手機裡的G速一哥：高通 Snapdragon

這條龍最近很熱門，因為目前的高階手機核心時脈第一個突破G（點？）的，就是高通Snapdragon這條龍。好吧，其實Snapdragon的翻譯不是龍，而是草，是一種金魚草，據說長的像金魚，而且也是7月12日的誕生花語，表面上悠遊自在，骨子裡充滿知識與內涵。 翻做金魚草真的一點霸氣都沒有了，所以還是叫Snapdragon就好。這顆處理器算是許多應用處理器的開路先鋒，首先導入Cortex-A8（或者該說是ARMv7），並且應用在手機、Smartbook產品上的就是它。在所有手機應用處理器中，是第一個，也是目前唯一一個時脈破G的，也就是說，只要手機廣告詞上有個1GHz處理器核心，那就是它。目前已經有HTC、TOSHIBA、Google（骨子裡也是HTC）、Acer加入，未來NOKIA、LG、SonyEricsson也會採用這顆處理器，HP及聯想不久前也宣布要推出基於Snapdragon的Smartbook，高通真的是意氣風發，不可一世啊。▲由HTC打造，掛上Google名號的Nexus，核心也是鼎鼎大名的Snapdragon。其實高通也不會太輕鬆，畢竟後起之秀非常多，每波後浪的應用處理器規格又一個比一個更像怪物，好在，高通的優勢短期間內還沒有幾家廠商能夠取代，那就是….（高通：整合性啦！）身為目前業界唯一的G級產品，Snapdragon的核心到底有何玄機？一如NVIDIA的Tegra，我們也把Snapdragon分為幾個區塊來看，Snapdragon整整有十個核心，贏過Tegra一代的7個與二代的8個核心。大家不要把中間那塊logo也算進去喔。不好意思，Snapdragon架構圖找不到清晰版的，如果有朋友在路上撿到高解析的圖檔，也請幫忙pass一下唷，乾溫。▲Snapdragon架構圖。從架構圖來看，先從核心部分的processors區塊說起，裡頭包含應用處理計算與MODEM兩部分，其中MODEM與MSM7系列用的一樣，是由ARM9加1顆MDSP組成。這顆MODEM完全用來處理通訊功能，不具備通用處理能力，跟Tegra的功耗管理模組不同，沒辦法在特殊狀況下取代應用處理器核心。另外由於用上了DSP，還有高達1GHz的核心時脈，因此Snapdragon的功耗管理並沒有Tegra那般出色。不過也已經遠遠勝過同時期的Cortex-A8競爭產品了。應用處理核心部分相當值得大書特書，它是基於ARM的ARMv7指令集重新設計出來的架構，這是在2005年，高通宣布採用ARM的新指令集設計的新核心，名稱為Scorpion（天蠍座），目標時脈是設定在1GHz，隔年就發表了Snapdragon這顆應用處理器。之前我們也提過，高通的ARMv7核心其實與本家Cortex-A8非常相似，都是超純量架構，dual-issue，且支援了NEON這個DSP核心（被高通改名為VeNum），因為基本架構相通，ARM的開發工具都可以順利的在高通Scorpion上執行。▲青出於藍更勝於藍的Scorpion核心但Scorpion也不是完全照抄Cortex-A8喔，不然他的貴33指令集授權就沒有意義了。其中最大的改變，就是Scorpion的內部DSP，也就是NEON（高通：要叫VeNum！）處理單元可以同時運算128bit的資料，是Cortex-A8版NEON的兩倍，而Scorpion中的SIMD資料路徑，可以在不用的時候關掉其中一半，多少省一些電。且Scorpion的管線階層也比Cortex-A8稍高，Scorpion具備了13階load/store管線，以及兩個整數處理管線，其中一個是加法減法器，十階管線，另一個是類似MACs的十二階算數暫存器，可進行較複雜的運算。Scorpion也具備了一個高達23階的浮點/SIMD管線，而其VFPv3浮點處理單元也管線化了，這也與Cortex-A8不同。較深的管線理論上可以讓Snapdragon輕鬆達到更高的時脈，但我們看到，原始65nm製程Cortex-A8可達1.1GHz，Scorpion則是約1GHz左右，怎麼會這樣咧？其實這是顧慮到功耗，當Cortex-A8以1.1GHz執行時，功耗太高，並不適合手機應用。因此你會發現採用TI高階Cortex-A8應用處理器的手機，核心時脈最高都只有600MHz左右。而在類似的功耗條件下，高通可以達到1GHz，如果降頻成600MHz執行，核心功耗就只需TI競爭產品的三分之二，由此可見高通在功耗管理方面的高明之處。此外，整合了3G晶片也有助於降低整體功耗。而Scorpion核心部分的變動，也讓它在相同時脈下的效能比原始的Cortex-A8高一些。比方同樣是1GHz時脈，Cortex-A8可達2000DMIPS，Scorpion則可達2100DMIPS，大量串流運算環境之下，效能差距還會更高。至於在通訊處理單元部分，與MSM7系列相同，支援了目前熱門的各種2/3G通訊標準，也整合了新一代的GpsOne，可以藉助AGPS來達到更快速與準確的定位能力。通常這會與RF介面合併規劃，不過高通的區塊圖是分開的，也就由它囉，RF介面與MSM7系列也相同，要連接到外部的Transciver與Reciver晶片，才能執行各種通訊功能。接著在影像與音效部分，都只包含Codec，不含任何硬體處理能力。也就是說，影片、音效的編解碼處理都要透過應用處理器的Scorpion核心與ADSP來進行，而應用處理器的時脈高，效能也好，所以處理起來也不難，但是影片播放時的功耗表現就不是那麼漂亮了。所以我們看到機王HTC HD2，放影片的話一兩個小時就沒電了，跟Tegra號稱十個小時以上的連續播放時間完全不能比。在繪圖核心方面，整合的是AMD Imageon家族中的Z430核心（後來AMD把Imageon賣給了高通），另外還整合了部分2D處理電路，比MSM7系列強化許多。因此，在Snapdragon平台上拉動視窗、移動2D畫面，要比在MSM7系列核心平台上順多了，算是把之前不足的部分給補足了。至於顯示與周邊連接部分（這兩個區塊應該也要算成同一類），外部連接部分與MSM7系列類似，都支援了主流的連接介面，而顯示介面最高可外接1280*720解析度的顯示器，而Snapdragon最高能吃的影片解析度也剛好是720P。不過在下一代雙核Snapdragon（8×72）中，外部顯示最高支援到1440*900，核心卻支援1080P編解碼，這樣的設定就有點狗屁不通了。從65nm的成功，高通下一步就是推出45nm低功耗版本，並且把時脈拉高到1.3GHz，讓競爭者落後的距離更遠。當然，最新的ARM雙核架構高通也不可能放過，不久前公布的消息中，高通已經表示今年底會推出雙核版本的Snapdragon應用處理器，而實際產品約明年就可以看到，面對競爭者環伺，高通顯得老神在在。最後，我們來談談高通的應用開發，高通其實是家非常封閉的公司，從MSM7系列，到Snapdragon，都沒有釋出過任何SDK給應用開發人員。他們的概念就是只提供通用開發平台，而不讓別人針對硬體開發應用程式，能動到硬體核心的，只有高通自己。這也造成了過去在MSM7時代，應用程式只能透過標準API來進行加速動作。這點對軟體業界其實是好事，但是高通對於這些通用API的支援態度也不算太好。舉例來說，當初其顯示驅動有極大的缺陷，2D/3D效能非常差，影片只能讓WMP支援H.264硬體解碼，第三方影片播放程式根本接觸不到核心部分，也沒有現成API可以使用。雖然有一部分歸咎於微軟WM平台的問題，但高通的不積極還是讓第三方應用開發者碰了一鼻子灰。再看看韓國三星，其對本家應用處理器就採取開放態度，不僅釋出了針對各作業平台的SDK，從桌面2D/3D API，到光線、動作感應都有各自的SDK可應用，改版速度也相當驚人。雖然這些並不是業界的標準API，而是針對特定硬體的API，但是讓開發者感到窩心的話，自然也願意全力支持。我們看三星的應用程式商店，已經打的有聲有色，高通卻沒有半個類似的平台可以發揮，少了硬體的開放，也失去了藉由拉近程式設計師，來達到更高市佔率，甚至創造特定規格獨佔的機會。（高通：我們光靠授權IP與賣應用處理器就賺翻了，又何必淌這個渾水？）▲三星的SDK支援度高，因此有相當多第三方軟體作者為其開發專屬應用軟體及遊戲。