骁龙820A：内置芯片介绍

高通骁龙820A内置了Hexagon 680 DSP芯片，如下图所示，可见Hexagon 680在其中占据了很重要的位置。

DSP中存在专门处理JPEG图像压缩的部分，这部分内容专门只针对JPEG图像压缩算法设计，硬件上只针对这一个工作进行全力优化（比如专门针对图形处理中常用的傅里叶变换的计算单元，效能极为出色），执行专用操作。一般来说，在一个处理器中，有很多类似的功能使用CPU部分完成虽然也可以，但是整体效能不高，并且能耗表现也不够理想。因此，人们往往为处理器增加多种专用的DSP，专门针对诸如图像、音频、视频、语音、输入、触控等内容，不但提高了处理效率，而且还在很大程度上释放了CPU资源，降低了能耗。当然，从技术角度来看，DSP比较关注指令集并行，也就是单核心性能，对线程级并行则不太擅长，因此也不太可能存在使用成千上万个DSP来组成计算单元的可能性了。 一般来说，用户主要在三个方面使用DSP，首先是视频处理。在Android设备上，视频处理可以改善播放的视频内容的质量，比如反交错、降噪、色彩校正等。其次是相机后处理和CV，包括摄像头数据处理、动态增强、色彩调整、HDR等。最后还有相机播放内容，针对传感器等的处理情况。目前Hexagon 680均对这些内容做出了支持。

Hexagon 680 DSP内置了一个1024bit的SMID矢量数据寄存器，高通称之为Hexagon Vector Extensions—Hexagon矢量扩展，简写为HVX。HVX每次可以处理四条VLIW向量指令，每个循环可以处理多达4096bit数据，需要注意的是，一般实际应用中的指令比DSP支持的最大指令宽度要小很多，不过借助于SIMD和系统的特性，单个指令可以一次操作多个数据，因此在计算中很多数据可以被一次性填充进入处理过程，实现效能的最大化。另外，HVX为了实现上下文切换功能，还设计了32个向量寄存器。规格方面，HVX支持32位的定点十进制数的操作，但不支持浮点计算，这应该是考虑到晶体管数量和功耗的原因，一般情况下也没有浮点计算的需求。总的来看，这样的规格和性能足以满足4K视频以及20M像素摄像头的处理需求了。高通还展示了HVX底层设计的一些细节。HVX内部拥有L1数据和指令缓存，4个并行的VLIW标量处理单元，单元的运行频率为500MHz，还有共享的L2缓存。此外，HVX中还有两组独立的矢量单元，这样设计实际上是为了执行多线程任务，比如同时处理音频和图像处理，矢量单元可以独立进行计算。

HVX内部SMID结构图

HVX的存储结构设计

与此同时，在存储系统方面，矢量单元和向量单元共享L2缓存。但HVX的L2实际上在一个周期内就可以完成负载的处理，因此有些人也认为这就是一个更为宽松的L1缓存。从应用中来看，Hexagon 680可以直接将数据从摄像头传递至L2缓存（速度为1.2Gp/秒），并将其传输给ISP开始处理，以避免占用DRAM，同时也可以降低能耗。此外，高通还为设计了了一个SMMU（System Memory Management Unit），它可以自动管理那些不可复制的数据，并使得多个并发应用共享CPU资源，实现效能提升。
之前我们说过，DSP在Android设备商最重要的功能之一就是图像处理。高通也做了一些这方面的成果展示。在强大的矢量和标量记算能力的辅助下，只要有优秀的算法，Hexagon 680就能够大放异彩，高通宣称借助于Hexagon 680，可以实现更为清晰的低光照下的视频录制功能，成像质量和速度比之前单纯使用CPU等有了明显提高。图形处理的性能方面，高通也公布了一些数据，比如由于有Hexagon680的辅助，在图片处理方面，Hexagon 680相比之前使用四核心Krait处理延迟要低三倍，功耗更是只有后者的十分之一左右，节能效果非常显著。 最后再来看看Hexagon 680的一项特殊功能——对始终开启的传感器实现自动监控。Hexagon 680拥有特殊的“低功耗岛”，设计人员可以用它监控诸如计步器、传感器等一些需要系统“始终开启”的设备，替代之前的CPU唤醒或辅助处理器唤醒等操作，更进一步降低能耗。根据高通的测试来看，使用Hexagon 680的骁龙820对比骁龙808，能够在“始终开启”的状态下，仅使用之前1/3到1/2的功耗就能完成相同的任务。

Hexagon 680的图像处理速度非常出色，能耗比很高。

Hexagon 680整体表现相当出色，它依靠DSP在架构设计上的优势，尤其是1024bit SIMD的加入，使得Hexagon680大大拓展了应用范围，能够在多项任务中表现出比传统DSP更强悍的功能。目前有关Hexagon 680的相关API也已经准备完成，软件和系统只要调用Hexagon 680的API，就能够启动并得到计算辅助。