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Qualcomm Snapdragon 835 在時脈、製程以外談 的過人之處

Qualcomm 在 CES 2017 舞台上面發佈的新一代旗艦 SoC Qualcomm Snapdragon 835 ( S835 ),預計將會是今年旗艦手機與 VR 裝置採用的主流 SoC 處理器,從簡單數字看就知道 Qualcomm S835 基於 10nm 製程,最高時脈能達到 2.45GHz ,但對於用家來說這代表什麼呢?而新世代處理器對於用家來說有什麼意義?

TechApple.com 就跟大家深入談一下 Qualcomm S835 的過人之處。

Qualcomm Snapdragon 835 ( S835 )八核處理器架構與 Kyro 280 微架構

我們從 SoC 的核心談起-CPU (Central Processing Unit)。從官方的數字看 Qualcomm S835 (MSM8998)是一顆八核心處理器,當中包含 4 個時脈達 2.4GHz 的高速處理器與 4 個達 1.9GHz 的節能處理器,與上一代 Qualcomm S820/S821 (MSM8996 系列)一樣採用 ARM v8-A 指令集,但就用上了 Kryo 280 微架構/內核 (Microarchitecture) 。

Kryo 280 微架構與之前的 Cortex A73、A53 等等有什麼不同?這是 ARM 的一個名叫” Built on ARM Cortex Technology “全新協議下的產品。Qualcomm 以往是從 ARM 得到授權而出產 Snapdragon 系列處理器,但採用的微架構只能從 ARM 自家(例如 ARM1136J(F)-S 、Cortex A 系列)等選擇,或是 100% 由廠商研發( Qualcomm Krait 、Scorpion 系列),而 Kryo 是基於 ARM 自家架構改裝的「半客製」成品。

可以進行客製化代表可以做些什麼?例如可以改動 Instruction Window 的大小,可以把 線程 Pipeline 的資源加大、可以改動 Branch Predictor 的緩沖,廠商設計方面的彈性會相對較大。可以選擇一個較耗資源但處理能力較好的方案;亦可以考慮如何分配各個核心之間的資源,然而 Qualcomm 沒有在任何文件中提到 Snapdragon 835 處理器 Kryo 280 的詳細情形,我們亦無法知道他們下了什麼功夫。

ARM 授權 CPU 開發的方式

我們再仔細看看 S835 的設計,它雖然採用 4+4 核心方案,有外國媒體 Fudzilla 指出它是採用一群 Kryo280 微架構的高效率處理器配合 Cortex-A53 低功耗處理品。跟據 Qualcomm 自家的說法,他們希望 1.8GHz 節能處理器群可以處理 80% 以上的工作,所以把低功耗的處理器群升級到 1MB L2 cache ,而需要更強大的功能時才會轉換到具備 2MB L2 cache 的 2.45GHz 的效能處理群運作,例如在 VR 應用、網頁瀏覽加速、提升 App 效率的方面,達到降低功耗的效果。

同時我們可以看看內存 (RAM) 的規格,Qualcomm S835 是採用了 雙通道記憶體技術,規格是 32bit x 2 (bit),與 Qualcomm S821 的 16bit x 4 (64bit) 不同,亦從 LPDDR4 RAM 轉到較為省電的 LMDDR4X (0.6V),它支援 UFS 2.1 與 eMMC 5.1 ,雖然 UFS 2.1 不是快於 UFS 2.0 ,兩者同樣是 1.2Gps 傳輸速度,但相對耗電量比較少,而在 SoC 與 UFS 的資料傳輸中,新的加密方式亦強化了私隱。

圖片來源:Qualcomm

Adreno 540 圖像處理器 色域顯示升級 10-bit

在 GPU (Graphics Processing Unit)方面 Qualcomm S835 升級為 Adreno 540 圖像處理器,相對於去年的 Adreno 530 提升達到 Adreno 540 ,除了提升了 25% 的 3D 圖像處理速度,在 GPGPU 方式亦有提升,它完全支援 DirectX 12 ,OpenGL ES 3.2 、OpenGL 2.0 、Vulkan 1.0 的 graphics APIs ,當然也支援 Google Daydream 平台 VR。

對於用家來說最為顯著的進步,它的 DPI (Display Processing Unit) 與 VPU (Video Processing Unit) 都提升到 10-bit 色域,支援的顏色由 1680 萬提升到 1 億以上,所以廠商可以配合支援 HDR10 的屏幕製作出 HDR 影片和相片,而 DPU 支援到 4K/60fps 的 10-bit 色域影片顯示,而 Qualcomm S835 手機的屏幕色彩表現值得期待。

Qualcomm Spectra 180 ISP 與 Qualcomm Clear Sight 提升相片質素

於 Qualcomm S835 升級至 14bit 的Qualcomm Spectra 180 ISP (Image Signal Processor),這是一種電子訊號處理器,影響手機的拍攝功能。感光元件收到訊號後,如何修正它的雜訊、壞點修補、顏色插值、白平衡校正、後期銳利度處理等,都由這個元件負責。在市面上有整合 ISP (例如 Samsung Galaxy S7 是用 Qualcomm S820 的內置 ISP)或是獨立 ISP 手機 (美圖手機)。

Qualcomm 提出將會有幾個重點改善:雙鏡頭變焦、強化自動對焦。

iPhone 7 Plus 的一個創意就是利用兩個鏡頭(廣角鏡、中焦距鏡)模擬出光學對焦的效果,升級 14-bit 的 Qualcomm Spectra 180 ISP 亦可以支援 1600 萬像素雙鏡頭與 3200 萬像素單鏡頭,每個鏡頭都對應一個獨立的 ISP ,最高能達到 30fps 、接近零快門時滯的連拍效果,亦升級至 EIS 3.0 利用 GPU 、ISP 與 DSP 的組合運算,達到雙鏡頭環境下的電子防震補償,可以說是針對「雙鏡頭」而考慮到的一個進步。

Snapdragon Optical Zoom 建議的數據是 2 倍光學對焦以及 10 倍數碼對焦,這是預見今年會有更多「雙鏡頭」手機而定下的一個標準。

其實稍早之前 Qualcomm 亦公佈過 Qualcomm Clear Sight 方案,採用雙 ISP 支援一個顏色感光元件與一個黑白感光元件,以雙方的訊號相互補償提升銳利度、色彩與光暗表現,這和華為 P9 的原理接近,當然亦會在 Qualcomm S835 上面支援(之前的 Qualcomm S820 、Qualcomm S821 是第一批支援這種技術的處理器)。

雙 ISP 配合

在自動對焦方面,Qualcomm S835 從 Galaxy S7 的自動對焦得到一個解答-Dual Photodiode (2PD 亦稱為 Dual Pixel) ,只要像素點大於 1.4um 就可以分拆成 2 個 Photodiodes 去進行自動對焦,可以用盡感光元件上面的每一個像素(相約於以往 PDAF 的 5% 像素進行對焦)速度、準確度預見可以大幅上升。

圖片來源:Qualcomm

Hexagon 682 DSP 能達到 Hi-Fi 級解碼

Qualcomm S835 裡面的 DSP (Digital Signal Processor) 升級為 Hexagon 682 ,在數碼訊息分析方面輔助 CPU ,配合 Google 開源的 Machine Learning 系統 Tensor Flow 技術,號稱能比 CPU 有25x 以上的能源效益,而 Google 自家的 Google Photos 與 Google Cloud Speech 亦用上了 Tensor Flow ,而在 Qualcomm 上面的一個應用就是隨時可以喚醒智能助手的 Qualcomm All-Ways Aware。

對於用家來說最貼身的是音響方面,手機市場近年亦興起音響熱(在內容不斷提升下實屬必然的),他們的 Aqstic 音頻解碼 (Audio Codec) 方式提升,號稱可以達到 24-bit /192kHz 檔案播放,而 Qualcomm S835 靠著 Aqstic WCD9341 的音頻解碼,配合 Hi-Fi 級 DAC 可達到理論值 32-bit/384kHz 的播放,它的噪訊比 (SNR Signal-to-noise ratio)能達到 115dB,有著極高的動態 ,而總諧波失真 (THD+N) 達到極低的 -105dB,在無線播放方面支援 aptX 與 aptX HD 標準 。官方說法是不只低失真,配合 VR 裝置亦可以得到一個準確定位的聲音。

處理器系統最佳化 The Symphony System Manager

上面談到 CPU、GPU、ISP、DSP 等等不同的元件,那麼他們是如何互相配合?Qualcom 有自家一套 Symphony System Manager ,這是一個可以高度客制化的系統。一般來說 CPU 是用於序列控制、主要的工作安排;Hexagon DSP 用一些不需要高效能與即時的運算,例如圖片與音頻;GPU 用於高需求的影像運算或是連流圖像與畫面構成,而 ISP 自然是用於相片/影片的拍攝了。

圖片來源:Qualcomm

同時 Symphony System Manager 可以 OEM 廠商與 App 開發者去配合自家產品,令它與 Qualcomm Snapdragon SoC 有更好的整合,開發者可以自行選擇如何運用 Qualcomm S835 的強大效能,在減低發熱、延長繼航力、減低功耗方面亦有相當大的效用。

圖片來源:Qualcomm

TechApple.com 編輯部

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