手机处理器的分析研究
目录
一、引言.1
二、课题背景和意义.1
（一）处理器对于智能手机的意义.1
（二）研究手机处理器的目的及价值.1
三、手机处理器的组成.1
（一）CPU和GPU. .1 四、高通与苹果处理器对比分析.3
（一）高通骁龙820.3
（二）苹果A9处理器.4
五、发现的问题及其改善
（一） CPU核心数对性能的影响.5
（二）对比分析后的问题改善.5
（三）CPU发热及有效解决.6
（四）现有的处理器如何更好的发挥性能 .6
总结.8
致谢.8
参考文献8
引言
一直以来，智能手机的“军备竞赛”就不曾停歇。不过在此前的比拼硬件中，一直无法甩开性能过剩的帽子。在国际市场中，安卓和苹果的IOS系统无疑是两个全球最大的手机系统，对于整个手机市场的影响乃至革命，都起着至关重要的作用。21世纪
网络时代发展之迅速，手机业也在不断地发展，随着4G+时代的到来，手机硬件业面临着时代和市场严峻的考验，一方面手机更新迭代的速率特别快，另一方面，各大商家也是对手机行业这块宝地虎视眈眈，一定程度上业推动了智能手机行业的发展。
二、课题背景和意义
?（一）处理器对于智能手机的意义
处理器是一部智能手机的心脏。一款智能手机，最昂贵的也是最为重要的是它的CPU和GPU，两大处理器不仅决定着一款手机的大概售价，也是整个手机性能强弱的一个最关键的指标。毫无疑问，高通公司的骁龙处理器和苹果公司的A 系列处理器可谓是安卓阵营和IOS阵营中两家最伟大的公司。发展到2015年，高通推出了最新的旗舰处理器骁龙8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
20，这次面对的还是老对手苹果的当家处理器A9。苹果的设计及其工业水准，一直是业界的楷模和各家处理器争取超越的对象,面对去年老对手的这款处理器，骁龙820在CPU以及GPU架构以及工艺制程上又会有什么不同呢？
（二）研究手机处理器的目的及价值
CPU是一个很大的概念，单片机也可以叫CPU。 SIM卡那么小的芯片里也有CPU，普通手机也有，高级一点的家用电器也有，智能手机就更加有了。只不过功能性能相差很大。 手机的CPU一般不是独立的芯片，而是基带处理芯片的一个单元，称作CPU核。基带处理芯片是手机的核心，它不仅包含CPU核、DSP核这些比较通用的单元，还包含通信协议处理单元。所以说CPU是一个量比较大的话题，一下我们所讨论的CPU（默认指的是CPU核）。当然也正是因为其凉的巨大，更是说明CPU在一个手机里存在的意义是多么重要。
三、手机处理器的组成
（一）CPU和GPU
手机的处理器是由CPU（数据处理芯片）和GPU（图形处理芯片）以及其他一些协处理器组成的。
首先这里讲的“手机处理器”并不只是一个简单的概念，类比到PC上，手机的处理器不仅有CPU，还有图形处理芯片（GPU）。举一个例子，苹果的A4处理器（iPhone4用的）不仅有一颗45nm的CPU，主频为1GHz，还集成了一个叫做Power VR SGX535的图形处理芯片，这个图形处理芯片对iPhone4的游戏性能有着直接的作用，就像PC上的显卡一样。
1．CPU
CPU简称数据处理芯片，外形看上去非常简单：它是一个矩形片状物体，中间凸起的一片指甲大小的、薄薄的硅晶片部分是CPU核心，英文称之为“die”。在这块小小的硅片上，密布着数以千万计的晶体管，它们相互配合协调，完成着各种复杂的运算和操作。目前做手机处理器的厂家一般是苹果，高通，三星和华为四家，华为作为其中唯一的一家本土品牌，也在通过自己的努力来所限与其他竞争对手之间的差距。
（1）CPU架构
做为处理器的基础，对于处理器的整体性能起到了决定性的作用，不同架构的处理器同主频下，性能差距可以达到2-5倍。可见架构的重要性。
采用相同架构的处理器，性能基本上已经锁定在一定的范围之内，不会有本质的区别。所以，看处理器的性能要先看架构。
目前，手机处理器的架构主要有ARM公版和自主研发的架构。ARM架构在手机处理器领域占有90%的市场份额，处于绝对的垄断地位。目前主流的处理器芯片厂商几乎都是采用了ARM架构。
在同等架构下，CPU核心数和其每个核心的主频频率的不一样又会对手机性能产生一定的影响。这里所说的核心数，也就是平时我们看手机参数中耳熟能详的双核，四核以及八核十核。
（2）CPU的工艺制程
纳米工艺IC内电路与电路之间的距离。更小的制程也就意味着更低的功耗和散热，同时在同样面积的芯片上更小的制程也就能集成更多的晶体，而晶圆的数量又是决定处理器性能的关键因素，所以，工艺制程越先进，处理器性能越强。手机处理器从较早的65纳米，到后来的32纳米、28纳米、20 纳米一直发展到目前最新的14纳米，而10纳米制程工艺将是下一代CPU的发展目标。
（3）CPU带宽
指在固定时间可传输的数据数量，带宽越大，则代表传输能力也越强。一般Cortex-A8架构的单核处理器的总线宽度为 64bit、200MHz，总带宽1.6GB/S，就已经够用了。而A9架构的双核处理器则能够达到128bit，200MHz，总带宽为3.2GB /S。
（4）CPU运存RAM
手机存储器有ROM和RAM，ROM是只读存储器，功能相当于存储卡，和处理器的性能关系不大，而影响处理器性能的关键因素是RAM。RAM越大，运行大型游戏以及多线程程序时速度就越快。比如同样为1.5GHz主频的两颗处理器，同等条件下，采用512MB RAM的处理器就比采用256MB RAM的处理器快。所以，手机的RAM越大越好。现在一般出现在手机中的有两种，三通道3GB的LPDDR3和更为强劲的四通道4GB的LPDDR4。
2．GPU
与CPU类似，只不过GPU是专为执行复杂的数学和几何计算而设计的，这些计算是图形渲染所必需的。某些最快速的GPU集成的晶体管数甚至超过了普通CPU。
五、发现的问题及其改善
（一）核心数对于CPU的影响
高通骁龙820搭载四个核心频率为2.2 GHZ的64位定制kyro处理器（上一代骁龙810搭载的是2.4Ghz八核心处理器，性能却不如820)。
苹果A9处理器搭载两个核心频率为1.8Ghz的CPU,采用自主架构Twister。
2．A9和骁龙820在制造工艺，CPU核心数，GPU图形处理器及机身闪存RAM都是不同的，每款产品都不是完美的，高通骁龙820在核心数方面是领先A9的，但是其单线程性能（单核）确实远不如A9(一个2.2ghz，一个1.8hz)，多线程方面，依靠四个核心的整体发挥，性能小优于后者。由此可见，核心数多的并没有比核心数少的好，导致这个结果的有两个原因，一是制造工艺的不同，而是CPU架构的不同，当然如果说到软件方面的话，软件的深度优化定制也是导致这个结果的原因之一。反而多核心也因为堆叠硬件造成了一些问题，一是性能过剩导致手机性价比不高，二是由于核心数的增多导致手机处理器内部运算更频繁，从而导致手机机身更容易发热，消耗电量更快。
一、引言.1
二、课题背景和意义.1
（一）处理器对于智能手机的意义.1
（二）研究手机处理器的目的及价值.1
三、手机处理器的组成.1
（一）CPU和GPU. .1 四、高通与苹果处理器对比分析.3
（一）高通骁龙820.3
（二）苹果A9处理器.4
五、发现的问题及其改善
（一） CPU核心数对性能的影响.5
（二）对比分析后的问题改善.5
（三）CPU发热及有效解决.6
（四）现有的处理器如何更好的发挥性能 .6
总结.8
致谢.8
参考文献8
引言
一直以来，智能手机的“军备竞赛”就不曾停歇。不过在此前的比拼硬件中，一直无法甩开性能过剩的帽子。在国际市场中，安卓和苹果的IOS系统无疑是两个全球最大的手机系统，对于整个手机市场的影响乃至革命，都起着至关重要的作用。21世纪
网络时代发展之迅速，手机业也在不断地发展，随着4G+时代的到来，手机硬件业面临着时代和市场严峻的考验，一方面手机更新迭代的速率特别快，另一方面，各大商家也是对手机行业这块宝地虎视眈眈，一定程度上业推动了智能手机行业的发展。
二、课题背景和意义
?（一）处理器对于智能手机的意义
处理器是一部智能手机的心脏。一款智能手机，最昂贵的也是最为重要的是它的CPU和GPU，两大处理器不仅决定着一款手机的大概售价，也是整个手机性能强弱的一个最关键的指标。毫无疑问，高通公司的骁龙处理器和苹果公司的A 系列处理器可谓是安卓阵营和IOS阵营中两家最伟大的公司。发展到2015年，高通推出了最新的旗舰处理器骁龙8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
20，这次面对的还是老对手苹果的当家处理器A9。苹果的设计及其工业水准，一直是业界的楷模和各家处理器争取超越的对象,面对去年老对手的这款处理器，骁龙820在CPU以及GPU架构以及工艺制程上又会有什么不同呢？
（二）研究手机处理器的目的及价值
CPU是一个很大的概念，单片机也可以叫CPU。 SIM卡那么小的芯片里也有CPU，普通手机也有，高级一点的家用电器也有，智能手机就更加有了。只不过功能性能相差很大。 手机的CPU一般不是独立的芯片，而是基带处理芯片的一个单元，称作CPU核。基带处理芯片是手机的核心，它不仅包含CPU核、DSP核这些比较通用的单元，还包含通信协议处理单元。所以说CPU是一个量比较大的话题，一下我们所讨论的CPU（默认指的是CPU核）。当然也正是因为其凉的巨大，更是说明CPU在一个手机里存在的意义是多么重要。
三、手机处理器的组成
（一）CPU和GPU
手机的处理器是由CPU（数据处理芯片）和GPU（图形处理芯片）以及其他一些协处理器组成的。
首先这里讲的“手机处理器”并不只是一个简单的概念，类比到PC上，手机的处理器不仅有CPU，还有图形处理芯片（GPU）。举一个例子，苹果的A4处理器（iPhone4用的）不仅有一颗45nm的CPU，主频为1GHz，还集成了一个叫做Power VR SGX535的图形处理芯片，这个图形处理芯片对iPhone4的游戏性能有着直接的作用，就像PC上的显卡一样。
1．CPU
CPU简称数据处理芯片，外形看上去非常简单：它是一个矩形片状物体，中间凸起的一片指甲大小的、薄薄的硅晶片部分是CPU核心，英文称之为“die”。在这块小小的硅片上，密布着数以千万计的晶体管，它们相互配合协调，完成着各种复杂的运算和操作。目前做手机处理器的厂家一般是苹果，高通，三星和华为四家，华为作为其中唯一的一家本土品牌，也在通过自己的努力来所限与其他竞争对手之间的差距。
（1）CPU架构
做为处理器的基础，对于处理器的整体性能起到了决定性的作用，不同架构的处理器同主频下，性能差距可以达到2-5倍。可见架构的重要性。
采用相同架构的处理器，性能基本上已经锁定在一定的范围之内，不会有本质的区别。所以，看处理器的性能要先看架构。
目前，手机处理器的架构主要有ARM公版和自主研发的架构。ARM架构在手机处理器领域占有90%的市场份额，处于绝对的垄断地位。目前主流的处理器芯片厂商几乎都是采用了ARM架构。
在同等架构下，CPU核心数和其每个核心的主频频率的不一样又会对手机性能产生一定的影响。这里所说的核心数，也就是平时我们看手机参数中耳熟能详的双核，四核以及八核十核。
（2）CPU的工艺制程
纳米工艺IC内电路与电路之间的距离。更小的制程也就意味着更低的功耗和散热，同时在同样面积的芯片上更小的制程也就能集成更多的晶体，而晶圆的数量又是决定处理器性能的关键因素，所以，工艺制程越先进，处理器性能越强。手机处理器从较早的65纳米，到后来的32纳米、28纳米、20 纳米一直发展到目前最新的14纳米，而10纳米制程工艺将是下一代CPU的发展目标。
（3）CPU带宽
指在固定时间可传输的数据数量，带宽越大，则代表传输能力也越强。一般Cortex-A8架构的单核处理器的总线宽度为 64bit、200MHz，总带宽1.6GB/S，就已经够用了。而A9架构的双核处理器则能够达到128bit，200MHz，总带宽为3.2GB /S。
（4）CPU运存RAM
手机存储器有ROM和RAM，ROM是只读存储器，功能相当于存储卡，和处理器的性能关系不大，而影响处理器性能的关键因素是RAM。RAM越大，运行大型游戏以及多线程程序时速度就越快。比如同样为1.5GHz主频的两颗处理器，同等条件下，采用512MB RAM的处理器就比采用256MB RAM的处理器快。所以，手机的RAM越大越好。现在一般出现在手机中的有两种，三通道3GB的LPDDR3和更为强劲的四通道4GB的LPDDR4。
2．GPU
与CPU类似，只不过GPU是专为执行复杂的数学和几何计算而设计的，这些计算是图形渲染所必需的。某些最快速的GPU集成的晶体管数甚至超过了普通CPU。
五、发现的问题及其改善
（一）核心数对于CPU的影响
高通骁龙820搭载四个核心频率为2.2 GHZ的64位定制kyro处理器（上一代骁龙810搭载的是2.4Ghz八核心处理器，性能却不如820)。
苹果A9处理器搭载两个核心频率为1.8Ghz的CPU,采用自主架构Twister。
2．A9和骁龙820在制造工艺，CPU核心数，GPU图形处理器及机身闪存RAM都是不同的，每款产品都不是完美的，高通骁龙820在核心数方面是领先A9的，但是其单线程性能（单核）确实远不如A9(一个2.2ghz，一个1.8hz)，多线程方面，依靠四个核心的整体发挥，性能小优于后者。由此可见，核心数多的并没有比核心数少的好，导致这个结果的有两个原因，一是制造工艺的不同，而是CPU架构的不同，当然如果说到软件方面的话，软件的深度优化定制也是导致这个结果的原因之一。反而多核心也因为堆叠硬件造成了一些问题，一是性能过剩导致手机性价比不高，二是由于核心数的增多导致手机处理器内部运算更频繁，从而导致手机机身更容易发热，消耗电量更快。
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