深入淺出 自主架構(gòu)下驍龍820亮點剖析

　　【手機中國 評測】Qualcomm驍龍820拋棄ARM公版方案、重啟自主架構(gòu)的設(shè)計是一大亮點，不少消費者對其在處理器性能、多媒體處理能力、網(wǎng)絡(luò)連接、相機等方面表現(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，早在Qualcomm驍龍801時代，Qualcomm就已經(jīng)有采用Krait自主架構(gòu)的做法，只不過這一代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)對比圖可得，Qualcomm驍龍820和前作相比，引用iPhone 6s的廣告宣傳語幾乎是“處處都不同”。更強的CPU和GPU，全新的14-bit雙ISP處理器——Qualcomm Spectra ISP，業(yè)界最強的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，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，請參考之前“機情問答”的文章：

　　//27045.cn/reviews/524139.html

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)出自己的獨立基帶芯片，但是在GPU性能和兼容性上，Adreno GPU依然擁有無可比擬的優(yōu)勢。讓我們簡單回顧一下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，同時伴隨著架構(gòu)的不斷優(yōu)化，性能上也更加強勁。另一方面，Qualcomm驍龍S3上的Adreno 220，從前作僅支持720P視頻解碼升級到支持1080P視頻解碼，將用戶帶進(jìn)嶄新的全高清時代，攝像頭最高支持1600萬像素，直到今天為止，1600萬像素攝像頭才開始變成主流配置，可見當(dāng)時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Qualcomm最強的游戲性能，為用戶帶來穩(wěn)定的系統(tǒng)體驗（程序兼容性好），同時，Adreno 320正式支持OpenGL ES 3.0規(guī)范，最高支持2100萬像素攝像頭。

　　2013年，搭載在性能更強的Qualcomm驍龍800上的Adreno 330終于來了，相比Adreno 320，引入了對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正式為手機攝像頭模組引入雙ISP的概念，碰巧這個時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、更強的ISP進(jìn)行分析和計算。

　　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)時最強的Adreno 420 GPU閃耀登場。相比前作，Adreno 420將DirectX規(guī)范提升到DX 11.2，同時也支持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)的時間不長，但是為后續(xù)的Adreno 430乃至如今的Adreno 530奠定了堅實的基礎(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，讓廣大消費者再一次感受到Qualcomm在手機芯片上的誠意和實力。相比Adreno 420的28nm工藝，Adreno 418和Adreno 430采用了臺積電全新的20nm工藝，帶來了更低功耗和更佳的能效比。兩款新品都支持最高5500萬像素攝像頭，同時，Adreno 430更將雙ISP的尋址位數(shù)提升到14bit，帶來更快的數(shù)據(jù)處理能力和更強的運算能力。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，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。

多媒體娛樂和SoC關(guān)系

　　相比安兔兔和魯大師讓人咂舌的跑分成績，消費者更關(guān)心的是Qualcomm驍龍820在大型游戲和多媒體影音方面的實際表現(xiàn)。Qualcomm驍龍820的多媒體處理能力，影音、拍照體驗對應(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

　　對比上述兩份SoC設(shè)計圖可得，無論是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、專門用于控制顯示的模塊、專門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，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中獨立出來，分別為視頻解碼和顯示效果處理進(jìn)行優(yōu)化，這兩個模塊對應(yīng)著Qualcomm驍龍820的Adreno視頻模塊和Adreno顯示模塊。簡單來說，視頻加速器（Adreno視頻模塊）主要負(fù)責(zé)獨立處理視頻編碼和解碼時候龐大的數(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重點標(biāo)示出LTE調(diào)制解調(diào)器、Spectra ISP和Hexagon DSP三個模塊，這也正是Qualcomm驍龍820這套全新的SoC中的其中三個亮點。

Adreno 530助力多媒體處理

　　1、Adreno 530相比前作Adreno 430（Qualcomm驍龍810搭載）實現(xiàn)了圖形性能和計算能力上最高達(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%。綜合來看，短短經(jīng)歷了兩代旗艦產(chǎn)品周期，Adreno GPU就已經(jīng)實現(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而定制開發(fā)性能強大的GPU，也是近年來SoC領(lǐng)域的一個趨勢，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擴展包）、Renderscript（3D播放和關(guān)于CPU密集型計算）以及全新的OpenCL 2.0和Vulkan標(biāo)準(zhǔn)。Vulkan能夠最小化驅(qū)動過載，并在移動和嵌入式平臺上支持多線程性能。

　　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制程以及全新升級的Hexagon 680 DSP密不可分。

　　5、得益于Adreno顯示和Adreno視頻兩個模塊的配合，Adreno 530 GPU還支持通過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，支持更長電池續(xù)航時間和更出色像素質(zhì)量。

Spectra ISP讓拍照效果和體驗更上一層樓

　　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。你還可以通過混合自動對焦框架及支持下一代運算攝影的多傳感器融合算法實現(xiàn)更佳的照片拍攝。Spectra ISP支持最多三個攝像頭，類似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帶來出色的高級自動對焦、自動曝光和自動白平衡，可以說是Qualcomm驍龍?zhí)幚砥鞒删屯昝缊D像的關(guān)鍵所在。Qualcomm Technologies為自動曝光和自動白平衡提供強大的解決方案，包括通過復(fù)雜的算法確定光線的顏色和強度范圍，并“通知”ISP和圖像傳感器采用合適的處理方式，這樣照片的對比度就不會過高或過低。另一方面，面對復(fù)雜環(huán)境光線，動態(tài)的局部色調(diào)映射（LTM）技術(shù)，是對色調(diào)重新映射然后疊加，從而實現(xiàn)高動態(tài)范圍圖像（HDR）。它增強了陰影的層次，使細(xì)節(jié)更加清晰；改善了對比度，使圖片更清晰；最終使照片更接近真實場景的自然色彩表現(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。具體來說，Qualcomm驍龍820將通過ISP和DSP自適應(yīng)地增亮視頻和照片中較暗的區(qū)域，照片不會再黑乎乎的。而Hexagon Vector eXtension（HVX）是一個全新的高級成像硬件功能，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向量擴展技術(shù)，Qualcomm驍龍820在增亮處理時，性能是前幾代Qualcomm驍龍?zhí)幚砥鞯?倍，省電能力同時也提高3倍。

Qualcomm驍龍820在實際生活場景中能夠帶給我們怎樣的計算機視覺體驗提升？

　　Qualcomm智能捕捉功能（Clever Capture）可以檢測人的動作或面部微笑，然后觸發(fā)照片連拍功能，你可以再從中選擇最心儀的照片。

華為 Ascend P7

　　目前我們只能夠?qū)崿F(xiàn)像華為 Ascend P7上手動開啟“連拍優(yōu)選”功能，按下快門鍵后連續(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”功能，基于人臉識別的原理，在檢測到人物臉部表情發(fā)生變化的時候，手機自動拍照，無須用戶手動按下屏幕快門鍵。而Qualcomm智能捕捉功能正是將上述兩項功能結(jié)合起來，為消費者帶來全新的拍照體驗。

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)實世界中的文字，并提出適當(dāng)操作或應(yīng)用建議。這項技術(shù)的雛形就是很多商務(wù)手機（例如聯(lián)想P780）都搭載了的“名片全能王”，能夠簡單拍攝名片之后，名片上的信息就能夠被識別并保存到手機聯(lián)系人之中。根據(jù)Qualcomm的介紹，這項技術(shù)不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)這種識別圖片的功能，還能夠在識別到網(wǎng)頁鏈接的時候，詢問用戶是否打開瀏覽器進(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終端中實施，在Qualcomm驍龍820中，這項功能得到了Hexagon 680 DSP 硬件的支持，并實現(xiàn)了較低的功耗。要解釋Touch-to-Track技術(shù)，我們以小米手機4為例。

小米手機4官網(wǎng)宣傳

　　從上圖看出，小米手機4攝像頭能夠追蹤并鎖定對象，跟隨移動路線連續(xù)對焦，動態(tài)調(diào)整焦點并計算曝光。根據(jù)Qualcomm的描述，用戶可以對選定的對象進(jìn)行放大、過濾或使用其它功能，配合動態(tài)追蹤對焦技術(shù)，甚至在它們移動的時候也可以進(jìn)行。用戶還可在畫面內(nèi)跟蹤多個對象，在對象或背景上使用效果（比如改變對焦）。以前只能夠在專業(yè)相機上實現(xiàn)的功能，現(xiàn)在在智能手機上也能夠輕松使用。

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

　　將Adreno 530 GPU和Mali-T880 GPU參數(shù)對比可得，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)勢將十分明顯。細(xì)心的讀者也會發(fā)現(xiàn)，Mali-T880 GPU是不支持DirectX 12的。

稱霸武林的獨門秘方

　　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再一次問鼎基帶芯片領(lǐng)域的王者寶座。

Qualcomm官網(wǎng)對比圖

　　從上圖也能夠看出Qualcomm驍龍X系列LTE調(diào)制解調(diào)器目前主推三個型號，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，請參考：

　　//27045.cn/guide/521223.html

　　結(jié)束語：本期文章，我們對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Qualcomm驍龍820這套自主架構(gòu)的方案以及SoC內(nèi)各個模塊的全新特點已經(jīng)有一定的了解。

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