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公司 2010-5-09 08:00

Moorestown:x86 VS ARM 之战的第一枪

By Jon Stokes from Ars Technica | Logout 译,转载请注明 ifanr.com 译文链接。

atom_z600_ars

我从 Intel 2007 年公开 Moorestown 时起就开始谈它,现在 Intel 第一款定位于智能手机市场的 x86 片上系统(SoC)的到来标志着一段漫长旅程的结束。Moorestown 的出现同时也标志着另一端旅程的开始——Intel 准备将手持和平板厂商从 ARM 手中拉回 x86。从很多方面来看,这都是 Intel 初版 Atom 发布以来最大、最重要的产品。

此次并不是产品发布,没有速度、价格等信息。Intel 展示了原型,宣称了一些具体性能和功耗,并宣布 Morrestown 将被正式命名为 Atom Z6xx 系列。由于此次展示是为了弥补空白、证实一些细节,我不会花时间重复声明的细节——这些内容可以看文末的新闻稿链接。

这篇文章里,我会概括一下 Moorestown 的概要,然后谈谈自己对 Intel 声明内容的一些分析。

Moorestown 概览

moorestown1

上图展示了 Moorestown 平台四大组成部分中的两个。Moorestown 的核心是应用处理器——一个片上系统,包含了 Atom 衍生出的 x86 顺序执行 CPU 内核、Imagination 公司的 PowerVR SGX GPU。这款代号“Lincroft”的应用处理器现在正式定名为 Intel Atom Z6xx 处理器,采用 Intel 45nm 低漏电(low-leakage)片上系统制程。这种片上系统制程牺牲了一些性能以降低漏电,让片上系统效率更高。

Lincroft 由以下部分组成:

  • Atom CPU 内核:24K 数据缓存;32K 指令缓存;512K L2 缓存
  • PowerVR SGX 衍生出的 GMA 600 内核:OpenGL ES 2.0;OpenVG 1.0;DirectX 9.L。GPU 的时钟频率为 ARM 片上系统通常搭载的两倍。
  • 视频编解码器
  • 显示控制
  • 内存:DDR2-800;LPDDR1-400

Langwell 平台控制单元(PCH)采用台积电 65 纳米制程,组件来自多家厂商。这也是 Moorestown 平台中允许台积电客户为适应自家产品进行定制的部分。PCH 包括以下几个组件:

  • 系统控制器
  • 图像处理:支持 500 万像素、VGA 摄像头;专用图像信号处理器
  • 音频加速器
  • Crypto 加速器:支持安全启动
  • 输入输出:USB 2.0、HDMI 等等
  • SSD

还有两个主要芯片附在 PCH 上:

  • Briertown 混合信号集成电路包括:触屏控制器、音频接口,还在操作系统控制的电源门控(power gating)功耗管理方面起重要作用。
  • 基带处理器:无线接口,也包含 DSP 硬件。

Moorestown 平台采用独立的存储芯片,而 Apple A4 这类竞争产品将存储集成进片上系统的封装内。整个 Moorestown 平台有五个芯片,而高通的 Snapdragon 则把绝大多数功能,连同基带处理器全部集成进单个封装。相比高度集成的 ARM 方案,Moorestown 摊开的五芯片布局会降低效率、增加成本。

性能和功耗(理想状态下)

Intel 1.5GHz Moorestown 所提供的电力续航时间:

  1. 空载:21-23 毫瓦(Intel 宣称 1GHz Snapdragon 空载 25 毫瓦),1500mAh 电池下待机 10 天
  2. 音频回放:120 毫瓦,两天
  3. 1080p 视频回放:+1.1 瓦,5 小时(iPhone 3GS 视频回放为 10 小时)
  4. WiFi 下浏览网页:1.1 瓦,5 小时
  5. 2G 通话:550 毫瓦(8-10 小时)
  6. 3G 通话:1.2 瓦(4-5 小时)

以上这些数据对于智能手机而言很正常,这是好事。但它们有一个共同点,将在下文详述。

Intel 在性能方面的声明比较惊人。Anand 报道说他们看见 Moorestown 以 100FPS(帧/秒)的速度运行 Quake 3,还说 SunSpider 测试在两秒钟内完成(1GHz Snapdragon 需要 10 秒)。Intel 提供的 SPEC 得分也相当出色(图表点击放大):

Moorestown Benchmark 1

CPU 性能测试,C A9 DC 是 ARM 下一代处理器 Cortex-A9;Scorpion 是 Snapdragon 的 CPU

Moorestown Benchmark 2 Webkit 浏览器网页性能测试

Moorestown Benchmark 3GPU 和视频处理性能测试

它还不算是真正的智能手机平台

对比 Intel 提供的功耗和性能数据你会发现二者没有任何交织。Intel 闭口不提 Moorestown 以 100FPS 的速度跑 Quake 3 和两秒钟完成 SunSpider JavaScript 性能测试时所产生的功耗。那是因为这些情况下的功耗以智能手机的标准来看是个天文数字。

换句话说,如果你做的事完全不涉及主要片上系统(比如打电话、待机),或者关掉其它功能,只留个别模块(比如 1080p 视频回放、音频回放),就能得到正常的智能手机体验。但如果你让这个片上系统像 x86 处理器一样正常工作的话……嗯,Intel 对这些功耗数据保持沉默,基本肯定它们会很难看。

Moorestown 的性能/功耗比如此不像智能手机是因为 Intel 严重依赖电源门控等细粒度动态功耗优化技术。就是说在理想状态下,平台所有复杂而高功耗的模块都被关闭或严重减速,此时 Moorestown 的功耗表现比较接近集成度更高、更简单的 ARM 平台。但系统实现 Intel 积极兜售的高性能时,就会启用这些模块,导致功耗超越智能手机,逼近上网本的水平。总之性能提升是有代价的,尽管 Intel 通过数据把戏让它看起来是有得无失。

操作系统层对动态功耗管理的实现水平至关重要。Anand 说 Intel 和 Nokia 联合开发的 MeeGo 操作系统在这方面把硬件用的像巨型管风琴一样流畅。从这方面来看,Moorestown 有点像 Larrabee 计划,Moorestown 对软件的巨大依赖会在初期严重影响平台竞争性。用 Moorestown 搭配 Ubuntu、Chrome OS、Android、webOS 的时候无法得到可以接受的电力续航性能。生产一款对功耗有要求的 Moorestown 平台产品,比如智能手机,需要在 Intel 的主导下进行大量的系统定制。这会影响 Moorestown 平台的潜能。

讽刺的是……

现在 Moorestown 的形象更清晰了,带来一些具有讽刺意味的信息:

首先是 Intel 这家完美的硬件厂商不得不下大力气投资平台软件层来和 ARM 阵营竞争对手更简单、纯硬件方案相争。

第二点,Moorestown 对软件栈重度优化的依赖限制了产商真正所能选择的操作系统。至少最初只适合 MeeGo,而桌面 x86 平台可以启动几乎任何系统。

最后一点讽刺的根源在于 Intel 和 ARM 不同,不将自己的内核设计授权给其它厂商。因此 Moorestown 仍然是一个单一生产商、单一来源的平台,和 Cortex-A9 这类由多家厂商和晶圆厂生产的设计相竞争。结果就是,和桌面领域无处不在的 x86 平台相反,Moorestown 成了一个小众移动平台——相比更“开放”,选择更多的 ARM 生态圈,你甚至可以说它有点“封闭”。Intel 这家桌面领域硬件厂商到了移动领域忽然就成了小众玩家。

Intel 在进军新市场时所采取的典型策略造成了上面这些问题:第一款产品并没有真正的竞争力,但 Intel 用来打下基础、汲取教训、向目标前进。等第二或第三款产品上市之时,症结已被消除、平台获得竞争力。这个策略正在变成现实,Intel 第一代真正具有威胁的智能手机芯片将是 2011 年推出的 32 纳米制程的 Medfield。Medfield 将把应用处理器和 PCH整合到一块芯片上,很有可能还会把存储器也封装进去。一句话,Medfield 将是 ARM 真正的对手,游戏在那时才会开始。

Intel 官方新闻稿

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