深入淺出 自主架構(gòu)下驍龍820亮點(diǎn)剖析

　　【手機(jī)中國(guó) 評(píng)測(cè)】Qualcomm驍龍820拋棄ARM公版方案、重啟自主架構(gòu)的設(shè)計(jì)是一大亮點(diǎn)，不少消費(fèi)者對(duì)其在處理器性能、多媒體處理能力、網(wǎng)絡(luò)連接、相機(jī)等方面表現(xiàn)尤其感興趣，今天就讓小編為各位讀者深入淺出地探究一下Qualcomm驍龍820。

　　Qualcomm驍龍820的Kyro CPU采用了全新的自主架構(gòu)，舍棄了Qualcomm驍龍810的ARM公版架構(gòu)。其實(shí)，早在Qualcomm驍龍801時(shí)代，Qualcomm就已經(jīng)有采用Krait自主架構(gòu)的做法，只不過(guò)這一代Kyro CPU架構(gòu)變成了64位。

自主架構(gòu)前世今生

這兩代Qualcomm驍龍?zhí)幚砥鞯脑敿?xì)區(qū)別

　　從上面的參數(shù)對(duì)比圖可得，Qualcomm驍龍820和前作相比，引用iPhone 6s的廣告宣傳語(yǔ)幾乎是“處處都不同”。更強(qiáng)的CPU和GPU，全新的14-bit雙ISP處理器——Qualcomm Spectra ISP，業(yè)界最強(qiáng)的X12 LTE調(diào)制解調(diào)器，更低功耗的Hexagon 680 DSP，還有一系列全新引入的，保障系統(tǒng)安全性的設(shè)計(jì)，以及更快的Quick Charge 3.0快速充電技術(shù)。

Qualcomm驍龍820主要改進(jìn)（Qualcomm官網(wǎng)）

　　更多關(guān)于Kyro CPU相關(guān)的內(nèi)容，請(qǐng)參考之前“機(jī)情問(wèn)答”的文章：

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Adreno GPU平分春色

　　眾所周知，Qualcomm驍龍820的殺手锏除了Kyro CPU，還有Adreno 530 GPU。不管友商如何增強(qiáng)處理器性能，或者增加處理器核心數(shù)，甚至研發(fā)出自己的獨(dú)立基帶芯片，但是在GPU性能和兼容性上，Adreno GPU依然擁有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。讓我們簡(jiǎn)單回顧一下Adreno GPU進(jìn)化史。

Adreno GPU進(jìn)化史

　　從驍龍S1到驍龍S3，Adreno GPU完成了從65nm向45nm制造工藝的轉(zhuǎn)變，功耗更低，發(fā)熱更少，同時(shí)伴隨著架構(gòu)的不斷優(yōu)化，性能上也更加強(qiáng)勁。另一方面，Qualcomm驍龍S3上的Adreno 220，從前作僅支持720P視頻解碼升級(jí)到支持1080P視頻解碼，將用戶帶進(jìn)嶄新的全高清時(shí)代，攝像頭最高支持1600萬(wàn)像素，直到今天為止，1600萬(wàn)像素?cái)z像頭才開(kāi)始變成主流配置，可見(jiàn)當(dāng)時(shí)Qualcomm的技術(shù)十分具有前瞻性，從此也奠定了Qualcomm驍龍?zhí)幚砥骱虯dreno GPU在業(yè)界領(lǐng)先的地位。

　　邁入2012年，更換了全新28nm制程的Adreno 320，無(wú)論是搭載在早期的APQ8064或者后續(xù)的Qualcomm驍龍600上，都能夠充分發(fā)揮出當(dāng)時(shí)Qualcomm最強(qiáng)的游戲性能，為用戶帶來(lái)穩(wěn)定的系統(tǒng)體驗(yàn)（程序兼容性好），同時(shí)，Adreno 320正式支持OpenGL ES 3.0規(guī)范，最高支持2100萬(wàn)像素?cái)z像頭。

　　2013年，搭載在性能更強(qiáng)的Qualcomm驍龍800上的Adreno 330終于來(lái)了，相比Adreno 320，引入了對(duì)4K視頻解碼的支持，在2014年唱主角的Qualcomm驍龍801上更支持H.265格式的1080P視頻解碼。另一方面，Adreno 330正式為手機(jī)攝像頭模組引入雙ISP的概念，碰巧這個(gè)時(shí)候也是高像素大尺寸傳感器、光學(xué)防抖鏡片組、大光圈廣角鏡頭等成像要素蓬勃發(fā)展的時(shí)代，攝像頭模組更精密、更復(fù)雜的龐大數(shù)據(jù)量需要更快、更強(qiáng)的ISP進(jìn)行分析和計(jì)算。

　　2014年下半年，Krait架構(gòu)的最后一款處理器Qualcomm驍龍805搭載著當(dāng)時(shí)最強(qiáng)的Adreno 420 GPU閃耀登場(chǎng)。相比前作，Adreno 420將DirectX規(guī)范提升到DX 11.2，同時(shí)也支持OpenGL ES 3.1和Open CL 1.2full規(guī)范。另一方面，正式支持H.265格式的4K視頻解碼，編碼則暫不支持?？v然Adreno 420出現(xiàn)的時(shí)間不長(zhǎng)，但是為后續(xù)的Adreno 430乃至如今的Adreno 530奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　進(jìn)入2015年，Adreno 418和Adreno 430這兩顆雙子星和Qualcomm驍龍808和Qualcomm驍龍810一樣，讓廣大消費(fèi)者再一次感受到Qualcomm在手機(jī)芯片上的誠(chéng)意和實(shí)力。相比Adreno 420的28nm工藝，Adreno 418和Adreno 430采用了臺(tái)積電全新的20nm工藝，帶來(lái)了更低功耗和更佳的能效比。兩款新品都支持最高5500萬(wàn)像素?cái)z像頭，同時(shí)，Adreno 430更將雙ISP的尋址位數(shù)提升到14bit，帶來(lái)更快的數(shù)據(jù)處理能力和更強(qiáng)的運(yùn)算能力。相比Adreno 418，Adreno 430不僅支持H.265格式的4K視頻解碼（播放視頻），同時(shí)也支持視頻編碼（錄制視頻）。

　　2015年11月，Adreno 530伴隨著Qualcomm驍龍820粉墨登場(chǎng)，支持DX 12、OpenGL ES 3.1+AEP、Open CL 2.0、HDMI 2.0四種最新規(guī)范，帶來(lái)更好的游戲和程序兼容性。另一方面，Adreno 430最高支持120fps的1080P視頻解碼，Adreno 530則提高到240fps。Adreno 430最高支持30fps的4K視頻解碼，Adreno 530則提高到60fps。拍照方面，雖然還是14bit的雙ISP配置，但是更換成了全新的Spectra ISP，下文將會(huì)詳細(xì)介紹。最后，為了最大程度上釋放Kyro CPU和Adreno 530 GPU性能，Qualcomm選擇了更先進(jìn)的14nm制程，獲得更佳的能效比。

多媒體娛樂(lè)和SoC關(guān)系

　　相比安兔兔和魯大師讓人咂舌的跑分成績(jī)，消費(fèi)者更關(guān)心的是Qualcomm驍龍820在大型游戲和多媒體影音方面的實(shí)際表現(xiàn)。Qualcomm驍龍820的多媒體處理能力，影音、拍照體驗(yàn)對(duì)應(yīng)由SoC中：Adreno 530 GPU，Spectra ISP和Hexagon 680 DSP（充當(dāng)輔助角色）決定。

Qualcomm驍龍820的SoC和ARM公版區(qū)別

ARM公版SoC規(guī)劃

Qualcomm驍龍820的SoC規(guī)劃

　　對(duì)比上述兩份SoC設(shè)計(jì)圖可得，無(wú)論是ARM公版SoC還是Qualcomm驍龍820的SoC，他們都擁有以下的主要模塊：CPU、GPU、專(zhuān)門(mén)用于控制顯示的模塊、專(zhuān)門(mén)用于控制視頻解碼的模塊、RAM控制模塊。

　　另一方面，Qualcomm驍龍820的SoC，相比ARM提供給各大廠商的公版SoC，Qualcomm的SoC方案在細(xì)節(jié)上和公版相比擁有很大的不同。

　　首先，CPU部分更換成了Qualcomm自主架構(gòu)的Kryo CPU，采用四核心設(shè)計(jì)，支持64位操作指令，更高的主頻配合14nm FinFET制程，讓Kyro CPU的能效比最大化。

　　其次，GPU部分更換成了Adreno 530 GPU，這也是Qualcomm相比友商擁有著出色的游戲性能和兼容性的核心原因。

　　再者，ARM近兩年的SoC將視頻加速器和顯示處理器從GPU中獨(dú)立出來(lái)，分別為視頻解碼和顯示效果處理進(jìn)行優(yōu)化，這兩個(gè)模塊對(duì)應(yīng)著Qualcomm驍龍820的Adreno視頻模塊和Adreno顯示模塊。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，視頻加速器（Adreno視頻模塊）主要負(fù)責(zé)獨(dú)立處理視頻編碼和解碼時(shí)候龐大的數(shù)據(jù)量，而顯示處理器（Adreno顯示模塊）則主要負(fù)責(zé)添加降噪濾鏡和背光調(diào)節(jié)等優(yōu)化顯示效果的功能。

視頻加速器和顯示處理器

　　最后，正如圖片上顯示，Qualcomm的SoC重點(diǎn)標(biāo)示出LTE調(diào)制解調(diào)器、Spectra ISP和Hexagon DSP三個(gè)模塊，這也正是Qualcomm驍龍820這套全新的SoC中的其中三個(gè)亮點(diǎn)。

Adreno 530助力多媒體處理

　　1、Adreno 530相比前作Adreno 430（Qualcomm驍龍810搭載）實(shí)現(xiàn)了圖形性能和計(jì)算能力上最高達(dá)40%的提升，功耗則降低了40%。眾所周知，Adreno 430相比Adreno 420（Qualcomm驍龍805搭載）性能提升30%，功耗降低20%。綜合來(lái)看，短短經(jīng)歷了兩代旗艦產(chǎn)品周期，Adreno GPU就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了GPU性能上翻倍，功耗上減半的壯舉，為滿足用戶需求并提升用戶體驗(yàn)而定制開(kāi)發(fā)性能強(qiáng)大的GPU，也是近年來(lái)SoC領(lǐng)域的一個(gè)趨勢(shì)，這也是Adreno GPU相比友商ARM Mali系列，PowerVR G系列GPU始終保持領(lǐng)先地位的主要原因。

　　2、Adreno 530還支持OpenGL ES 3.1+AEP（Android擴(kuò)展包）、Renderscript（3D播放和關(guān)于CPU密集型計(jì)算）以及全新的OpenCL 2.0和Vulkan標(biāo)準(zhǔn)。Vulkan能夠最小化驅(qū)動(dòng)過(guò)載，并在移動(dòng)和嵌入式平臺(tái)上支持多線程性能。

　　3、支持64位虛擬尋址，允許共享虛擬內(nèi)存（SVM）并高效地與64位 Kyro CPU進(jìn)行協(xié)處理。

　　4、已經(jīng)優(yōu)化的精密電源管理，全新的渲染、合成和壓縮技術(shù)以更低功耗和更少的DRAM帶寬實(shí)現(xiàn)更高的性能，當(dāng)然，優(yōu)秀的能效表現(xiàn)和14nm制程以及全新升級(jí)的Hexagon 680 DSP密不可分。

　　5、得益于Adreno顯示和Adreno視頻兩個(gè)模塊的配合，Adreno 530 GPU還支持通過(guò)HDMI 2.0以60fps幀率在Rec. 2020超高清（UHD）顯示屏和電視上顯示最高達(dá)4K HEVC（H.265）的視頻。

　　6、優(yōu)化的QualcommEcoPix和QualcommTruPalette，支持更長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間和更出色像素質(zhì)量。

Spectra ISP讓拍照效果和體驗(yàn)更上一層樓

　　Spectra ISP，采用最新的14bit雙ISP，可提供更廣泛的色彩和更自然的膚色。你還可以通過(guò)混合自動(dòng)對(duì)焦框架及支持下一代運(yùn)算攝影的多傳感器融合算法實(shí)現(xiàn)更佳的照片拍攝。Spectra ISP支持最多三個(gè)攝像頭，類(lèi)似LG V10前面兩顆攝像頭和后面一顆攝像頭，或者像HTC One(M8)前面一顆攝像頭和后面兩顆攝像頭都行。

Qualcomm驍龍820出色攝像頭表現(xiàn)

　　另外，Spectra ISP帶來(lái)出色的高級(jí)自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)曝光和自動(dòng)白平衡，可以說(shuō)是Qualcomm驍龍?zhí)幚砥鞒删屯昝缊D像的關(guān)鍵所在。Qualcomm Technologies為自動(dòng)曝光和自動(dòng)白平衡提供強(qiáng)大的解決方案，包括通過(guò)復(fù)雜的算法確定光線的顏色和強(qiáng)度范圍，并“通知”ISP和圖像傳感器采用合適的處理方式，這樣照片的對(duì)比度就不會(huì)過(guò)高或過(guò)低。另一方面，面對(duì)復(fù)雜環(huán)境光線，動(dòng)態(tài)的局部色調(diào)映射（LTM）技術(shù)，是對(duì)色調(diào)重新映射然后疊加，從而實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍圖像（HDR）。它增強(qiáng)了陰影的層次，使細(xì)節(jié)更加清晰；改善了對(duì)比度，使圖片更清晰；最終使照片更接近真實(shí)場(chǎng)景的自然色彩表現(xiàn)。

Spectra ISP和Hexagon 680 DSP之間是如何相互配合？

　　正如上文所述，Spectra ISP可依賴Hexagon 680 DSP的協(xié)助，在不影響日常性能發(fā)揮的前提下，達(dá)到更低的功耗。具體來(lái)說(shuō)，Qualcomm驍龍820將通過(guò)ISP和DSP自適應(yīng)地增亮視頻和照片中較暗的區(qū)域，照片不會(huì)再黑乎乎的。而Hexagon Vector eXtension（HVX）是一個(gè)全新的高級(jí)成像硬件功能，旨在幫助提高DSP的功率。借助于Hexagon 680 DSP低功率島，面向傳感器感知應(yīng)用和Hexagon向量擴(kuò)展技術(shù)，Qualcomm驍龍820在增亮處理時(shí)，性能是前幾代Qualcomm驍龍?zhí)幚砥鞯?倍，省電能力同時(shí)也提高3倍。

Qualcomm驍龍820在實(shí)際生活場(chǎng)景中能夠帶給我們?cè)鯓拥挠?jì)算機(jī)視覺(jué)體驗(yàn)提升？

　　Qualcomm智能捕捉功能（Clever Capture）可以檢測(cè)人的動(dòng)作或面部微笑，然后觸發(fā)照片連拍功能，你可以再?gòu)闹羞x擇最心儀的照片。

華為 Ascend P7

　　目前我們只能夠?qū)崿F(xiàn)像華為 Ascend P7上手動(dòng)開(kāi)啟“連拍優(yōu)選”功能，按下快門(mén)鍵后連續(xù)拍攝多張照片，之后讓用戶從中挑選出合乎心意照片。

金立E6

　　或者像金立E6的“笑臉快門(mén)”功能，基于人臉識(shí)別的原理，在檢測(cè)到人物臉部表情發(fā)生變化的時(shí)候，手機(jī)自動(dòng)拍照，無(wú)須用戶手動(dòng)按下屏幕快門(mén)鍵。而Qualcomm智能捕捉功能正是將上述兩項(xiàng)功能結(jié)合起來(lái)，為消費(fèi)者帶來(lái)全新的拍照體驗(yàn)。

拍攝這種水球破裂的照片也不再是困難的事情

　　Qualcomm驍龍文本激活功能（Snapdragon Text Activation）可以讀取和解釋現(xiàn)實(shí)世界中的文字，并提出適當(dāng)操作或應(yīng)用建議。這項(xiàng)技術(shù)的雛形就是很多商務(wù)手機(jī)（例如聯(lián)想P780）都搭載了的“名片全能王”，能夠簡(jiǎn)單拍攝名片之后，名片上的信息就能夠被識(shí)別并保存到手機(jī)聯(lián)系人之中。根據(jù)Qualcomm的介紹，這項(xiàng)技術(shù)不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)這種識(shí)別圖片的功能，還能夠在識(shí)別到網(wǎng)頁(yè)鏈接的時(shí)候，詢問(wèn)用戶是否打開(kāi)瀏覽器進(jìn)行瀏覽，相當(dāng)人性化。

Touch-to-Track

　　Qualcomm觸摸跟蹤功能（Touch-to-Track）已在部分基于驍龍的移動(dòng)終端中實(shí)施，在Qualcomm驍龍820中，這項(xiàng)功能得到了Hexagon 680 DSP 硬件的支持，并實(shí)現(xiàn)了較低的功耗。要解釋Touch-to-Track技術(shù)，我們以小米手機(jī)4為例。

小米手機(jī)4官網(wǎng)宣傳

　　從上圖看出，小米手機(jī)4攝像頭能夠追蹤并鎖定對(duì)象，跟隨移動(dòng)路線連續(xù)對(duì)焦，動(dòng)態(tài)調(diào)整焦點(diǎn)并計(jì)算曝光。根據(jù)Qualcomm的描述，用戶可以對(duì)選定的對(duì)象進(jìn)行放大、過(guò)濾或使用其它功能，配合動(dòng)態(tài)追蹤對(duì)焦技術(shù)，甚至在它們移動(dòng)的時(shí)候也可以進(jìn)行。用戶還可在畫(huà)面內(nèi)跟蹤多個(gè)對(duì)象，在對(duì)象或背景上使用效果（比如改變對(duì)焦）。以前只能夠在專(zhuān)業(yè)相機(jī)上實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在在智能手機(jī)上也能夠輕松使用。

ARM的Mali-T880 GPU和Qualcomm的Adreno 530 GPU相比，性能上誰(shuí)更占優(yōu)勢(shì)？

　　將Adreno 530 GPU和Mali-T880 GPU參數(shù)對(duì)比可得，Mali-T880 GPU相比前作更換了16nm FinFET制程打造，得益于制程的進(jìn)步，Mali-T880 GPU將主頻從前作的650MHz提升到850MHz，但是功耗卻下降了40%。除此以外，并沒(méi)有像Adreno 530 GPU引入全新的技術(shù)和模塊優(yōu)化多媒體方面處理能力。

　　正如上文所述，Adreno 530 GPU配合Spectra ISP、Hexagon 680 DSP在多媒體處理、影音和拍照方面都有全面的提升，而且功耗也降低了。目前來(lái)看，如果Mali-T880 GPU只是Mali-T760 GPU的頻率放大版，那么Adreno 530 GPU的優(yōu)勢(shì)將十分明顯。細(xì)心的讀者也會(huì)發(fā)現(xiàn)，Mali-T880 GPU是不支持DirectX 12的。

稱(chēng)霸武林的獨(dú)門(mén)秘方

　　一如既往，Qualcomm為Qualcomm驍龍820配備了全球傳輸速度最快的X12 LTE調(diào)制解調(diào)器，其中，下行速度最高達(dá)到了600Mbps，上行速度最高達(dá)到了150Mbps，讓Qualcomm驍龍820再一次問(wèn)鼎基帶芯片領(lǐng)域的王者寶座。

Qualcomm官網(wǎng)對(duì)比圖

　　從上圖也能夠看出Qualcomm驍龍X系列LTE調(diào)制解調(diào)器目前主推三個(gè)型號(hào)，除了搭載在Qualcomm驍龍820上的X12 LTE調(diào)制解調(diào)器，還有X7 LTE調(diào)制解調(diào)器，以及搭載在Qualcomm驍龍616上的X5 LTE調(diào)制解調(diào)器，目前采用這顆處理器的機(jī)型有華為 麥芒4和榮耀7i。

　　為什么Qualcomm家的基帶芯片能夠達(dá)到如此快的傳輸速度？最重要的原因就是載波聚合技術(shù)。更多和Qualcomm驍龍X系列LTE調(diào)制解調(diào)器和載波聚合技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容，請(qǐng)參考：

　　//m.27045.cn/guide/521223.html

　　結(jié)束語(yǔ)：本期文章，我們對(duì)Qualcomm驍龍820的Kyro CPU、Spectra ISP、Adreno GPU、驍龍X12 LTE調(diào)制解調(diào)器等模塊進(jìn)行了深入淺出的介紹，另外也介紹了Hexagon 680 DSP如何配合ISP和GPU，在多媒體處理、影音和拍照方面，降低整套SoC的功耗。相信各位讀者對(duì)Qualcomm驍龍820這套自主架構(gòu)的方案以及SoC內(nèi)各個(gè)模塊的全新特點(diǎn)已經(jīng)有一定的了解。

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