全民双核大阅兵 平板MID双核CPU终极解析

2007年伴随着苹果手机的横空出世点燃了移动平台硬件升级大战第一把火，紧随其后的Android如山花烂漫般遍山遍野的发展，使得硬件大战迅速在业界蔓延，声势也日渐壮大，苹果一系列手机与平板的升价换代也都伴随着一次次处理器产品的推陈出新。而到了2011年，以NVIDIA为代表的PC企业踏足移动消费领域从而将桌面硬件比拼的速度与力度带入移动消费领域，移动消费领域的硬件比拼被提升到史无前例的高度。

双核处理器2012年已经进入市场成熟期，全民普及趋势在所难免

不断升级换代的硬件令移动终端产品的生命周期日渐缩短，基本达到一年一次更替。NVIDIA先锋大将Tegra 2（实际型号Tegra 250）首战告捷，从此将桌面最新双核之争引入移动消费领域。如果说桌面双核是双雄争霸，移动消费领域的处理器则是群雄逐鹿，在双核混战时代，国际市场的六大派系各自频频发力，好不热闹。今天，且让我们一起阅兵国际品牌的六派双核处理器大将，为消费者在纷繁复杂的双核硬件大战中选购合适的平板提供参考。

一、三星：Samsung Exynos 4210

三星电子作为半导体公司的全球领导者，于2011年在巴塞罗那发布了研发代号为猎户座的首款双核应用处理器Exynos4210，该款处理器专为满足高性能和低功耗需求的高级移动应用计算体验。Exynos是三星全新ARM处理器品牌，由Exypnos和Prasinos两个希腊语单词组合而来，分别代表“智能”与“环保”之意。

新Exynos处理器采用了三星的“智能与绿色”战略

三星的处理器在单核时代表现出色，S5PC110代号Hummingbird（蜂鸟），2009年末推出，采用优化的Cortex-A8架构整合PowerVR SGX540 GPU，该处理器被用于Nexus S、魅族M9、三星P1000(Galaxy Tab)以及三星i9000(Galaxy S)等产品。为体现其卓越的性能，蜂鸟被“追 ”了Exynos 3110的名号，作为Exynos 3系列也是Exynos系列中唯一一款单核的芯片。而三星早期处理器产品则由于iPhone系列的成功从而使得三星制造的处理器也获得了广泛关注，如S5L8900处理器首先应用于2007年发表的第一代iPhone上，其后也使用在iPhone 3G上；比较有名的则是采用Cortex-A8架构S5PC100处理器，使用在2009年推出的iPhone 3GS和第三代iPod touch上。

三星Galaxy Note搭载的Exynos 4210主控芯片

三星Exynos 4210是真正意义上Exynos系列的首款量产产品，属于Exynos 4系列。Exynos 4210是基于32位RISC的系统级芯片（SoC），采用45nm制程，拥有两枚主频为1.2GHz-1.4GHz的Cortex-A9通用处理核心，拥有具有32KB（指令）/ 32KB（数据）L1缓存和1MB二级高速缓存。内存方面Exynos 4210提供了6.4GB/s的内存带宽，支持双通道LPDDR2 1066以及DDR3接口。

三星Exynos 4210架构图

Exynos 4210集成了ARM自家Mali-400 MP4 GPU（图形处理核心）。Mali400为ARM官方设计的基于分离顶点着色引擎（Vertex Shader, VS，负责三角形生成率）与像素渲染引擎（Pixel Shader, PS，负责像素生成率）的图形核心，标准的Mali400 GPU包含一组顶点着色引擎，而像素渲染引擎则可以在一组到四组之间自由选择搭配。介于Exynos 4210最顶级的ARM SoC定位，三星义不容辞的选择了完整的四像素渲染引擎配置，即Mali-400 MP4中所谓的“MP4”（MP是“MPCore”的缩写，代表可扩展性）。虽然ARM宣称Mali400的这种设计是“多核心”架构，但是“MP”与苹果A5处理器所采用的PowerVR SGX543 MP2的多核是不一样的，不是同时扩充VS和PS，后者才是真正的多核心，而前者只能称之为PS可选择扩展（取决于你愿意支付多少授权费和制造成本）。所以Mali400 MP4包含1个VS和4个PS，三角形生成率和像素生成率分别是30M/s和1000M/s，此外Exynos 4210还提高了GPU的工作频率，理论性能非常强劲。三星官方宣称猎户座的3D填充率高达32亿像素每秒，较为出色。

Mali-400 MP GPU架构

Mali-400 MP4是世界上第一款符合OpenGL ES 2.0 标准的多核GPU，可将二维和三维加速性能扩展到1080P像素的分辨率。为此在视频方面，Exynos 4210支持单路WXGA和双路WSVGA视频输出，支持HDMI V1.3a高清标准，可以拍摄1080P、30fps标准高清视频。Exynos 4210性能特点在于双核心的CPU，内存带宽最高，世界第一个本地三重显示，1080硬件视频解码和编码，三维图形硬件，例如SATA和USB高速接口等。

蓝魔W21是国内首款搭载Exynos 4210处理器的平板

在用户体验上，Exynos 4210提供优秀的视频性能和快速加载浏览网页，其无缝的多任务，最高图形质量，瞬间响应用户界面无疑使之成为最为强力的双核处理器。不过其内置Mali-400 MP4虽然比超频版SGX540的性能更强，但是其支持的贴图格式单一，并且不兼容许多主流特效，从而造成初期的兼容性存在不足，强大的性能也带来了更多发热量。不过，在三星Galaxy SII、Galaxy Tab 7.7、Galaxy Note等采用Exynos 4210处理器的热门产品推动下，游戏开发商越来越重视Mali-400 MP4的兼容性解决，游戏效能已得到较大改善。

二、德州仪器：TI OMAP 4430/4460

德州仪器（Texas Instruments，TI）是一家老牌半导体公司，是移动芯片领域全球领先的数字信号处理与模拟技术半导体供应商，亦是推动互联网时代不断发展的半导体引擎。德州仪器一直以来为移动解决方案做出众多贡献，而与摩托罗拉的合作也加速了其自身的发展，其研发的移动处理器平台以稳定著称，具备很强的兼容性。

OMAP 4系列处理器

早在NVIDIA宣布双核Tegra 2后仅一个月，德州仪器就宣布了进军双核的OMAP4双核心平台，包含了OMAP4430、OMAP4460与2011年初发布的OMAP4470三个型号。目前市场可以见到的德州仪器的处理器只有TI OMAP 4430和TI OMAP 4460两款，这两款处理器参数基本一致，而TI OMAP 4460的主频和GPU频率比起TI OMAP 4430要高（OMAP 4460的主频为1.5GHz，OMAP 4430的主频为1GHz）。OMAP 44系列双核处理器支持1080P 2D视频处理器，OMAP 4460更是支持1080P的3D视频处理，OMAP 4430最高为720P 3D视频处理。图片处理方面，每秒处理的照片处理能力为2000万像素，如果是双摄像头(比如裸眼3D手机)OMAP 4460支持1200万像素的双摄像头，OMAP为最高500万像素。

Kindle Fire便是采用TI OMAP4430处理器

OMAP 4430/4460处理器搭载了Cortex A9 MP架构的双核心，采用45nm工艺，具备1MB二级缓存，内存方面支持双通道LPDDR2 1066的内存，LP表示（Low Power）低电压低功耗，可以在1.2V低电压实现与1.5V DDR3相同的带宽。

德州仪器TI OMAP44X架构图

OMAP 4430/4460内置GPU采用的则是PowerVR SGX540。PowerVR SGX540是Imagination公司第五代PowerVR产品，采用统一架构，支持DX9，SM3.0，OpenGL 2.0，依然采用TBR渲染模式，支持H264解码。其多边形输出为2800万/秒，像素填充率达5亿/秒，对于图形计算、图像处理也是有着较高的处理能力。该GPU与单核时代的三星蜂鸟处理器一样，为此德州仪器将OMAP 4430搭载的PowerVR SGX540的频率提高到了了50%从而达到了300MHz，而OMAP 4460搭载的GPU频率更是提高到了384MHz，希望借此提升性能以拉开与单核处理器的差距。

PowerVR SGX540架构图

早在单核Cortex A8时代，三星代号蜂鸟的处理器就凭借该款GPU在单核时代傲视群雄。PowerVR SGX540内并没有单独的顶点着色引擎或者像素着色引擎，而是包含了四组通用引擎。这种类似于桌面显示核心统一渲染器的设计结构可以让PowerVR GPU用最少的硬件获取最大的性能，从而节约成本和功耗。值得一提的是，也正是由于通用处理器的设计，PowerVR SGX540也是支持OpenCL通用运算标准的GPU。

采用OMAP 4430双核处理器的Kindle Fire销量可观

OMAP 4430/4460在同级双核里被喻为性能最优秀的处理器，SGX540兼容性广，含有Neon模块视频性能优越，号称“怪兽级”双核处理器，且无明显缺点。德州仪器TI OMAP4430处理器其实离我们并不遥远，亚马逊阅读器Kindle Fire、黑莓平板PlayBook、巴诺商店平板Nook Tablet、智器平板Ten3都近在咫尺。

三、英伟达：NVIDIA Tegra 2

有像素的地方，就会有NVIDIA。而NVIDIA却是移动处理器领域的新人，也正是这个新丁却以第一的速度发布了首款双核SoC片上系统处理器NVIDIA Tegra 2，专门针对移动互联网应用，尤其是高清MID平板。尽管目前，最新一代Tegra 3已经开始进入市场，不过与主流市场普及还有一段距离。

NVIDIA牵手Android进军移动消费领域

2011年，Google推出Android 3.0 Honeycomb系统原生支持更高的分辨率，使平板的高分辨率能够彻底发挥优势。Google的大力支持使得使得许多想在第一时间推出Android平板的厂商，选择采用Tegra 2作为产品的平台。苹果iPad2发布会上将A5称为第一款量产的双核处理器也是心有不甘，因为一系列搭载NVIDIA Tegra 2的机型硬生生从苹果手中抢走了“业界首款双核”的名头，为此Tegra 2一度成为双核的代名词，为NVIDIA进军移动处理器业界打响了第一炮。

首款移动双核处理器NVIDIA Tegra 2

NVIDIA Tegra 2基于台积电40nm工艺制造，共包含2.6亿个晶体管，核心尺寸约为49mm，8.8mm BGA 装。NVIDIA Tegra 2的双核心来自于一颗双核ARM Cortex-A9处理器，最高频率1GHz。Tegra 2是NVIDIA在ARM SoC领域的第二款作品，第一款Tegra中NVIDIA使用的是单核心的ARM 11，实际表现并不好，从而NVIDIA跳过了Cortex-A8这一代直接升级双核版Cortex-A9，性能备受期待。NVIDIA表示，该处理器的性能是现有智能手机的10倍，上代Tegra的4倍。Tegra 2每一个核心配备了32KB+32KB的一级缓存，以及累计1MB的二级缓存，但是在内存子系统上最高只支持到DDR2 667或LPDDR2 600，但是仅支持单通道内存。

NVIDIA Tegra 2架构图

Tegra 2内建一个音频解码核心，一个支持1080P H.264硬件加速的视频解码核心，一个高清视频编码核心，一个最高支持1200万像素摄像头的图片/照片处理核心，一个用于芯片内部数据/功耗管理的ARM 7处理器核心。当然最重要的，还是整合NVIDIA最引以自豪的2D/3D图形核心Geforce ULP（Ultra Low Power）。该GPU由一组标准光栅化流水线组成，它包括4组顶点着色引擎（Vertex Shader），4组像素渲染引擎（Pixel Shader）以及1组TMU单元，200MHz时具备3.2Gflops的理论浮点运算能力，API方面则提供了Open GL ES2.0的完整支持。Tegra 2 还支持硬件Adobe Flash加速，利用GeForce ULP分担处理器运算Flash的重担，减少处理器的资源耗损，更能有效在读取大量具备Flash元素的网页的小游戏，或是进行以Flash为基础的游戏时，减少整体的耗电，并且让处理器的资源更专注在其他运算方面。

Tegra2的硬件Flash加速

透过这些技术细节，消费者能直接体验到的，就是直接的性能提升。NVIDIA凭借与PC Game合作厂商的良好关系，为提升Tegra平台在Android的游戏发挥空间，与许多游戏开发商开始洽谈针对Tegra优化，打造出不亚于掌上游戏机画面的高水平游戏。而NVIDIA也不仅与这些传统游戏公司合作，也全力协助移动平台游戏开发商提升游戏质量，例如Fruit Ninja开发商Halfbrick Studio，就在NVIDIA技术人员的协助下，推出针对TEGRA 2处理器的HD版本，不仅分辨率提升，还利用3D图形让游戏中的水果更为立体。NVIDIA Tegra2专门针对游戏优化的GPU自然不在话下，然而其阉割NEON加速模块之举会导致在播放视频时对高清视频的播放等也会受到极大的影响，只能播放少数的720P/1080P格式。尤其是现在720P以上的视频开始在网络中普及的时候。Adobe推出Flash Player 10开始需要处理器支持NEON指令集，所以TEGRA2Flash的硬解会受到影响。单通道的DDR2 667或LPDDR2 600也是其性能瓶颈。

Neon技术，是ARM Cortex-A系列处理器的128位SIMD（单指令多数据）体系结构扩展，旨在为消费性多媒体应用提供灵活强大的加速功能，从而明显改善用户体验。它具有32个寄存器，64位宽（是 16 个寄存器，128 位宽的双倍视图），可有效处理数据并尽可能减少对内存的访问，从而增加了数据吞吐量。

Tegra 2带来的出色游戏体验

NVIDIA Tegra 2的代表产品以国外一线品牌为主，主要包括摩托罗拉Xoom、索尼Tablet S、ThinkPad Tablet、宏碁A100、三星Galaxy Tab P7510、华硕EeePad TF101等中高端产品。

四、高通：Sapdragon MSM8260/8660

高通（Qualcomm）作为单核时代的主流供应商，在2010年6月宣布了自家的双核产品规划，其中主频高达1.2GHz-1.5GHz的Sapdragon MSM8X60是最吸引眼球的。

高通Sapdragon系列处理器

这是第一款针对手机等设备，且设计频率达到1.2GHz-1.5GHz的双核处理器，但与之前两家不同的是，高通在自家双核处理器上并没有采用类似于Cortex A9 MP的核心，而继续采用了与其单核处理器类似的Scorpion内核。Snapdragon基于ARM Cortex-A8，并使用ARM v7的指令集，内核名称为Scorpion（天蝎座），高通自家设计的Scorpion具备了13阶load/store管线，还有两个整数处理管线，目标时钟频率1GHz。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。MSM8260与MSM8660则属于第三代Snapdragon手机芯片产品，新款产品采用双核设计，主频可以达到1.2GHz-1.5GHz。其中MSM8260支持HSPA+网络，MSM8660支持HSPA+和CDMA2000 1xEV-DO Rev. B网络。MSM8x60采用45nm工艺，32KB（指令）/32KB（数据）L1缓存与Cortex A9一样，但二级缓存却只有512KB，仅为标准的Cortex A9 MP的一半。MSM8x60内存支持双通道LPDDR2 1066，与OMAP4430处于同一水平。多媒体支持级别与主流双核一样支持1080P级别的视频回放。MSM8x60支持24位色WXGA分辨率显示输出，整合低功耗GPS芯片和音频引擎芯片。

Sapdragon MSM8260处理器

高通MSM8X60是一款特立独行的处理器，在所有主流双核都采用了Cortex A9构架的时候却独自使用了Scorpion架构的异步双核（Asynchronous Symmetric Multiprocessing，Asynchronous SMP本质仍然是SMP，在处理器中，两个核心的p-state是独立的，可以动态根据负载调整每个核心的电压和频率，乃至直接关闭其中的一个核心，能够节省电力）。高通MSM8X60的Scorpion架构异步双核和Cortex-A9一样支持原生双核，MSM8X60的异步双核中的一个核心可以独立工作降低能耗也能一起工作提高效率，而且高通的Scorpion架构提升了Neon协处理器的运算性能，将传统Cortex-A8/9标配的64bit Neon单精度浮点引擎升级为128bit，能提供更强劲的浮点运算支持，并且在不需要的时候可以关闭一半变成64bit以节省能源。但是异步双核的MSM8X60性能还是比同频率的Cortex A9构架处理器略低，高通MSM8X60 1.5GHz的主频高通异步双核的性能大致和Cortex A9框架1.2GHz的性能相当。

高通双核芯片架构

另外MSM8X60内置高通自有的Adreno220 GPU芯片，支持使用Open GLES 2.0和Open VG 1.1技术的3D/2D图形引擎，支持1080P高清视频编解码和24位色WSXGA分辨率显示输出，整合低功耗GPS芯片和音频引擎芯片。而Adreno220像素填充率和三角形生产率分别为532M/s和88M/s，比起之前的Adreno205像素填充率245M/s和三角形生产率42M/s的数据提高了一倍的水准。

Adreno系列GPU性能

MSM8X60以比别的品牌同期产品高出30%左右的高频带来了CPU整数性能的提高。其整数性能在一般的文书处理与日常应用等能得到很很好体现；同时其28NM设计下的异步双核耗电量低于A9的，不过45NM下其耗电量反而高于其他的本身就是基于40/45NM设计的A9双核。MSM8X60异步导致其浮点性能差，从而影响需要大量计算的软解视频，3D游戏等多媒体应用。

华为MediaPad内置主频为1.2GHz的高通MSM8260处理器

采用MSM8X60系列处理器的MID平板主要有华为MediaPad以及联想乐Pad S2005等产品，其在产品端的最大优势在于集成3G通话功能。

五、苹果

苹果是MID平板这场硬件军备竞赛的主导者，尽管苹果一向在硬件上的的宣传都是那么言简意赅，业界和消费者还是很关心其处理器对性能的提升。

苹果产品的处理器横跨ARM与X86两大阵营

苹果新iPad采取的是A5的增强型双核处理器A5X，该处理器采用两个Cortex A9核心双核处理器和PowerVR SGX543MP4四核GPU的系统级芯片（iPad 2搭载的A5使用的是SGX543MP2）。A5X的CPU部分有两个核心主频从800MHz~最高可达1.4GHz，制程采用45nm技术，芯片面积为162.94平方毫米。在苹果的发布会上，苹果将不仅将PowerVR SGX543MP4与上一代产品ipad 2使用的是543MP2对比，更是与NVIDIA的Tegra 3进行性能对抗。

iPad2采用的A5处理器

自苹果第一代A4处理器开始，其卓越的性能和极佳的省电性能就获得了众人的广泛认可。第一代的处理器体积仅53.3平方毫米，经历了两年两代的更新换代，第三代A5X芯片面积达162.94平方毫米，体积足足增大了310%（A5面积为122平方毫米）。苹果的这三代处理器均是采用45nm工艺，使用相同的工艺塞入更多晶体管提高性能必然会增大体积。同时新iPad也带来了“发烧”的困扰，机身温度较高已成为新iPad的一个普遍性问题。在A4时代，苹果加入收购自P.A Semi的独立唤醒技术，以及专攻2D应用的VXD375芯片，使得A4的待机耗电大约只有竞争对手的30%，使用耗电更是只有25%-75% ，并通过45纳米工艺、3D层叠技术、内存控制芯片等一系列技术让它凸显强大。到了A5处理器苹果又在ARM Cortex-A9双核处理核心和PowerVR SGX543图形芯片的基础上加上MPCore技术、加速器链接埠、通用中断控制器、先进的总线接口单元、特定应用的计算引擎加速，以及更为先进的二级缓存控制器。

New iPad采用的A5处理器

同时出于Imagination Technologies的PowerVR GPU，A5X搭载的PowerVR SGX543MP4威力不容小视，据称可以轻松击败PC平台上的集显芯片，甚至在理论性能指标上可赶上一些桌面独立显卡。PowerVR SGX543采用了MIMD（多指令，多数据流）的架构，其"GP-GPU"应用可使得PowerVR SGX543采用多种核心配置，从双核，四核到8核，16核（分别为SGX543MP2、SGX543MP4、SGX543MP8、SGX543MP16）。四核设计的SGX543MP4运行频率虽然仅为250MHz，但是每秒可生成1.33亿个多边形，像素填充率则可达每秒40亿像素（4GPixel/s），理论可达到每秒160亿次的浮点运算能力。

PSP Vita搭配PowerVR SGX543 MP4（频率400MHz，Sony定制）

新iPad在工业设计上并未有多少改变，仅在硬件配置上做了较大提升。为了消费者最好的用户体验，最大变化要数屏幕分辨率，2048×1536的高分辨率是原来的4倍，而双核A5X的加强型仅提升主频且由PowerVR SGX543MP2升级为PowerVR SGX543MP4，大概只为配合显示提升进行了匹配升级。而Apple A5/A5X也只能用在苹果自家的产品上，该系列处理器不仅性能参数强劲，加上苹果软硬件统一标准设计，使得软硬件兼容能力一流，能够深入优化，从而能带来了苹果出色软硬件体验。新iPad携A5X而来，有相当的视觉体验提升，也有普遍温度较高的问题，尽管苹果官方认为正常，消费者还是能够感受到2、3代的差异。

iPad 2与The New iPad

不过，选择苹果，即选择了A4/5/5X处理器；选择了A4/5/5X处理器就选择了苹果，作此选择的消费者不在乎硬件性能参数，苹果宣传时也无需细枝末节面面俱到大势宣传，只需寥寥数语便显苹果风格。

六、晶晨：Amlogic AML8726-MX

Amlogic（晶晨半导体）看似低调，但却是业内领先的专注于提供先进消费电子产品解决方案的无晶圆半导体公司。进入双核时代，Amlogic也推出新一代的高性能系统单晶片(SoC)——AML8726-MX系列产品。

晶晨AML8726-M方案早就为国内MID平板所采用

新一代晶晨SoC采用双核ARM Cortex-A9核心处理器(CPU)和ARM双核Mali-400图形处理器(GPU)，并集成了业界认可的高清视频引擎和先进的安全技术。AML8726-MX系列支持多种开源软件开发环境，为高端游戏提供强大处理能力，支持Over The Top(OTT)在线视频播放，并通过应用软件下载平台为客户持续不断地提供最新节目内容和应用程序，此系列Soc可用作任何互联网视频显示产品的核心技术。

主频高达1.5GHz的晶晨AML8726-MX方案为双核MID平板添加一员大将

AML8726-MX双核方案中的CPU基于ARM Cortex-A9双核架构，采用40nm制程工艺，最高频率可达1.5GHz，并具备NEON协处理器，二级缓存为512KB，支持DDR3内存。Cortex-A9是目前性能最高的ARM处理器架构，运算性能达到2.5 DMIPS/MHz，具有高效率、长度动态可变、多指令执行超标量体系结构。

AML8726-MX处理器架构图

Amlogic AML8726-MX方案还采用了ARM自家的Mali-400 MP2双核图形处理器，“MP2”即表示采用双核心的设计。Mali400可以由一组顶点着色引擎搭配一组到四组像素渲染引擎。虽然没有Exynos 4210集成的Mali-400 MP4那样采用四像素渲染引擎的豪华配置，不过Mali-400 MP2包含1个Vertex Shader和2个Pixel Shader，而且其运行频率更高，超过400MHz，同时其Mali-400 MP2采用40纳米的工艺，通过高频双核保证了性能并比四核降低了功耗，同时，其支持包括全格式1080P高清音视频额硬解码，1080P MVC、HTML5和Flash11以及双屏输出。

ARM MALI-400 MP2 GPU的不错的3D运算能力在3D游戏中有较好表现

A9双核以及双核心Mali400高频版GPU的"魔蝎"MX双核芯片平板

在视频播放器时代Amlogic就凭借出色的视频解码性能赢得了业界口碑，如今，国内的蓝魔数码率先在新一代平板中采用AML8726-MX处理器，推出W13pro、W17pro以及W22pro三款力作。Amlogic AML8726-MX比起单核处理器在性能上最高提高了300%，从而获得更快的网页加载浏览和系统运行体验。此外，此款采用40纳米工艺双核芯片也具备比较低的功耗，以应对移动移动消费领域对于续航的更高需求。