編碼器怎麼判斷好壞

哈嘍，大家好啊，我是愛笑哥

這是我做的一檔全新節目，叫做手機技術詳解

在這些節目裡，我將帶領大家拆穿手機的外在，看透手機的本質

而這期內容一定不會讓你們失望

那麼第一期我們就先來解決一個老生常談的問題： SoC

我們這期就來詳細探討下究竟SoC是什麼，以及最關鍵的， SoC效能由什麼決定？

故事的開始要追溯到第一臺電腦誕生的時候，1946年2月人類歷史上第一個矽基生命，嗯~o（V）o。埃尼阿克誕生了。其實是由美國軍方定製的世界上第一臺電子計算機“電子數字積分計算機”（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美國賓夕法尼亞大學問世了。ENIAC（中文名：埃尼阿克）是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研製成的，這臺計算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達28t（噸），功耗為170kW，其運算速度為每秒5000次的加法運算，造價約為487000美元。

（就是這傢伙）

ENIAC的問世具有劃時代的意義，表明電子計算機時代的到來。在以後60多年裡，計算機技術以驚人的速度發展，沒有任何一門技術的效能價格比能在30年內增長6個數量級。要知道一個大小為80英尺×8英尺，重達28t（噸）巨型怪物的操作是很費時費力，的那麼如何減輕這個個怪物的體積，減少耗電呢？咱們先不說能否走進千家刀戶。至少得小點吧，想象下要是你家電腦佔個170平方米那還真的挺崩潰的是吧。

於是，隨著技術的發展出現了電晶體，於是電晶體取代了電子管：特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數10萬次，可高達300萬次）、效能比第1代計算機有很大的提高。

這時候人們又想，那能否讓電腦做的更小，讓每個人都有機會擁有一部呢？，終於進入20世紀60年代隨著積體電路的發展，以及數代人不懈努力，成功讓電腦小型化，變身 personal computer也就是我們說的pc。個人微型計算機體積小，價格便宜，使用方便，但它的功能和運算速度已經達到甚至超過了過去的大型計算機。

20世紀90年代中期，隨著半導體工藝技術的發展，IC設計者能夠將愈來愈複雜的功能整合到單矽片上， SoC正是在積體電路（ IC）向整合系統（ IS）轉變的大方向下產生的。（簡單來說就是，積體電路的迅速發展導致了SoC的誕生）。

什麼叫SoC呢？（SoC全稱 system-on-achip）中文名稱嵌入式片上系統。意指它是一個產品，是一個有專用目標的積體電路，其中包含完整系統並有嵌入軟體的全部內容。

典型的單片系統（SoC）具有以下部分：

（1）至少一個微控制器或微處理器、數字訊號處理器，但是也可以有多箇中央控制核心。

（2）儲存器則可以是隻讀儲存器、隨機存取儲存器、EEPROM和快閃記憶體中的一種或多種。

（3）用於提供時間脈衝訊號的振盪器和鎖相環電路。

（4）由計數器和計時器、電源電路組成的外部裝置。

（5）不同標準的連線介面，如通用序列匯流排、火線、乙太網、通用非同步收發和序列周邊介面等。

（6）用於在數字訊號和模擬訊號之間轉換的模擬數字轉換器和數字模擬轉換器

（7）電壓調理電路以及穩壓器

而現在手機常見的SoC通常集成了CPU、GPU、RAM/ROM、Modem、ISP、高速DSP等各種晶片因此，它絕不僅僅是一個cpu那麼簡單的（如果再有人給你說他的cpu多好，就是手機多好，你可以上去把愛笑哥的這篇文章甩他臉上）。

你看看高通的SoC實際cpu所佔整個soc面積就一個很小的一點點。

另外soc一般都整合通訊模組，而其背後的匯流排設計更是複雜

可以說，soc的出現就是降低了耗電量，減少了體積，節約了成本

簡而言之，S0設計把整合度上升到了一個全新的高度

在soc剛出來的時候，大家也覺得厲害

於是1994年1995年出現了第一批的soc心片

可以說SoC的出現就是降低了耗電量，減少了體積，節約了成本，簡言之，SoC把整合度提升到了一個全新的高度，在SoC剛剛出現的時候，大家都覺得這個很厲害。

然而第一批SoC出現的時候，並沒有引起期待中的浪湖，背後的原因就是當時的這種晶片並不是歷史所需，但是歷史終會為它正名，進入21世紀，隨著智慧手機的出現， SoC的優勢終於被全面的展示出來，而到了我們今天SoC已經成為了所有手機的一部分，成為了我們連線現代社會的基礎

交個朋友曾經說過：晶片廠商設計的SoC的高整合度有利手手機廠商簡化設計。

這也是高通的SoC為什麼受市場歡迎的其中一個原因就是它的SoC整合度很高，手機廠商一套買來就能直接用。另外就是它的基帶很強，其他家的SoC不一定擁有一樣高的整合度。例蘋果就外Modem。

能在塊指甲蓋大小的矽片上整合幾十億電晶體，的確是人類高超智慧的體現。

C

PU

CPU，因為 CPU 直接決定了這臺手機的效能，CPU 之於手機 就好比人的大腦，它是整臺手機的控制中樞系統，也是邏輯部分的控制中心。又相當於車的發動機，發動機越強勁，車子就跑得越快，同理 CPU效能越強，手機執行起來也會越流暢，大型遊戲高畫質影片都不在話下。

CPU架構

我們這裡所討論的cpu是特指基於arm公司的armv8架構下的各種公版架構，這是ARM公司的首款支援64位指令集的處理器架構。

（圖源見水印）

從ARMv7架構開始，ARM的命名方式有所改變。

新的處理器家族，改以Cortex命名，並分為三個系列，分別是Cortex-A，Cortex-R，Cortex-M。

很巧合，又是這三個字母A、R、M。

Cortex-A系列（A：Application）針對日益增長的消費娛樂和無線產品設計，用於具有高計算要求、執行豐富作業系統及提供互動媒體和圖形體驗的應用領域，如智慧手機、平板電腦、汽車娛樂系統、數字電視，智慧本、電子閱讀器、家用網路、家用閘道器和其他各種產品。

Cortex-R系列 （R：Real-time）針對需要執行實時操作的系統應用，面向如汽車制動系統、動力傳動解決方案、大容量儲存控制器等深層嵌入式實時應用。

Cortex-M系列（M：Microcontroller）該系列面向微控制器領域，主要針對成本和功耗敏感的應用，如智慧測量、人機介面裝置、汽車和工業控制系統、家用電器、消費性產品和醫療器械等。

Cortex-SC系列（SC：SecurCore）其實，除了上述三大系列之外，還有一個主打安全的Cortex-SC系列（SC：SecurCore），主要用於政府安全晶片

因此，對於手機來說，常見的就是Cortex-A32/35/53/57/72/73/77/78等，另外有些有能力的廠商會研發獨立的自主架構的cpu。

注意到，我們剛剛說出了一個詞：架構

那麼什麼叫架構呢？

簡單來說，架構決定了各部件之間如何一起工作，是決定手機cpu效能的最重要的指標。

來講架構之前，我們首先明白一個概念，叫做big-little架構，也就是我們所說的大小核架構，我們先說下這個東西出現的原因，早期的SoC的cpu是單核的，後來進入SoC的軍備競賽，cpu核數從單核到雙核，再到四核，最後到了八核。越來越多的核的出現導致了big-little架構的誕生。

big-little架構的作用是什麼那？

big-little架構可以讓大核和小核共存，在cpu負載低的時候，處理器會分配小核工作，而在cpu負載高的時候，則會由大核心完成工作。這就是big-little架構的核心：降低功耗。（簡單來說就是手機有很多的工作要處理，這些工作有大有小，大的工作交給大核來做，小的交給小核來做，這樣就大大提高了效率，也降低了消耗）

明白了這個，那麼就分大核和小核分別給大家介紹下大核有a72 a73 a75 A76 A78等公版架構和三星貓鼬M2 M3 M4高通的kryo280 kryo 385 kryo 485。小核主要則是公版的a53 a35 a55。

CPU的頻率

CPU頻率，即CPU的時鐘頻率，是指CPU運算時的工作的頻率，單位是Hz。

CPU頻率它決定計算機的執行速度，隨著計算機的發展，主頻由過去MHZ發展到了當前的GHZ（1GHZ=10^3MHZ=10^6KHZ= 10^9HZ）。

通常來講，

在同系列微處理器，主頻越高就代表計算機的速度也越快，但對於不同型別的處理器，它就只能作為一個引數

來作

參考。

（劃重點，要考的）另外CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的效能指標。由於主頻並不直接代表運算速度，所以在一定情況下，很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象。因此主頻僅僅是CPU效能表現的一個方面，而不代表CPU的整體效能。

只有同架構同快取，不考慮供電和散熱，單純比較效能的情況下，主頻才與效能成正比，也就是比如在我們看到都是a73的情況下，比頻率才有意義，所以看到這裡我們應該發現了，其實很大程度上頻率並不是決定效能的關鍵，的確啊，比起頻率，我們更應注意架構，因為這才是更加重要的，但頻率的意義就是讓你能快速區別同架構以及快取下不同cpu的效能，

記住，架構的對比要同頻對比，

不同架構對比

頻率

是沒有意義的

。

cpu效能

cpu效能也分整數能力和浮點能力，什麼叫整數能力呢？

簡單的來說，整數就是包含了加法，減法和乘法運算，這是我們日常使用最常使用到的，也叫通用計算的能力，而浮點運算則是除法，比的是能精確到小數點後多少位，其實主要輸出浮點能力的是我們下面要說的GPU。 那cpu架構我建議大家就看中整數效能，因為cpu浮點效能再高，上頭都有gpu。

最後一句話總結，cpu的強弱也就是以後怎麼比較呢？

（1）先看架構是否一致，不一致，高的好

（2）一致再看頻率（理論上快取也要一致），頻率高的好

捎帶著說一下CPU的快取，CPU的快取最可以有L1 L2 L3共三級。快取的作用就是先把cpu可能要用到的資料從內中寫入。

為什麼會出現快取這技術那？原因是cpu執行處理的速度很快，但是記憶體的執行速度很慢，這就導致了一個人吃的很快，但是配套的送飯的很慢，就會導致這個人很餓，轉換到cpu中就是，cpu一直在等待記憶體給它傳遞資料，造成了資源浪費和效率的降低。因此中間加一個緩衝區，可以大大的提高效率。但是快取是不是越大越好呢，這個也不是絕對的，增大每一級快取容量可以減少向更大儲存介質定址的機率，但是也會降低資料的命中率，另外不同cpu在快取中的定址演算法也不一樣，所以直接看快取大小並不是絕對的

不嚴謹的說：快取越大越好

所以說看cpu效能這樣看，先看是安卓還是蘋果，安卓才有比較的意義，蘋果不用理，比了也沒有多大意義，安卓先看cpu架構，比方說都是a53才能橫向對比，然後再對比下頻率，最簡單的就是看看 geekbench單核和多核資料。

G

PU

上面我們提到了GPU，那到底GPU是什麼那？

圖形處理器（英語：Graphics Processing Unit，縮寫：GPU），又稱顯示核心、視覺處理器、顯示晶片，是一種專門在個人電腦、工作站、遊戲機和一些移動裝置（如平板電腦、智慧手機等）上做影象和圖形相關運算工作的微處理器。（簡單理解GPU，它就是使得你手機執行一些大型遊戲使得畫面的渲染更快，提升你打遊戲的體驗）

如果你注意到Android手機有一個開啟gpu渲染的選項，這個項般手機是預設關閉，你會不會覺得奇怪？預設gpu不參與？那我們平時怎麼用的？其實在做一些簡單的2d圖的時候，主要是cpu來輸出浮點效能，而一個優秀的cpu自己就可以解決了，就用不到gpu了。

GPU架構

GPU是相對好對比的，先看GPU的架構，GPU架構主要有arm的Mail系列，以及高通的 Adreno系列和IMG（ imaginanrion）的 PowerVP系列。其次，核心數也是GPU效能很重要的一環，那麼如何判斷呢？

Mail簡單。看型號後面的MP幾就是幾核，例如960這顆Mail G71MP8就是八核的。

高通的 Adreno的資料很難得知（高通貌以沒有類似定義）

PowerVR的GT系列則建議你百度一下，因為例如GT7600是6核，GT7800是8核，像是對應的是吧，那你猜猜GT7900是幾核呢？9核嘛，對不對，錯了，其實它是16核的，所以還是建議大家把型號複製下來放上百度搜索下比較保險，

這裡給大家一個簡單的判斷方法啊，就是凡是GPU核心數越多效能越強，因為像這些，它不是這代旗艦，就是上代旗艦，或者是上上代的旗艦，而低端的一般是雙核的MP2，效能都不咋地。

GPU頻率

頻率對比相對簡單，也就是那個道理，頻率越高效能越強，但是也要考慮到過高它會不會降頻，最後要說理論上來說手機的GPU更像是電腦上的核顯，它是共享記憶體作為視訊記憶體的，所以理論上記憶體容量和速度以及通道數也會影響GPU效能，最後GPU部分—句話總結∶GPU效能這樣判斷

1，先看GPU型號： Adreno系列？ Mail系列？ PowerVR系列？當然了，如果說是高通的 Adreno最好就是直接用步驟4

2，再看核心數

由於在GPU上所有的核心都是幹一樣的事兒的，所以核心數帶來的提升幾乎是線性的（頻率不變），也就是GPU上的核心數的意義是很大的

3，最後看頻率，頻率越高的效能越強，但是降頻的風險也越大，頻率超過一定限度基本就是想省料，要麼能耗比堪憂，要麼就直接降頻。

4，最簡單就是看看 GFXBench或者3DMak成績啦

R

AM/ROM

概念： RAM（random access memory）即隨機儲存記憶體，這種儲存器在斷電時將丟失其儲存內容，故主要用於儲存短時間使用的程式。

ROM（Read-Only Memory）即只讀記憶體，是一種只能讀出事先所存資料的固態半導體儲存器。

簡單理解：ROM意味著你有多少個妹子，ROM意味著你一次能帶幾個妹子出去耍。CPU表示你能給小姐姐多好的體驗，電池代表你能和小姐姐玩到幾點。

Modem

Modem——網路先鋒

PC要想無線上網需要安裝無線網絡卡，但在手機SoC領域，“無線網絡卡”（基帶，又稱調變解調器或Modem）則是SoC晶片內部的組成部分之一，

它將決定一款手機所支援的網路制式以及上網、下載速度。

可整合可外掛。

Modem並非SoC的必選項，晶片商可以根據產品定位，選擇將Modem直接整合進SoC，或是以獨立晶片的形式，與SoC一起焊在手機的主機板上。

比如，高通驍龍855就直接集成了驍龍X24 Modem，而驍龍865則取消了內建Modem設計，需要搭配額外的驍龍X55才能聯網。相對來說，直接整合Modem的SoC可以節省主機板空間，在能耗方面的表現更好。2020年，新款手機都會搭載5G SoC，即整合或外掛支援5G的Modem。

製程

在描述手機晶片效能的時候，消費者常聽到的就是 22nm、14nm、10nm、8nm、7nm、5nm 這些數值，這是什麼？這是晶片市場上，一款晶片製程工藝的具體數值是手機效能關鍵的指標。製程工藝的每一次提升，帶來的都是效能的增強和功耗的降低，而每一款旗艦手機的釋出，常常與晶片效能的突破離不開關係。

一款晶片製程工藝的具體數值是手機效能關鍵的指標。製程工藝的每一次提升，帶來的都是效能的增強和功耗的降低，而每一款旗艦手機的釋出，常常與晶片效能的突破離不開關係。

高通驍龍888採用了5nm工藝製程，相比驍龍 865，其效能增幅達到了 35% 之多。

大家只要記住：奈米數越小就越先進

ISP

ISP——成像關鍵

如今配備相同4800萬或6400萬畫素感測器的智慧手機有很多，但它們拍照成像的實際效果卻存在很大的差距。這為什麼那？

這就是因為每個手機廠商對於拍照的演算法最佳化上的不同，比如說，谷歌相機可以吊打一眾國內的安卓相機，這就是因為谷歌對於相機的調教很出色。這種演算法上的最佳化 “軟實力”，SoC內整合的ISP單元將決定“硬實力”。

ISP的意義

ISP即影象處理單元，一款SoC能支援幾顆攝像頭，支援最高多少畫素的感測器、可以錄製多少解析度和幀數（如8K/30FPS）的影片、支援拍攝多少FPS的慢動作、是否支援HDR影片，以及拍照成像的計算，都離不開ISP的支援。

ISP的好壞很大程度上左右了成像效果甚至是拍照體驗，所以在我們看到成像效果好而誇獎攝像頭

你們沒有想到ISP在後臺默的哭應，那麼相信說到這裡，ISP的重要性已經是不言而喻了。

但是ISP的絕對效能很難直接對比，但是好的SP絕對能起到錦工添花的效果

換句話說，ISP規格越強，就支援更先進的攝像頭，在搭配相同攝像頭時具備更好的成像底蘊（不是絕對，成像演算法需要複雜的軟硬協同，弄不好就變成了“負最佳化”）。

ISP的命名規範

在ISP的命名中，高通驍龍的命名也許是最規範的，比如驍龍710整合的ISP單元型號為Spectra 250、驍龍765為Spectra 350、驍龍865是Spectra 480，通過後綴數字我們一眼就能知道誰更強。

麒麟家族則喜歡用x。0標註，比如麒麟980/麒麟810集成了ISP4。0，而麒麟990則升級到ISP5。0。

聯發科的ISP更愛“堆核”，比如Helio G90系列集成了3核心的ISP。

而天璣1000的ISP則擁有5個核心。

總結：SP負責提升拍照體驗和成像的時候幫你Ps照片。

DSP

DSP即數字訊號處理器，它原本主要用於處理音訊訊號，比如語音降噪、數模轉換和實現特殊音效等。隨著VR/AR應用，以及AI人工智慧的興起賦予了DSP單元更多能力，其中就包括向量擴充套件（HVX）和Tensor張量加速器。

基帶處理器

(BP)

我問在場的各位，基帶是什麼？

可能沒幾個人能回答過來吧

那我再問一句：基帶和 Modem是什麼關係？

可能這時候彈幕就是鴉雀無聲了

基帶就是這麼個我們每天都在說，但是卻沒幾個人能真正知道的東西

首先，我們講講基帶是幹什麼的？

（SiTel SC14434基帶晶片）

手機最基本的功能就是乎電話，而這點就和基帶有關了，我們提到高通，可能很多人都戲稱他是基帶大廠，高通被稱為是賣基帶送處理器的公司。

SoC中的基帶究竟是什麼？

基帶裡集成了調變解調器，通道編碼器，信源編碼器，信令處理等。

可以說，基帶決定了你手機無線連線的全部內容，而其中調變解調器可以說是最關鍵的。

我們手機產生的原始訊號稱為基帶訊號，或者叫沒有經過調製的原始電訊號，我們要經過調製工作把訊號調製到載波上，透過射頻發射出去，而解調就是這個的逆過程，簡單的來說，負責把原始訊號和可傳輸訊號之間進行相互轉化的就是調變解調器，另外上文中提到的DSP負責調變解調器，則是由於基帶訊號大部分都是數字的，而DSP有著強力的專用處理能力，所以也能參與到調製解調的過程中來

。（簡單理解基帶就是把一種訊號轉換為另一種訊號，基帶的好壞就是體現在這兩種轉換之間）

基帶有多難也就可想而知了，而且咱們這還僅僅是紙上談兵，也難怪為什麼無數英雄都為此折腰啊，大家看到的這個調變解調器又叫 Modem，這個和天線設計一道決定了我們手機的上網速度。

總結

基帶處理器包括了調變解調器，而基帶的效能高可以帶來包括，支援最全面的運營商網路制式、訊號更穩定通話質量更高，LTE和Wⅰ-Fi的融合與2×24×4MIMo，更快的上行下行網路速度等優勢。

這篇文章到這裡就進入尾聲了

感謝看到這裡的你們

SoC其實是相當複雜的一個系統，它絕不是我所能講完的，今天看到的這些光輝的東西是最難的，任何能硏發SoC的廠商，無論實力如何都是值得我們尊重的，

在這幾十年時間，無數曾經叱詫風雲的處理器廠商都成了過眼煙雲，時過境遷，物是人非，在經歷了市場禮之後。高通像是個身居高位的守業人，掌握著大把的專利，到處收取專利費。聯發科像是個想步登天的熊孩子。麒麟更像是一個勇士，一次次的向世界技術的最高峰發起衝擊。蘋果憑藉著天時地利人和孤芳自賞，笑傲群雄。

市場是公平的，世界上有多少公司曾經想在SoC領域分一杯羹。但最後為什麼都消聲覓跡了。很多公司都追求什麼風口。覺得只要跟風就能分得一杯羹。旗艦SoC之間的對決，是頂級高手之間的較量，稍有差池，便分勝負。成功和失敗都不是沒有原因的，市場絕不會虧待任何一個積極進取的人，不要總把成功和改變的浪潮掛鉤，浪潮好比是機遇，而機遇永遠是給有準備的人準備的。自己作死，想貪小便宜就不要妄想能和別人一樣成功，這是不道德的，也是不科學的，你看得到別人的成功，但是你看不到的是別人背後的準備和堅持。

所以當浪潮來臨時

你就只有被大浪吞噬的命

而別人卻成為了弄潮兒，引領時代潮流

最後我想說也許SoC有高低之分

但那是決策層的事

而真正設計出SoC的

卻是那些夜以繼日工作的從業者們

在這個快速迭代的行業裡，競爭的壓力之大是不言而喻的

我真的由衷的想對這些幕後英雄們說聲謝謝

參看資料：維基百科、B站使用者：勝利文縐縐、知乎、百度百科、電腦愛好者等等