技術(shù)宅

何為SoC

SoC（System-on-a-Chip），譯為片上系統(tǒng)，也稱(chēng)為系統(tǒng)級(jí)芯片。實(shí)際上它是一個(gè)高度集成的芯片系統(tǒng)，除了包括常見(jiàn)的CPU外，還包括了數(shù)字信號(hào)處理器DSP模塊、GPU、嵌入的存儲(chǔ)器模塊以及和外部進(jìn)行通訊的接口模塊等手機(jī)上常用的硬件，它和電腦機(jī)箱里的集成主板有些類(lèi)似（圖1）。

探根究底 手機(jī)為什么要用SoC

普通臺(tái)式電腦上，主板大多只集成一般必要的芯片，至于顯卡、CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)則大多由用戶(hù)自行配置，進(jìn)行硬件擴(kuò)展。因此普通電腦都具備極佳的擴(kuò)展性，只要主板支持，我們可以任意將CPU升級(jí)到支持的最高頻率以提高性能（圖2）。

雖然臺(tái)式機(jī)主板擴(kuò)展性好，但是隨之帶來(lái)的是工藝的復(fù)雜，因?yàn)橐慌_(tái)組裝的電腦需要多個(gè)硬件廠商的產(chǎn)品，既需要制定一套復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)，還要進(jìn)行各種硬件之間的兼容性測(cè)試。顯然這并不適合移動(dòng)設(shè)備的生產(chǎn)。

一方面現(xiàn)在的手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備更新?lián)Q代速度極快，這要求手機(jī)廠商研發(fā)一款新手機(jī)的周期要很短，根本沒(méi)有時(shí)間也沒(méi)有技術(shù)去開(kāi)發(fā)和測(cè)試各種硬件，這就要求手機(jī)芯片開(kāi)發(fā)商提供高集成度的芯片以降低手機(jī)開(kāi)發(fā)周期。

另一方面，手機(jī)內(nèi)部空間小，不可能像臺(tái)式機(jī)主板那樣內(nèi)置各種豐富的擴(kuò)展接口，現(xiàn)在手機(jī)上唯一可以擴(kuò)展的就只有外置SD卡。

正是由于上述原因，現(xiàn)在手機(jī)芯片開(kāi)發(fā)商都會(huì)針對(duì)手機(jī)廠商推出定制SoC芯片系統(tǒng)，基本上廠商只要換上自己的外殼就可以推出自己的手機(jī)了，大大簡(jiǎn)化了手機(jī)開(kāi)發(fā)周期。這也是為什么聯(lián)發(fā)科一推出新的八核芯片系統(tǒng)，市場(chǎng)上立刻就會(huì)出現(xiàn)鋪天蓋地的山寨八核手機(jī)的原因（圖3）。

深入手機(jī)內(nèi)部 全面解讀SoC

從上面的描述可以知道，SoC是集成多個(gè)模塊的集成芯片，那么里面集成的各個(gè)模塊又是怎么進(jìn)行工作的呢？SoC又和手機(jī)的性能有什么關(guān)系？

首先，手機(jī)SoC芯片里集成的模塊有不同的分工，比如CPU主要負(fù)責(zé)計(jì)算和多任務(wù)處理，GPU主要負(fù)責(zé)圖形解碼，通訊模塊主要進(jìn)行手機(jī)通信和Wi-Fi、藍(lán)牙通信（圖4）。

不過(guò)在實(shí)際運(yùn)行中，SoC芯片系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的使用環(huán)境科學(xué)地調(diào)配模塊的運(yùn)行。比如高通驍龍SoC芯片，其中集成的DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）和GPU都有解碼能力，當(dāng)用戶(hù)在使用手機(jī)播放音樂(lè)的時(shí)候，由于音頻解碼處理要求較低，此時(shí)芯片系統(tǒng)就只是調(diào)用低功耗的DSP進(jìn)行解碼，從而降低智能手機(jī)的電量消耗。但是當(dāng)用戶(hù)切換到大型3D游戲時(shí)，由于游戲畫(huà)面需要渲染，此時(shí)系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用芯片上的GPU進(jìn)行解碼。這樣既不會(huì)影響用戶(hù)的使用體驗(yàn)，又可以大幅降低手機(jī)的電量消耗（圖5）。

其次，SoC芯片性能直接決定手機(jī)性能的高低，不同技術(shù)的SoC芯片決定了其硬件性能。因此要說(shuō)自己的手機(jī)性能怎么樣，實(shí)際上是指SoC芯片的性能。比如小米平板使用的英偉達(dá)Tegra 4的SoC，它集成的GPU使用72核GeForce GPU光柵化處理單元，在安安兔測(cè)試中，GPU的3D繪圖（192×1080）得分高達(dá)7681分，而高通驍龍801（搭載Adreno 330圖形處理器）相應(yīng)得分則只有5500分左右（圖6）。在不考慮游戲兼容性前提下，顯然英偉達(dá)的SoC有著更好的游戲性能。

此外，不同芯片廠商對(duì)集成模塊的優(yōu)化技術(shù)水平也是決定手機(jī)性能的一個(gè)重要因素。比如SoC集成的ISP芯片是拍照過(guò)程中的運(yùn)算處理單元，它的性能對(duì)手機(jī)相機(jī)最終的成像質(zhì)量影響很大（約占15～20%）。因此對(duì)于使用不同SoC芯片的兩款手機(jī)來(lái)說(shuō)，即使它們使用的是一樣的鏡頭，最終成像質(zhì)量也會(huì)有很大的差異，其中就是由于ISP芯片對(duì)圖像處理能力不同所致。所以市面上那些所謂的音樂(lè)手機(jī)、拍照手機(jī)之所以在手機(jī)某一方面有突出的表現(xiàn)，幕后功臣主要就是SoC所集成的芯片。

何為SoC

SoC（System-on-a-Chip），譯為片上系統(tǒng)，也稱(chēng)為系統(tǒng)級(jí)芯片。實(shí)際上它是一個(gè)高度集成的芯片系統(tǒng)，除了包括常見(jiàn)的CPU外，還包括了數(shù)字信號(hào)處理器DSP模塊、GPU、嵌入的存儲(chǔ)器模塊以及和外部進(jìn)行通訊的接口模塊等手機(jī)上常用的硬件，它和電腦機(jī)箱里的集成主板有些類(lèi)似（圖1）。

探根究底 手機(jī)為什么要用SoC

普通臺(tái)式電腦上，主板大多只集成一般必要的芯片，至于顯卡、CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)則大多由用戶(hù)自行配置，進(jìn)行硬件擴(kuò)展。因此普通電腦都具備極佳的擴(kuò)展性，只要主板支持，我們可以任意將CPU升級(jí)到支持的最高頻率以提高性能（圖2）。

雖然臺(tái)式機(jī)主板擴(kuò)展性好，但是隨之帶來(lái)的是工藝的復(fù)雜，因?yàn)橐慌_(tái)組裝的電腦需要多個(gè)硬件廠商的產(chǎn)品，既需要制定一套復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)，還要進(jìn)行各種硬件之間的兼容性測(cè)試。顯然這并不適合移動(dòng)設(shè)備的生產(chǎn)。

一方面現(xiàn)在的手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備更新?lián)Q代速度極快，這要求手機(jī)廠商研發(fā)一款新手機(jī)的周期要很短，根本沒(méi)有時(shí)間也沒(méi)有技術(shù)去開(kāi)發(fā)和測(cè)試各種硬件，這就要求手機(jī)芯片開(kāi)發(fā)商提供高集成度的芯片以降低手機(jī)開(kāi)發(fā)周期。

另一方面，手機(jī)內(nèi)部空間小，不可能像臺(tái)式機(jī)主板那樣內(nèi)置各種豐富的擴(kuò)展接口，現(xiàn)在手機(jī)上唯一可以擴(kuò)展的就只有外置SD卡。

正是由于上述原因，現(xiàn)在手機(jī)芯片開(kāi)發(fā)商都會(huì)針對(duì)手機(jī)廠商推出定制SoC芯片系統(tǒng)，基本上廠商只要換上自己的外殼就可以推出自己的手機(jī)了，大大簡(jiǎn)化了手機(jī)開(kāi)發(fā)周期。這也是為什么聯(lián)發(fā)科一推出新的八核芯片系統(tǒng)，市場(chǎng)上立刻就會(huì)出現(xiàn)鋪天蓋地的山寨八核手機(jī)的原因（圖3）。

深入手機(jī)內(nèi)部 全面解讀SoC

從上面的描述可以知道，SoC是集成多個(gè)模塊的集成芯片，那么里面集成的各個(gè)模塊又是怎么進(jìn)行工作的呢？SoC又和手機(jī)的性能有什么關(guān)系？

首先，手機(jī)SoC芯片里集成的模塊有不同的分工，比如CPU主要負(fù)責(zé)計(jì)算和多任務(wù)處理，GPU主要負(fù)責(zé)圖形解碼，通訊模塊主要進(jìn)行手機(jī)通信和Wi-Fi、藍(lán)牙通信（圖4）。

不過(guò)在實(shí)際運(yùn)行中，SoC芯片系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的使用環(huán)境科學(xué)地調(diào)配模塊的運(yùn)行。比如高通驍龍SoC芯片，其中集成的DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）和GPU都有解碼能力，當(dāng)用戶(hù)在使用手機(jī)播放音樂(lè)的時(shí)候，由于音頻解碼處理要求較低，此時(shí)芯片系統(tǒng)就只是調(diào)用低功耗的DSP進(jìn)行解碼，從而降低智能手機(jī)的電量消耗。但是當(dāng)用戶(hù)切換到大型3D游戲時(shí)，由于游戲畫(huà)面需要渲染，此時(shí)系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用芯片上的GPU進(jìn)行解碼。這樣既不會(huì)影響用戶(hù)的使用體驗(yàn)，又可以大幅降低手機(jī)的電量消耗（圖5）。

其次，SoC芯片性能直接決定手機(jī)性能的高低，不同技術(shù)的SoC芯片決定了其硬件性能。因此要說(shuō)自己的手機(jī)性能怎么樣，實(shí)際上是指SoC芯片的性能。比如小米平板使用的英偉達(dá)Tegra 4的SoC，它集成的GPU使用72核GeForce GPU光柵化處理單元，在安安兔測(cè)試中，GPU的3D繪圖（192×1080）得分高達(dá)7681分，而高通驍龍801（搭載Adreno 330圖形處理器）相應(yīng)得分則只有5500分左右（圖6）。在不考慮游戲兼容性前提下，顯然英偉達(dá)的SoC有著更好的游戲性能。

此外，不同芯片廠商對(duì)集成模塊的優(yōu)化技術(shù)水平也是決定手機(jī)性能的一個(gè)重要因素。比如SoC集成的ISP芯片是拍照過(guò)程中的運(yùn)算處理單元，它的性能對(duì)手機(jī)相機(jī)最終的成像質(zhì)量影響很大（約占15～20%）。因此對(duì)于使用不同SoC芯片的兩款手機(jī)來(lái)說(shuō)，即使它們使用的是一樣的鏡頭，最終成像質(zhì)量也會(huì)有很大的差異，其中就是由于ISP芯片對(duì)圖像處理能力不同所致。所以市面上那些所謂的音樂(lè)手機(jī)、拍照手機(jī)之所以在手機(jī)某一方面有突出的表現(xiàn)，幕后功臣主要就是SoC所集成的芯片。

何為SoC

SoC（System-on-a-Chip），譯為片上系統(tǒng)，也稱(chēng)為系統(tǒng)級(jí)芯片。實(shí)際上它是一個(gè)高度集成的芯片系統(tǒng)，除了包括常見(jiàn)的CPU外，還包括了數(shù)字信號(hào)處理器DSP模塊、GPU、嵌入的存儲(chǔ)器模塊以及和外部進(jìn)行通訊的接口模塊等手機(jī)上常用的硬件，它和電腦機(jī)箱里的集成主板有些類(lèi)似（圖1）。

探根究底 手機(jī)為什么要用SoC

普通臺(tái)式電腦上，主板大多只集成一般必要的芯片，至于顯卡、CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)則大多由用戶(hù)自行配置，進(jìn)行硬件擴(kuò)展。因此普通電腦都具備極佳的擴(kuò)展性，只要主板支持，我們可以任意將CPU升級(jí)到支持的最高頻率以提高性能（圖2）。

雖然臺(tái)式機(jī)主板擴(kuò)展性好，但是隨之帶來(lái)的是工藝的復(fù)雜，因?yàn)橐慌_(tái)組裝的電腦需要多個(gè)硬件廠商的產(chǎn)品，既需要制定一套復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)，還要進(jìn)行各種硬件之間的兼容性測(cè)試。顯然這并不適合移動(dòng)設(shè)備的生產(chǎn)。

一方面現(xiàn)在的手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備更新?lián)Q代速度極快，這要求手機(jī)廠商研發(fā)一款新手機(jī)的周期要很短，根本沒(méi)有時(shí)間也沒(méi)有技術(shù)去開(kāi)發(fā)和測(cè)試各種硬件，這就要求手機(jī)芯片開(kāi)發(fā)商提供高集成度的芯片以降低手機(jī)開(kāi)發(fā)周期。

另一方面，手機(jī)內(nèi)部空間小，不可能像臺(tái)式機(jī)主板那樣內(nèi)置各種豐富的擴(kuò)展接口，現(xiàn)在手機(jī)上唯一可以擴(kuò)展的就只有外置SD卡。

正是由于上述原因，現(xiàn)在手機(jī)芯片開(kāi)發(fā)商都會(huì)針對(duì)手機(jī)廠商推出定制SoC芯片系統(tǒng)，基本上廠商只要換上自己的外殼就可以推出自己的手機(jī)了，大大簡(jiǎn)化了手機(jī)開(kāi)發(fā)周期。這也是為什么聯(lián)發(fā)科一推出新的八核芯片系統(tǒng)，市場(chǎng)上立刻就會(huì)出現(xiàn)鋪天蓋地的山寨八核手機(jī)的原因（圖3）。

深入手機(jī)內(nèi)部 全面解讀SoC

從上面的描述可以知道，SoC是集成多個(gè)模塊的集成芯片，那么里面集成的各個(gè)模塊又是怎么進(jìn)行工作的呢？SoC又和手機(jī)的性能有什么關(guān)系？

首先，手機(jī)SoC芯片里集成的模塊有不同的分工，比如CPU主要負(fù)責(zé)計(jì)算和多任務(wù)處理，GPU主要負(fù)責(zé)圖形解碼，通訊模塊主要進(jìn)行手機(jī)通信和Wi-Fi、藍(lán)牙通信（圖4）。

不過(guò)在實(shí)際運(yùn)行中，SoC芯片系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的使用環(huán)境科學(xué)地調(diào)配模塊的運(yùn)行。比如高通驍龍SoC芯片，其中集成的DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）和GPU都有解碼能力，當(dāng)用戶(hù)在使用手機(jī)播放音樂(lè)的時(shí)候，由于音頻解碼處理要求較低，此時(shí)芯片系統(tǒng)就只是調(diào)用低功耗的DSP進(jìn)行解碼，從而降低智能手機(jī)的電量消耗。但是當(dāng)用戶(hù)切換到大型3D游戲時(shí)，由于游戲畫(huà)面需要渲染，此時(shí)系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用芯片上的GPU進(jìn)行解碼。這樣既不會(huì)影響用戶(hù)的使用體驗(yàn)，又可以大幅降低手機(jī)的電量消耗（圖5）。

其次，SoC芯片性能直接決定手機(jī)性能的高低，不同技術(shù)的SoC芯片決定了其硬件性能。因此要說(shuō)自己的手機(jī)性能怎么樣，實(shí)際上是指SoC芯片的性能。比如小米平板使用的英偉達(dá)Tegra 4的SoC，它集成的GPU使用72核GeForce GPU光柵化處理單元，在安安兔測(cè)試中，GPU的3D繪圖（192×1080）得分高達(dá)7681分，而高通驍龍801（搭載Adreno 330圖形處理器）相應(yīng)得分則只有5500分左右（圖6）。在不考慮游戲兼容性前提下，顯然英偉達(dá)的SoC有著更好的游戲性能。

此外，不同芯片廠商對(duì)集成模塊的優(yōu)化技術(shù)水平也是決定手機(jī)性能的一個(gè)重要因素。比如SoC集成的ISP芯片是拍照過(guò)程中的運(yùn)算處理單元，它的性能對(duì)手機(jī)相機(jī)最終的成像質(zhì)量影響很大（約占15～20%）。因此對(duì)于使用不同SoC芯片的兩款手機(jī)來(lái)說(shuō)，即使它們使用的是一樣的鏡頭，最終成像質(zhì)量也會(huì)有很大的差異，其中就是由于ISP芯片對(duì)圖像處理能力不同所致。所以市面上那些所謂的音樂(lè)手機(jī)、拍照手機(jī)之所以在手機(jī)某一方面有突出的表現(xiàn)，幕后功臣主要就是SoC所集成的芯片。