手機處理器你真的懂嗎？——一文帶你了解手機處理器

本文作者：句號之後

寫在前面的話

句號一直以來就比較喜歡研究些數碼產品，但是很多事情都是只知道皮毛，前段時間618有很多徵稿文，實在心癢，但是又怕自己寫出來的東西有誤導的嫌疑，遲遲不敢下手。仔細思考之下，決定對各單元進行一番深入研究，磨刀不誤砍柴工。由於小弟才學疏淺，對一些點的理解難免有所偏差，還望各位大神不吝賜教！

今天主要和大家聊的就是手機的核心——處理器。這是一個非常關鍵的點，一般來說大家購買手機都會首先看處理器是哪一款，因此先對處理器這塊骨頭下手，啃起來。儘可能的說全說透，有疑問大家可以評論區探討。

片上系統

和PC電腦不同，其實手機的處理器更正規的叫法應該是Soc，即片上系統，大概有「把系統都做在一個晶元上」的意思。通常所說的CPU只是Soc的一部分，片上系統一般包括CPU、GPU、基帶、ISP、DSP等等，是一個集成晶元。完成封裝後的Soc各個廠家都會給出一個命名，比如驍龍855、麒麟980等等。

驍龍845內部布局圖

雖然Soc集成了很多的功能部件，但是有些廠商在設計手機時根據實際情況並不會選擇集成在Soc內部的功能模塊，而是選擇外搭該功能更優秀的模塊晶元進行設計。比如鎚子T1沒有選擇高通Soc中的ISP而是外掛了一顆富士通的ISP晶元。同時也有很多廠家不選擇Soc內的音頻處理，而是額外使用其他的音頻方案，比如外掛高端音頻晶元就是VIVO增加Hi-Fi性能的做法。說這個就是告訴大家，並不是搭載了某個Soc晶元就會使用其內部的功能部件，要看具體廠家的設計。所以不能靠Soc內的功能部件來推斷手機的某些方面性能，比如音頻。

數據運算的大腦CPU

架構

如果說怎麼看一個CPU的性能如何，相信很多朋友都會選擇主頻和核心數這兩個參數，其實這是被誤導的一種觀念，其實決定處理器性能的不是主頻和核心數，而是架構和工藝，然後才是主頻和核心數。

PC處理器架構示意圖

說到處理器的架構，相信有些朋友會非常了解，有些朋友就會很迷糊了。架構用百科的話說就是「CPU廠商給屬於同一系列的CPU產品定的一種規範」，也就是說架構決定了CPU核的晶體管排列規律。說的通俗點，晶體管就好比是一塊磚，架構就是房屋的設計圖紙，我們需要根據圖紙來進行施工，哪邊需要多少磚，砌多高多厚，這樣就能夠做出來房子。按照這個圖紙做出來的房子，我們就可以給它歸到一個類別，比如平房、別墅、洋樓等等。

言歸正傳，既然架構這麼重要，那麼誰來設計這個架構呢？要知道，架構的設計可不是那麼簡單的，需要考慮性能、功耗等各個方面，其實有很多公司都可以進行架構的設計。其中影響最大的就是目前多數手機處理器背後的那個公司——ARM（除此之外還有Intel、英偉達等），不過幾乎所有手機都會採用ARM的產品進行設計，我們這裡就以ARM產品為例進行討論。

ARM A9架構圖

相信會有朋友說，你說的不對，高通、蘋果採用的就不是ARM架構。這裡說下，CPU除了實現架構外還有指令集架構，高通和蘋果則是採用ARM的指令集架構，自己去設計實現架構，如蘋果的Vortex架構和高通的Krait架構（目前高通也開始採用公版架構），麒麟、聯發科則是採用公版架構，如Cortex-A57等。

ARM的不同授權模式

簡單來說，ARM做了兩種設計，一種是打好地基，把地基的圖紙給你，你來自己設計房子，就像蘋果這樣，還有一種就是把整個房子的設計方式都給你，你來蓋房子，比如聯發科。前者可發揮空間大，但是要求公司實力跟得上，後者開發難度小，發揮空間也小。所以說，幾乎所有的手機Soc都是以ARM架構為基礎進行設計的。

Cortex架構系列性能提升圖

不同的架構能夠直接決定Soc的性能好壞，目前市場上的低端手機的處理器也常見有八個核心，主頻超過2GHz的，但是多數是採用低功耗架構搭建的，如A53架構，性能反而不如雙核的A76架構來的直接。從蘋果這些年的處理器我們也不難看出，核心數並不能決定Soc性能，架構的選擇才是主要的。除了架構之外，次重要的就是製程工藝了。

製程工藝

製程工藝還是比較好理解的一個地方，所謂製程工藝就是指晶元內電路與電路之間的距離，數字越小越先進，更先進的工藝往往能減低處理器的耗能和熱量，縮小晶元面積，提升性能。這一點很好理解，驍龍810和三星Exynos 7420兩款處理器，同樣是4顆A57 4顆A53的大小核架構設計，14nm的7420比20nm的810性能優異很多，後者發熱和功耗都被數落到不行。

當然，一定要是成熟的製程工藝才符合這個結論，蘋果A9代工時，三星採用不成熟的14nm工藝，反而效果還不如台積電16nm的工藝出來的Soc效果好。相同道理，同樣是14nm的工藝，隨著迭代，也會有性能提升，雖然都是14nm工藝，三星14nmLPP工藝就要14nmLPE工藝要好，這個也是要區分的。目前全球最好的量產工藝是7nm！

綜上所述，決定一款CPU性能好壞的是架構和製程工藝，然後才是主頻和核心數。

決定遊戲性能的GPU

相信很多朋友購買手機都會偶爾打兩局遊戲玩玩，因此在Soc中GPU也是必不可少的一部分，可以說GPU是決定一款手機遊戲性能好壞的關鍵部件。目前主要的GPU廠家分別是ARM、高通、Imagination和NVIDIA四家，當然，三星和蘋果也都有研發GPU晶元。

PowerVR GPU內部布局

ARM的兒子Mali主要被麒麟、聯發科和三星使用，我們經常能在這三家的Soc介紹中看到Mali的介紹，高通則是採用自己的孩子Adreno，性能強悍，可以Adreno是目前最好的GPU系列，Imagination的PowerVR系列則是蘋果的專屬，不過現在兩家鬧得不太愉快，蘋果也開始研發自己的GPU了，Imagination的低端GPU有部分被聯發科採用。哦，還有NVIDIA的GPU只給自己家使用！

GFXBench跑分匯總

一般來說，和CPU不同的是，通過架構沒有辦法確定一款GPU的優劣，主要是各個廠家的架構形式差別過大，一般來說看GPU的優劣是通過看其三角形輸出和像素填充率的，太專業，我們普通用戶評價一款GPU的好壞可以通過跑分來判定，比如使用GFXBench軟體，能夠非常直觀的測試出GPU的優劣。

Adreno 530

另外，通過看GPU的命名也可以大概的了解到性能大概，有興趣的朋友可以關注句號下一篇文章，會對命名有所講述。

基帶

如果說一部手機最重要的功能是什麼，相信很多朋友都會說打電話，發簡訊。打電話、發消息包括上網這些基本的通訊功能靠的就是基帶。相信很多朋友都聽說過基帶這個晶元，通俗的來說，基帶就好比家裡的路由器、貓一樣，是對外數據的介面。

基帶晶元

總的來說，基帶決定了你的手機支持什麼樣的制式網路以及頻段、通話質量、網速快慢、信號搶奪等等，可以說直接決定了你手機的使用體驗，基帶晶元也是手機中最核心的部分，技術含量比較高，能夠設計研發的廠家比較少，出名些的還是高通、華為這些實力派。

最粗略的判斷基帶的優劣的方法就是看它支持的制式和頻段多少，號稱支持全網通的就是使用了高端基帶，幾乎所有制式都會支持，隨著5G時代的來臨，是否支持5G就成了基帶的又一個特點，驍龍855就不支持5G網路。目前採用855處理器的手機能夠支持5G的，都是採用外掛基帶的手段。

除了看制式的支持之外，基帶還有一個重要的特性，就是LTE的UE接入能力等級，採用Cat.X表示，X數字越大下載速度越高，相信很多朋友都看到過這個參數，最新的高通855處理器最高支持LTE Cat.20，可以說是4G的最終階段了。

其他部件

除了上述說到的CPU、GPU和基帶這三個大件之外，手機處理器內還集成了SP、ISP、RAM內存、Wi-Fi控制器、基帶晶元以及音頻晶元等等功能模塊，由於各個廠家設計不同，不一定集成的功能都一樣，這些部件各有職責，RAM內存決定了可以用什麼等級規格的內存以及最大支持容量，ISP部件可以對拍照數據進行處理，號稱手機內部的PS，DSP是保證你能看各種規格的視頻的保證。如果大家對這些也比較感興趣，可以在評論留言討論，有必要的話，句號整理下再開一篇文。

好了，手機處理器聊到這基本上大家應該都應該有所收穫了，有疑問或者文內有不正確的，希望大家留言探討，下一篇將和大家聊一聊目前幾家手機處理器廠家和他們的命名有什麼不同。

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