智能手机CPU

一、RISC与CISC

谈到手机处理器，就不得不说是到ARM公司。英国ARM（Advanced RISC Machines）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。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。该公司占有目前手机处理器90%的市场份额；上网本处理器30%的市场份额和平板电脑处理器70%的市场份额。

20世纪90年代，ARM公司的业绩平平，处理器的出货量徘徊不前。由于资金短缺，ARM做出了一个意义深远的决定：自己不制造芯片，只将芯片的设计方案授权给其他公司，由它们来生产（比如现在的高通，德州仪器，三星，华为，ＮＶＩＤＡ等等。总的来说ARM 公司是专门从事基于RISC 技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM 微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM 微处理器芯片进入市场。

这里说到的“基于RISC技术”这里说明一下：

RISC（reduced instruction set computer，精简指令集计算机）是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，起源于80 年代的MIPS主机（即RISC 机），RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。RISC微处理器不仅精简了指令系统，采用超标量和超流水线结构；它们的指令数目只有几十条，却大大增强了并行处理能力。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件，计算机指令集越大就会使微处理器更复杂，执行操作也会更慢。而电路复杂程度的增加，进一步加大了电路的总功耗，这样一来，处理器的功耗问题就尤为突出了。

相对于RISC，还有CISC。CISC是复杂指令系统计算机（Complex Instruction Set Computer）的简称。CISC 计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能，因此，处理特殊任务效率较高。使用RISC的CPU这样一来电路相对复杂，处理器面积较大，处理器功耗很高，还有就是使用RISC的处理器就意味着使用更大的数据储存空间来应付大容量的指令数据。对于手机而言，RISC处理器显然不适用。这也是为什么现在手机处理器基本上都是基于RISC的（也就是ＡＲＭ公司的芯片设计方案，常见的ARM11，cortexA8，cortexA9，cortexA7和cortexA15等）。

当然后来Intel（因特尔）也发布了基于x86架构的手机（联想XK800,采用Atom Z2460cpu）。这里的x86或80x86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。x86架构是重要的可变指令长度的CISC（复杂指令集计算机）。在较新的微架构中，x86处理器会把x86指令转换为更像RISC的微指令再予执行，从而获得可与RISC比拟的超标量性能，而仍然保持向前兼容。有intel的单核手机性能相当ARM 的双核只说正是应为采用了CISC。但是采用CISC意味着功耗等问题，intel正在努力解决这个问题，相信将来会有一批X86架构的手机出现。

二、主流的CPU架构

目前主流的还是基于ARM11,CortexA8和CortexA9的处理器。下面简单介绍一些这几个架构。

ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器，它是ARM新指令架构——ARMv6的第一代设计实现，该处理器相对而言处于中低端。

ARM公司在经典处理器ARM11以后的产品改用Cortex命名，Cortex系列属于ARMv7架构，这是ARM公司最新的指令集架构。ARM系列目前最新最先进的指令集，对应的就是ARM Cortex-A8/A9系列（A9应该算是改进型ARM V7指令集）。

相比较：

Cortex-A8：指令集ARMv7-A，13级整数流水线，超标量双发射，2.0DMIPS/MHz，标配Neon，不支持多核

Cortex-A9：指令集ARMv7-A，8级整数流水线，超标量双发射，乱序执行，

2.5DMIPS/MHz，可选配Neon/VFPv3，支持多核

相比较而言，A9支持双核（当然也有高通的Scorpion核心---A8双核，比较特殊下面会提到，但是不如A9的双核），主要的差距在A9支持乱序执行。乱序执行是指CPU允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的技术。这样将根据个电路单元的状态和各指令能否提前执行的具体情况分析后，将能提前执行的指令立即发送给相应电路。这样即使有当前有任务出现卡顿的情况，也可以跳过去执行下一条命令，大幅度提升了CPU的执行效率。

下面在补充一下Neon这个东西。NEON是ARM芯片里的多媒体信号处理技术ARM® NEON™通用SIMD引擎可有效处理当前和将来的多媒体格式，从而改善用户体验。NEON 技术可加速多媒体和信号处理算法（如视频编码/解码、2D/3D 图形、游戏、音频和语音处理、图像处理技术、电话和声音合成），配备了Neon的CPU对多媒体信号的处理更加强大，这一点可以从Nvida的Tegra2处理器可以看出来。Tegra2处理器就是阉割了Neon模块，在播放视频等方面就显得比较薄弱，对于高清视频播放的时候就会偶尔出现卡顿现象。

三、主流的智能手机CPU

目前应用到只能手机上的CPU主要有一下几个生产厂商：

1、德州仪器

2、高通

3、三星

4、英伟达

5、华为

6、因特尔

7、意法爱立信

一、德州仪器（TI）

德州仪器 (TI) 公司的开放式多媒体应用平台OMAP(Open

Multimedia Application Platform)是一种为满足移动多媒体信息处理及无线

通信应用开发出来的高性能、高集成度嵌入式处理器。目前市场上手机主要

有德州仪器的OMAP3XXX和OMAP4XXX两个系列

OMAP™ 3 处理器

第一款采用TI 的OMAP™ 3 架构的器件OMAP3430 多媒体应用处理器可提供比基于ARM11 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，OMAP3430 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。OMAP3430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800 MHz的处理器OMAP3440的代表产品则为摩托罗拉XT720，Archos 5等。而OMAP36x系列采用了更先进的45 nm制造工艺，其中OMAP3630主频720MHz，OMAP3640主频1GHz。德州仪器OMAP36x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。

OMAP™ 4 处理器