平板电脑主控芯片方案介绍

自从苹果iPad平板电脑上市后，一石激起千层浪，传统数码厂商和一些手工作坊纷纷推出自己的产品，致使如今的平板电脑市场鱼龙混杂、良莠不齐，相似的外观，相似的操作系统，但性能却相差甚远。一台平板电脑，无论它的外观如何靓丽，系统版本如何前卫，如果没有强大硬件基础的支持，依然发挥不出它该有的优势。主控芯片（SOC）作为硬件系统的心脏部分，在整个系统运算过程中起着至关重要的作用。造成平板电脑差异化的因素很多，本文就平板电脑所采用的主控芯片方案进行分析，供选购平板电脑时参考。

平板电脑分为传统平板电脑和新一代平板电脑，传统平板电脑是由微软提出的，是指能够安装x86版本的Windows系统、Linux系统或Mac OS系统的PC机；新一代平板电脑大多采用ARM架构，这样就可避开能耗高的问题，在续航和散热方面有了很大改进。同时，新一代平板电脑大部分搭载i0S，Android，webOS或者BlackBerryTablet OS系统，在界面交互性上较出色的/卓越的/优异的/杰出的，能大幅增加用户的体验感。ARM （Advanced RISCMachines）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。用于平板电脑的ARM架构有多类，且每类又有多种具体方案，具体情况见表1。

一、ARMv5架构方案
该方案的代表是ARM9核心。ARM9核心拥有成熟的生产技术，较小的核心面积带来的较低成本，大约提供约1.1DMIPS/MHz的性能。该核心相对比较省电，但难以达到更高的频率，因此整体效能有限。
提示：DMIPS全称叫DhrystoneMIPS， D是Dhrystone的缩写，表示测整数计算能力；MIPS是MillionInstructions executed Per Second的缩写，表示每秒百万条指令的意思，该参数是表示用来计算系统的处理能力。
ARM9核心的代表方案有：威盛WM8505/WM8505 ＋、瑞芯微RK2808、瑞芯微RK2818等，下面分别介绍。
1．威盛WM8505/WM8505＋

威盛VIA WM8505方案采用ARM9核心，基于65nm制作工艺，频率达到300MHz，搭配DDR2128MB RAM。威盛WM8505＋是超频到400MHz的方案，也有厂商虚标到533MHz，搭配256MB DDR2内存，如图1所示。

威盛WM8505/WM8505＋是最廉价的Android方案之一，搭配Android 1.6系统。该方案只支持JPEG硬解码方式，无3D加速技术。WM8505＋作为WM8505的超频版本，发热量较大。
小结：这两种方案的视频解码能力都很弱，无法当作MP4使用，高清显示能力更是可想而知。
代表机型：山寨VIA、国美飞触1代等。
2．瑞芯微RK2808方案

瑞芯微RK2808方案采用ARM9核心，基于65nm制作工艺，频率为600MHz，搭配128MBSDRAM内存，如图2所示。

该方案支持Android 1.5系统，无3D加速技术，拥有550MHz的Ceva MM2000独立DSP硬***，能够硬解RV、H.264、VC-1、H.263、MPEG4等编码格式，最高支持到720P，其中H.264只能到2Mbps的码率，VC-1只能保证480P格式信号流畅。
小结：该方案是上市较早的芯片方案之一，虽然600MHz的ARMS核心性能偏弱，但系统的优化不错，搭配Android 1.5系统也比较稳定流畅，对于普通网页浏览来说问题不大，但是遇到图片稍多的网页时，施动过程中就会有阻塞感。
瑞芯微RK2808采用SDRAM内存，比起DDR2内存要差一些。另外，它最高支持128MB RAM的特性也决定了它很难支持Android2.0以上的系统。此外，无3D加速技术也注定了与Android 2.1以上的动态桌面和华丽特效无缘，同时也无法运行需要3D加速技术的游戏。
值得一提的，对于该方案，部分商家以“720P流畅播放”为嚎头进行宣传，实际上该方案的产品并不能支持全部的720P视频流畅播放，部分视频会有延迟或卡顿现象。另外，还有的厂商把550MH：的DSP***和600MHz的ARM核心加在一起，以“1.2G处理器”为嚎头宣传，这实为误导消费者。
代表机型：蓝魔W7、爱可视7HT、本易M1等。
3．瑞芯微RK2818

瑞芯微RK2818方案采用ARM9核心，基于65nm制作工艺，频率为624MHz，搭配256MBDDR2内存，同时配备了600MHz的Ceva MM2000独立DSP硬***，如图3所示。该方案支持Android 2.1系统，并且在电容屏产品上可实现多点触摸功能。

视频性能：支持RV、H.264、VC-1、H.263、MPEG4等编码格式，最高支持720P。相同的DSP***注定了RK2818的视频能力与前代RK2808完全一样，性能不高。
3D性能：瑞芯微RK2818的3D部分使用的Android Pixelflinger渲染器，这是一个软件渲染器，通过ARM核心来渲染3D画面，因此速度比较慢，只能玩一些简单的3D游戏，对于复杂的3D游戏来说，卡频现象明显，实用性不高。
小结：瑞芯微RK2818改进了内存控制器，支持DDR2颗粒，因此性能上会有一定程度的提升，加上内存容量增加明显，因此瑞芯微RK2818在系统响应、网页浏览和文档阅读性能方面都有明显的提升。
另外，瑞芯微RK2818通过了Adobe的PDF认证，使用自带的阅读器阅读PDF文件时速度很快，只是功能稍显单调。同时，RK2818的DSP具有可编程性，经过进一步开发可支持3D视频、人脸识别等功能。
虽然瑞芯微RK2818在视频和游戏方面提升不是很明显，但是由于扩大了内存容量，在上网以及阅读等体验上，相比RK2808有了不小的进步。
代表机型：蓝魔W9、蓝魔W11、原道N6、台电T720等。
二、ARMv6架构
ARMv6架构的代表是ARM 11核心。ARMl 1核心系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器，它能提供约1.2DMIPS/MHz的性能，加长的管线可以达到更高的频率（1 GHz ）。与采用ARMv4架构的ARM9相比，ARMl 1的性能更强，但功耗增加也比较显著。ARM11核心的代表方案有Telechips TCC8902和盈方微IMAPX200。
1.Telechips TCC8902

Telechips是韩国的一家芯片研发公司。Telechips TCC8902方案采用ARMl 1核心，基于65nm制作工艺，频率达到650MHz～800MHz，搭配256MB DDR2内存，如图4所示。该方案支持Android 2.1系统。

视频性能：Telechips TCC8902拥有独立的视频子系统ARM Mali-VE6，基于硬解码方式，可支持RV、H.264、VC-1、H.263、MPEG4等视频格式，最高可达1080P，且能保证1080P流畅播放。
3D性能：Telechips TCC8902拥有“ARM Mali-200"3D加速渲染器，支持OPENGL ES2.0/1.1、OPENVG。
小结：Telechips TCC8902支持Android 2.1系统，性能处于主流水平，能够应付大部分应用要求。TCC8902虽然拥有3D加速技术，但由于驱动不够完善，未能将“ARM Mali-200”的实力发挥出来。视频播放是TCC8902的强项，TCC8902支持多格式的1080P，也真正做到了1080P流畅播放。值得一提的是，“多格式的1080P'，并非所有的1080P都能播放，有的1080P视频会出现延迟甚至卡顿，不过对于720P来说没有任何问题。相比上面的几种方案，TCC8902的视频能力已经非常出色。浏览网页时，ARM11的处理能力对于带有图片的复杂网页依旧不够，施动并不流畅。总体来说，Telechips TCC8902是现阶段比较不错的方案之一。
代表机型：乐天派GPad701、智器V系列、酷比U6、山寨平板等。
2．盈方微IMAPX200

盈方微IMAPX200方案采用ARM 11核心，基于65nm制作工艺，频率达到了1 GHz，搭配256MBDDR2内存，如图5所示。该方案支持Android 2.1系统。

视频性能：盈方微IMAPX200拥有独立的On2 Hantro 8190视频子系统，该系统基于硬解码方式，可支持RV、H.264、VC -1、H.263、MPEG4、 VP6等视频格式，最高可达1080P。
3D性能：盈方微IMAPX200拥有“VIVANTE GC600”3D加速渲染器，该渲染器采用统一的IMR渲染架构，支持OPENGL ES2.0/1.1、OPENVG。
小结：盈方微IMAPX200产品上市时间较晚，系统驱动还不是很完善，在播放1080P高清视频时会有掉帧现象。另外，盈方微IMAPX200整体功耗偏大，散热效果较为一般。
代表机型：卓尼斯ZT-180、国美飞触2代等。
值得一提的是，卓尼斯ZT-180机在上市之初，厂商称其采用的是A8核心处理器，引起不小轰动，后经证实该机依然采用ARM11核心，其真正面目是盈方微IMAPX200方案，不过其频率升到了1 GHz，理论上能达到Cortex-A8500MHz～600MHz的水平，相对来说也算不错。
三、ARMv7架构
ARMv7架构采用Cortex指令集系列核心，而Cortex指令集系列核心又可分为高通Scorpion核心、Cortex A8核心、三星Hummingbird核心、Cortex A9核心。
1．高通Scorpion核心

该核心的代表处理器方案是高通Snapdragon QSD8250，如图6所示。该方案用1 GHz Scorpion核心，基于65nm制作工艺，搭配256/512MB mDDR内存，支持Android2.1操作系统。

视频性能：SnapdragonQSD8250拥有独立的视频子系统—高通QDSP6000，支持720PH.264视频，但实际应用中，只有480P、H.264流畅，通过软件解码能勉强支持多格式480P使之流畅。
3D性能：Snapdragon QSD8250拥有“Adreno 200 （AMD Z430）”3D加速渲染器，该渲染器采用统一的IMR渲染架构，支持OPENGLES2.0/1.1与OPENVG功能。
小结：高通Snapdragon QSD8250是最早面世的1 GHz芯片之一，性能较为强劲，浏览网页非常流畅。该芯片集成的Adreno 200虽不是很强大，但在游戏方面表现还算不错。视频方面，高通SnapdragonQSD8250表现不是很出色，最高支持到720P，但实际只能保证480P流畅，当遇到高码率的片段时依然会出现掉帧甚至卡顿现象。另外，高通的芯片技术掌握在该厂手中，专利费较贵，因此使用该方案的产品价格也不算便宜。
代表机型：戴尔Mini 5 （Streak）。
2.Cortex-A8核心：
ARM Cortex-A8处理器是靠前款基于ARMv7架构的应用处理器，处理器的速率可以在600MHz-1 GHz的范围内调节，性能大概是同频率ARM 11的2～3倍。Cortex-A8标配 Neon单元（增强性SIMD扩展），通过SIMD指令集大大加强浮点性能，可以实现不少DSP（数字信号处理）功能。
由于高昂的授权费用和较大的核心面积，使得Cortex-A8 SOC（系统级芯片）的成本相对较高，多出现在中高端产品中。
Cortex-A8核心的代表处理器方案有德州仪器OMAP3430/3530、德州仪器OMAP3630/3640、飞思卡尔i.MX515等。
（1）德州仪器OMAP3430/3530

德州仪器OMAP3430/3530采用A8核心，如图7所示，基于65nm制作工艺，频率达到550MHz720MHz、搭配256MB mDDR内存，支持Android 2.1以上操作系统。

视频性能：德州仪器OMAP3430/3530搭载基于C64x＋DSP的IVA2＋视频子系统，频率为430MHz。DSP C64x＋表现较为强劲，不过只有爱可视公司对它进行了进一步开发，表现还算不错，勉强支持720P。对于其他厂商，只能像高通的QSD8250一样，通过软件解码并配合处理器超频后，能够勉强支持多格式480P视频流畅播放，高码率时依然会有掉帧和卡顿现象。
3D性能：德州仪器OMAP3430/3530拥有“PowerVRSGX530”3D加速渲染器。该渲染器采用统一的TBR渲染架构，支持OPENGL ES2.0/1.1与OPENVGOPowerVR SGX530的整体表现不错，它的实际表现比高通的Adreno200更加出色。
小结：德州仪器OMAP3430/3530同样是一款经典的处理器芯片，在OMAP3430超频至800MHz时，其性能达到1 GHz的SnapdragonQSD8250的水平（TI官方测试得分）。不过在同频工作下．，它比Snapdragon要耗电（1 GHz的Snapdragon的Scorpion核心耗电与600MHz的TI Cortex-A8接近）。
代表机型：爱可视50
（2）德州仪器OMAP3630/3640

德州仪器OMAP3630/3640同样采用A8核心，如图8所示，基于45nm制作工艺，频率达到了1 GHz-1.2GHz，搭配256MB DDR2内存，支持Android 2.1以上操作系统。

视频性能、3D性能与ON AP3430/3530相同。
小结：德州仪器OMAP3630/3640采用45nm制作工艺，频率有了很大提升，性能进一步加强。由于采用了全新的DDR2内存，它的3D性能也得以完全释放，理论性能达到OMAP3430的2倍。
代表机型：爱可视发布的一系列新机。
（3）飞思卡尔i.MX515
飞思卡尔半导体（原摩托罗拉半导体部）是全球领先的半导体公司，生产嵌入式处理产品和连接产品。

飞思卡尔i.MX515采用A8核心，如图9所示，基于65nm制作工艺，频率达到800MHz/ 1 GHz，搭配256/512MB DDR2内存，支持Android 2.2操作系统。

视频性能：飞思卡尔i.MX515拥有独立的硬解视频子系统，支持H.264、VC -1、MPEG4、RV等视频格式，最高到720P。

3D性能：飞思卡尔i.MX515和高通Snapdragon QSD8250一样，拥有“Adreno 200 （AMD Z430） ”3D加速渲染器，该渲染器采用统一的IMR渲染架构，支持OPENGLES2.0/1.1与OPENVG功能。
小结：飞思卡尔i.MX515是最近呼声颇高的芯片之一，它采用了Cortex-A8内核，具有与高通Snapdragon类似的性能，网络浏览、文档阅读等日常应用自然不在话下。由于采用DDR2内存，获得了更大的带宽，3D性能有了进一步提升。视频方面，对于RM、 RMVB格式，只能通过软解实现，但多格式的720P解码能力还是很不错的。
代表机型：山寨i.mx515。
3．三星Hummingbird核心
三星Hummingbird核心是三星联合苹果在Cortex-A8的基础上，经过一系列的改进而得到的一种Cortex-A8加强版核心。此处将其独立出来，是因为修改后的核心运行更快，并且集成了全新的GPU核心，3D性能得到全面增强。Hummingbird核心的代表处理器方案有：三星S5PC110/S5PV210和苹果A4。
（1）三星S5PC 110/S5PV210
三星S5PC110/S5PV210采用优化的Cortex -A8核心（即Hummin沙ird核心），如图10所示，基于全新45nm制作工艺，频率达到了1 GHz，并内置512kB L2缓存，搭配512MB DDR2内存，支持Android 2.1以上操作系统。

视频性能：三星S5PC110/S5PV210拥有独立的硬解视频子系统PowerVR VXD370，支持H.264、VC-1、MPEG4等视频格式，最高到1080P。值得一提的是，三星S5PC110并不支持RMVB的硬件解码，只能通过软解实现480P。
3D性能：三星S5PC110/S5PV210拥有“PowerVR SGX540"3D加速渲染器，该渲染器采用统一的TBR渲染架构，支持OPENGLES2.0/1.1与OPENVG。
小结：三星S5PV210和S5PC110的区别在于封装方式，本质并无太多变化。前者封装尺寸较大，适用于平板和上网本，后者是小尺寸封装，适用于手机。
三星S5PC110/S5PV210可以说是目前最强的ARMv7架构芯片之一，它配置了512 kB的L2缓存，是其他Cortex-A8处理器的两倍，并且加入了强劲的SGX540显示核心，实测性能领先其他Cortex-A8产品1倍以上，处理游戏的性能非常出色的/卓越的/优异的/杰出的。
代表机型：三星Galaxy Tab.
（2）苹果（Apple ）A4
苹果A4与三星S5PC110的核心布局基本相似，如图11所示，但苹果A4对系统进行很大幅度的优化，拆去iPhone4或iPad不需要的模块，同时加大二级缓存，以提高性能。

在视频方面，苹果A4将负责视频硬解的VXD370换成了VXD375，只能通过软解支持720P的H.264 、MP4格式解码；在3D方面，将三星S5PC110的PowerVRSGX540换成SGX535、 3D性能稍有降低。另外，苹果A4配备了640kB的L2缓存，相比三星S5PC110有所提升。
代表机型：苹果Tad.
3.Cortex A9核心
Cortex -A9核心是在Cortex -A8的基础上进行改进得到，Cortex-A9处理器能与其他Cortex系列处理器以及广受欢迎的ARMMPCore技术兼容，效能提升到2.5DMIPS/MHz。同时Cortex -A9处理器普遍采用对称双核心配置，两个相同的核心共享1MB的L2缓存，总体性能达到了Cortex-A8的2倍以上，性能十分强劲。
Cortex-A9多核处理器是首款结合了Cortex应用级架构以及用于可扩展性能的多处理能力的ARM处理器。
值得注意的是，在Cortex-A9中，增强性SIMD扩展（Neon单元）不再是标准配置，厂商可以选择传统的VFP单元，以换取功耗和核心面积的优化。
Cortex-A9核心的代表处理器方案是NVIDIA Tegra2。该方案采用Cortex-A9双核心设计，如图12所示，基于全新40nm制作工艺，频率达到了1 GHz，搭配512M/1GBDDR2内存，支持Android 2.2以上操作系统。

视频性能：NVIDIA Tegra2拥有独立的硬解视频子系统，支持H.264、 VC-1、MPEG4等视频格式，最高到1080P。虽然NVIDIA Tegra2没有提供对RMVB的硬解支持，但可依靠双核A9进行软解。
3D性能：NVIDIA Tegra2拥有“GeForce ULV”3D加速渲染器，支持OPENGL ES2.0/1.1与OPENVG。由于32bit DDR2内存所能提供的内存带宽有限，一定程度上限制了NVIDIA Tegra2内置图形处理核心的发挥，因此它与Hummingbird的SGX540基本处于同一水平。尽管如此，其3D性能还是处于量产系统级芯片中的顶尖水平。
小结二NVIDIA Tegra2采用Cortex-A9双核心，几乎达到了Cortex-A8的2倍性能，面对Android应用基本都无问题。另外，Tegra2集成了专门的音频解码模块，以最大限度地释放芯片的其他性能，并降低功耗。总体看来，NVIDIA Tegra2应属当今平板电脑界的芯片佼佼者。
代表机型：万利达Zpad、东芝Folio 100等。