ARM成最大贏家 淺談平板電腦硬件架構(gòu)
泡泡網(wǎng)平板電腦頻道1月23日 隨著2011年CES消費(fèi)電子展的結(jié)束，平板電腦已經(jīng)成為了消費(fèi)電子不可阻擋的一股新興力量，各大IT廠商、顯示器廠商、嵌入式設(shè)備廠商甚至家電廠商、零售商都開始謀劃自有品牌的平板電腦產(chǎn)品線，比如大家可能都已經(jīng)聽說國美已經(jīng)推出了自有品牌的平板電腦產(chǎn)品。
作為一種新興的產(chǎn)品，平板電腦不管在軟件架構(gòu)還是硬件架構(gòu)方面都相對(duì)于我們傳統(tǒng)的PC更加靈活，軟件方面主要以 Android、Windows 7、Apple iOS、WebOS、BlackBerry等等為主。
而硬件架構(gòu)從宏觀上講主要分x86和ARM兩大陣營，微觀上講則可以分為多個(gè)廠商的多種芯片了，比如x86陣營的典型代表Atom，ARM陣營的典型代表Tegra 2、德州儀器的omap系列、高通的Snapdragon系列、Apple A4等等。
其實(shí)從某種程度來說，也正是因?yàn)橛写罅靠蛇x的軟硬件方案，才使得平板電腦能夠在短時(shí)間內(nèi)成為當(dāng)今消費(fèi)電子領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，尤其是相對(duì)開放的ARM硬件架構(gòu)，成就了一大批的平板電腦操作系統(tǒng)，這對(duì)于消費(fèi)者來說也是一件好事，至少可以避免目前PC領(lǐng)域Windows系統(tǒng)幾乎獨(dú)霸的局面。
今天，我們這篇文章主要從平板電腦的硬件架構(gòu)來談?wù)勀壳捌桨咫娔X的一個(gè)大概情況，并對(duì)一些架構(gòu)的優(yōu)劣進(jìn)行簡單的分析，希望大家在讀完今天的文章之后，能夠?qū)ζ桨咫娔X的硬件架構(gòu)有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。
首先，我們應(yīng)該搞清楚平板電腦到底是一個(gè)什么定義，什么樣的產(chǎn)品可以被稱為平板電腦，了解這一點(diǎn)之后才更加有便于理解我們后文所說到的內(nèi)容。
根據(jù)維基百科上的解釋，平板電腦（英文：Tablet Personal Computer，簡稱Tablet PC、Tablet、Slates）是一種小型、方便攜帶的個(gè)人電腦，以觸控式屏幕作為基本的輸入裝置。她擁有的觸控屏（也稱為數(shù)位板技術(shù)）允許使用者通過觸控筆或數(shù)字筆來進(jìn)行作業(yè)而不是傳統(tǒng)的鍵盤或鼠標(biāo)。
當(dāng)然，隨著平板電腦的升溫，各大廠家以及媒體都對(duì)平板電腦有了一個(gè)更加明確的定義，那就是大于5英寸而小于14英寸且運(yùn)行著輕量級(jí)操作系統(tǒng)的無鍵盤設(shè)備，這一定義更加明確了平板電腦的尺寸及其所運(yùn)行的軟件。然而，這個(gè)定義其實(shí)嚴(yán)格來說仍然不是特別明確。
嚴(yán)格來說：平板電腦應(yīng)該是在具備以上所說的所有特性之外，還必須擁有互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接功能、擁有多媒體娛樂功能。后者主要針對(duì)電子書而言，因?yàn)殡娮訒某叽缤推桨咫娔X差不多，但它并不具備多媒體娛樂功能。
有了這些明確的定義之后，平板電腦到底是什么的問題也就迎刃而解了。接下來我們就來看看目前平板電腦宏觀上的兩大硬件架構(gòu)都各自有什么優(yōu)劣。
大家應(yīng)該知道，目前我們所使用的個(gè)人電腦幾乎全都采用x86架構(gòu)，它是Intel公司所倡導(dǎo)的一種采用復(fù)雜指令集運(yùn)算(CISC)的微處理器架構(gòu)，目前Intel的全系列個(gè)人電腦處理器、AMD的個(gè)人電腦處理器都屬于x86架構(gòu)。x86架構(gòu)還有一個(gè)擴(kuò)展架構(gòu)叫做x86-64(也有稱為x64的)，他們也同樣采用CISC指令集架構(gòu)。
上面一段話中，筆者使用了“幾乎”這個(gè)詞，是因?yàn)樵缙诘奶O果電腦采用的是IBM公司推出的PowerPC處理器，它并不屬于x86架構(gòu)，而且采用的是精簡指令集運(yùn)算(RISC)。但現(xiàn)在蘋果公司已經(jīng)全面與Intel合作，所有蘋果電腦都采用了Intel的處理器，這也使得能夠在蘋果電腦上安裝Windows操作系統(tǒng)。
平板電腦上的x86架構(gòu)處理器主要是指Intel公司推出的Atom，配套的操作系統(tǒng)也基本都是Windows XP與Windows 7。x86架構(gòu)最大的優(yōu)勢就是軟件平臺(tái)非常成熟，畢竟Windows作為目前市場占有率最大的個(gè)人電腦操作系統(tǒng)，不僅僅有數(shù)不清的軟件支持，而且用戶使用起來也非常習(xí)慣。
但由于架構(gòu)本身的限制，x86處理器的問題也非常明顯，那就是功耗和芯片尺寸。相對(duì)于ARM處理器來說，x86處理器完全可以看作電老虎，功耗幾乎是ARM處理器的數(shù)十倍甚至上百倍。雖然Atom處理器已經(jīng)有非常大的改觀，但仍然無法與ARM處理器匹敵。這也是x86架構(gòu)芯片不適合嵌入式以及移動(dòng)設(shè)備的原因，想想哪個(gè)手機(jī)或者路由器里采用了Intel的芯片?
ARM架構(gòu)處理器采用精簡指令集運(yùn)算(RISC)架構(gòu)，其實(shí)它的英文全稱就是(Advanced RISC Machine)，翻譯成中文為進(jìn)階精簡指令集機(jī)器，可見ARM架構(gòu)其實(shí)是在發(fā)揮了RISC優(yōu)勢的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步提升處理器性能的產(chǎn)物。
ARM處理器最大的優(yōu)勢就是其具有超低的功耗，并且處理器內(nèi)部往往集成了大量的外圍設(shè)備，比如USB、LCD、I2C、網(wǎng)卡、圖形等控制模塊，其功耗基本上都是在1瓦左右，甚至有些產(chǎn)品所采用的ARM處理器功耗更低。也正是由于超低功耗的特性，ARM處理器被廣泛應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，包括手機(jī)、掌上電腦、多媒體播放器等等。
而由于現(xiàn)在的ARM處理器大多集成了很多外圍設(shè)備控制模塊，所以嚴(yán)格意義上來說它屬于SoC(系統(tǒng)單芯片)產(chǎn)品，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)勢不僅僅能夠有效的控制芯片成本和面積，而且對(duì)于開發(fā)者和硬件廠商來說開發(fā)設(shè)計(jì)難度更低。比如在設(shè)計(jì)設(shè)備PCB板的時(shí)候，只需要按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出適合該處理器的電路就可以了，不用考慮還要為其他大量外圍設(shè)備設(shè)計(jì)PCB；而從開發(fā)方面來講主要是移植驅(qū)動(dòng)程序更加簡單方便。
不管從哪方面來說，ARM架構(gòu)都是平板電腦的非常好的選擇，也正是因?yàn)槿绱爽F(xiàn)在絕大部分平板電腦都采用ARM架構(gòu)處理器。因?yàn)槠桨咫娔X作為一種便攜式個(gè)人電腦，最重要的就是確保設(shè)備擁有長時(shí)間工作壽命、并且還要保持體積的小巧，ARM架構(gòu)則完全符合這些要求。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，ARM家族占所有32位嵌入式處理器75%以上的市場份額，使它成為占全世界最多數(shù)的32位架構(gòu)之一。值得一提的是，ARM這個(gè)英文縮寫本身不僅僅可以代表一種處理器架構(gòu)，同時(shí)也是ARM公司的名字。該公司并不自己制造ARM處理器銷售，而是以銷售授權(quán)的方式盈利，授權(quán)價(jià)格非常低廉，再加上產(chǎn)品本身非常成熟，所以廣受嵌入式系統(tǒng)硬件廠商的青睞。
正如你所看到的，目前絕大多數(shù)廠商推出的平板電腦都采用ARM處理器架構(gòu)。包括蘋果iPad中的A4處理器也同樣是ARM架構(gòu)的產(chǎn)品。出現(xiàn)這個(gè)結(jié)果，很大程度上都是因?yàn)锳RM架構(gòu)處理器更加適合平板電腦這種產(chǎn)品。
除了iPad之外，目前平板電腦采用比較多的另一款A(yù)RM處理器就是NVIDIA Tegra 2。NVIDIA是全球?qū)嵙ψ顬閺?qiáng)大的圖形處理器制造商，雖然很早之前就有傳聞NVIDIA將涉足CPU市場，但一直到2008年NVIDIA宣布第一代Tegra處理器之后，才算正式進(jìn)入了CPU領(lǐng)域。而針對(duì)傳統(tǒng)個(gè)人電腦的x86處理器，NVIDIA已經(jīng)明確表示不會(huì)涉足。
第一代Tegra處理器推出以后，NVIDIA很快就拿下了第一筆大單——微軟，微軟公司的Zune HD音樂播放器就采用了Tegra處理器。而隨著平板電腦的逐漸火爆，NVIDIA Tegra 2處理器很快就成為了平板電腦廠商最關(guān)注的產(chǎn)品，目前已經(jīng)有大量平板電腦廠商推出采用Tegra 2處理器的產(chǎn)品。
當(dāng)然，除了Tegra 2處理器之外，還有德州儀器的omap系列、高通的Snapdragon系列處理器也被廣泛應(yīng)用在平板電腦產(chǎn)品上，可以說在平板電腦的推動(dòng)下，ARM在個(gè)人電腦市場(平板電腦也屬于個(gè)人電腦范疇)的前景一片光明。
前面我們簡單的介紹了目前平板電腦的硬件架構(gòu)以及ARM處理器在平板電腦上的情況?？傮w來看，雖然Intel的Atom處理器相對(duì)于傳統(tǒng)的桌面處理器已經(jīng)做得非常出色，但就平板電腦領(lǐng)域來說ARM仍然是非常好的的選擇。尤其是有著iPad這樣的殺手級(jí)產(chǎn)品，ARM未來占據(jù)絕大部分便攜式個(gè)人電腦市場毫無疑問。
而除了平板電腦之外，微軟也在今年的CES上展出了針對(duì)ARM處理器開發(fā)的Windows 8操作系統(tǒng)，這也可以反映出未來傳統(tǒng)個(gè)人電腦也會(huì)大量采用ARM處理器。作為全球最大的個(gè)人電腦操作系統(tǒng)開發(fā)商，微軟的支持必定會(huì)給ARM處理器的發(fā)展帶來非常大的幫助。x86怎么火的？其實(shí)很大程度上就是由于有微軟的支持。
● ARM架構(gòu)處理器面臨的挑戰(zhàn)
平板電腦的一大特色就是具有豐富的多媒體娛樂應(yīng)用，而這些應(yīng)用也給ARM處理器帶來了新的挑戰(zhàn)。在平板電腦面世之前，ARM處理器基本上都是服務(wù)于一些小型的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備，這些設(shè)備有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是對(duì)圖形性能要求不是太高。但在iPad這樣產(chǎn)品的引領(lǐng)下，平板電腦要有豐富的多媒體娛樂性，就必須對(duì)處理器提出更高的圖形性能的需求。
不過就目前看來，圖形性能方面的挑戰(zhàn)似乎并不會(huì)成為ARM處理器的絆腳石，Apple A4處理器內(nèi)置的Imagination公司的PowerVR SGX 535在圖形性能方面已經(jīng)非常優(yōu)秀，現(xiàn)在又有傳聞新的iPad 2所采用的A4處理器將集成性能更加強(qiáng)勁的PowerVR SGX543雙核圖形芯片。另外，NVIDIA公司的Tegra 2處理器圖形性能也非常強(qiáng)悍，甚至可以直接玩3D游戲，這得益于他們多年在GPU研發(fā)方面積累的技術(shù)。
可以肯定，未來的絕大部分平板電腦都將采用ARM處理器，ARM處理器也必定會(huì)給平板電腦帶來更好的前景，超低的工作功耗、超長的電池使用壽命、優(yōu)秀的圖形性能這些都會(huì)讓平板電腦更加好玩有趣，成為人人必備的科技娛樂玩具已經(jīng)指日可待?！?
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