还产生了另一种变化。

先不说电脑处理器的厂商进军手机行业,这些手机上的「平台」们,反倒是开始反向进军其它行业了。

进击的平台们

就还是我们聊到的高通,你猜高通的家业都有哪些?

手机的移动平台、手机的音频编解码芯片、手机的基带?当然是有的。

从这个「音频编解码芯片」,你应该能猜到另一个 —— TWS 耳机等音频终端的芯片。

有,高通 S3 高通 S5 系列音频平台。

从手机发散一下,笔记本电脑、平板电脑。

这俩也有,骁龙 8cx、7cx、7c 系列计算平台。

另外还有掌上游戏机,骁龙 G3x 系列游戏平台。

接着是可穿戴设备,像手表这些,有 Snapdragon Wear 平台。

智能家居有 APQ 、HomeHub 系列平台。

面对汽车的平台,有骁龙 Auto 5G/4G 调制解调器、snapdragon Ride 等汽车平台、QCA 系列蓝牙系统、C-V2X 芯片组等等。

还有智能家居、XR、机器人等等等等的行业,你都能在同一家芯片厂商的产品里找到解决方案。

其实每一家厂商都是如此,越是在业内领先的厂商越是能构建出属于自己的强大生态和平台。

无论是处理器平台还是放眼整个生态,「芯片」,其实早已不是多年前可以用一个简单的 CPU、GPU、处理器这些来衡量的咯。

0 阅读:45