Moorestown:x86 VS ARM 之战的第一枪

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2010-05-09 08:00

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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