移动GPU：高通Adreno图形处理器全解析

 

移动GPU：高通Adreno图形处理器全解析

 

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高通（Qualcomm）不只是一家在移动SoC芯片和3G通信技术上造诣颇深的公司，而且是一家拥有移动GPU自主设计能力和生产能力的公司。移动GPU是SoC芯片的一部分，与ARM架构的通用处理器（CPU）一起构成SoC芯片体现应用性能的两个重要部分。

美国高通公司

    目前除高通公司对应用在手机和平板电脑领域的GPU进行设计和生产以外，另外还有两家公司也从事这方面的开发，它们是Imagination公司和ARM公司，他们对应的产品分别是PowerVR SGX系列和Mali系列（移动GPU：ARM Mali图形处理单元全解析）。

高通GPU历史：

    高通公司的GPU业务发展时间较短，但是如果追溯它的根源，却可以说由来已久。2004年，高通与加拿大图形芯片设计公司ATI Technologies达成合作计划，决定把该公司的3D图形技术集成到高通Qualcomm的下一代芯片中去。之后，高通引进ATI的Imageon图形平台，并将Imageon技术集成到Qualcomm的7000系列移动站点调制解调器手机芯片中。

高通收购AMD相关图形芯片部门

    在以后的数年时间里，高通与ATI展开了手机芯片的密切合作。2006年，ATI被AMD收购。直至2009年初，高通传出收购AMD包括绘图芯片技术在内的掌上设备资产，将这部分技术包括产权收于囊中。至此，高通不必再为绘图核心技术的授权买单。

高通是否收购了AMD的Imageon部门？

    我们知道，高通收购了AMD的绘图芯片技术相关资源。但是AMD表示，高通收购的部分是“向量绘图(vectorgraphics)与3D绘图技术和知识产权(IP)”，这部分特定的资产技术是AMD之前未曾揭露过的，而不包括Imageon处理器产品、Imageon品牌。

QUALCOMM——高通

    除了出售给高通的图形技术产权以外，AMD自家依然保留Imageon处理器品牌，AMD的掌上型绘图技术集中在“unified shader architecture”技术，这项技术已授权给微软Xbox及其他厂商使用，与售给高通的技术并无太大关系。

    也就是说，现在主流的“高通的Adreno源自AMD的Imageon”一说是错误的，高通现在使用的图形技术实际上来源于AMD先前并未曝光过的“向量绘图(vectorgraphics)与3D绘图技术”，与Imageon并无太大关系。根据这项技术授权，高通开发出了今天我们熟知的QSD和MSM系列芯片组，代表性的有MSM7x01、MSM7227、SQD8250、MSM8255等，主要应用在手机和平板电脑领域中。

AMD的Imageon图形芯片

    还有一种说法，是说“高通现在使用的Adreno是由AMD Z430改头换面而来”，笔者分析，既然高通所收购的图形技术与Imageon无关，那么它与Imageon之下的AMD Z430就更扯不上关系了。因此该说法依然不成立。

    总结一句：高通Adreno图形技术与AMD Imageon产品并无直接关系，它是一种独立的、之前未曾曝光过的图形技术。

高通Adreno GPU

    高通收购AMD一部分图形技术之后，自家发展成为一种全新的GPU品牌体系——Adreno。高通的Adreno产品大部分集成在高通自家的芯片组中，其他公司的产品中应用并不广泛。由于高通另外还提供通用处理器（CPU）和3G通信解决方案，因此它的SoC芯片整合度非常高，可以为手机和平板电脑等移动设备提供出色的处理及显示性能。

高通的芯片组产品应用范围广泛

    Adreno GPU至今已经发布了几款产品，在移动设备中应用比较广泛，这些产品包括：Adreno 130、Adreno 200、Adreno 205、Adreno 220、Adreno 300。现在我们使用的主流产品主要是Adreno 200和Adreno 205。

Adreno GPU路线图

    现今阶段高通的Adreno GPU产品大部分出现在高通的SoC芯片组中，目前高通公司Snapdragon系列芯片组解决方案包括：

　· 第一代产品：拥有1GHz增强内核的QSD8x50

　· 第二代产品：拥有1GHz增强内核与多媒体优化的MSM8x55与拥有1.3GHz增强内核的QSD8x50A

　· 第三代产品：配备1.2GHz 增强内核的MSM8260与MSM8660，以及配备1.5GHz 增强内核的QSD8672，三款产品均为双CPU架构。

Adreno 130 GPU：

    Adreno 130是第一款Adreno图形处理器，可以提供完整的3D图形硬件支持。应用在SoC芯片中可以提供较为低廉的整体解决方案。

采用Adreno 130 GPU的手机产品

　· 支持CPU、DSP、graphics和MDP的并行执行。

　· 支持的图形标准（API）：OpenGL ES 1.1, OpenVG 1.1, EGL 1.3, Direct3D Mobile, SVGT 1.2, Direct Draw, GDI

HTC G4采用的高通MSM7201A芯片组内嵌Adreno 130图形核心

GPU图形性能：

    三角形输出率：4M/s

    像素填充率：  133M/s

相关芯片组产品：MSM7x01、MSM7200A

应用实例：HTC Dream（G1）、HTC Magic（G2）、HTC Hero（G3）、HTC Tattoo（G4）、摩托罗拉CLIQ（DEXT）、摩托罗拉ME600（后空翻）

Adreno 200 GPU：

    Adreno 200采用65nm制程，拥有统一的着色架构，在OpenGL-Es 1.x标准下的图形质量上有了显著提升，开发人员可以最大限度地使用它的图形处理能力，这在以前是不可能的。

HTC G7内嵌Adreno 200 GPU

　· 第一款支持OpenGL ES 2.0的图形处理产品。

　· 支持CPU、DSP、graphics和MDP的并行执行。

　· 支持视频、拍照设备的3D图形信息实时处理。

　· 支持的图形标准（API）：OpenGL ES 2.0, OpenGL ES 1.1, OpenVG 1.1, EGL 1.3, Direct3D Mobile, SVGT 1.2. DirectDraw

采用高通snapdragon QSD8250的戴尔Mini5

GPU图形性能：

    三角形输出率：22M/s

    像素填充率：  133M/s

相关芯片组产品：MSM7227、QSD8250

应用实例：HTC Legend（G6）、HTC Desire（G7）、HTC Aria（G9）、摩托罗拉XT502、索尼爱立信X8（E15i）、联想乐Phone、戴尔Mini5（Streak）、索尼爱立信X10i

Adreno 205 GPU：

    Adreno 205采用45nm制程，提供了更强的2D和3D处理能力，达到了Adreno 200的四倍效能，但是拥有更低的功耗。

索尼爱立信Xperia Play采用的高通MSM8x55芯片组集成了Adreno 205

　· 支持SVG和Adobe Flash硬件加速。

　· 支持CPU、DSP、graphics和MDP的并行执行。

　· 支持视频、拍照设备的3D图形信息实时处理。

　· 支持的图形标准（API）：OpenGL ES 2.0, OpenGL ES 1.1, OpenVG 1.1, EGL 1.3, Direct3D Mobile, SVGT 1.2, Direct Draw, GDI. Concurrent CPU, DSP, graphics, and MDP

集成Adreno 205图形芯片的HTC Flyer平板电脑

GPU图形性能：

    三角形输出率：41M/s

    像素填充率：  245M/s

相关芯片组产品：QSD8250A（1.3GHz）、MSM7x30（800MHz）、MSM8x55（1GHz）

应用实例：HTC Desire HD、HTC Desire Z、索尼爱立信Xperia Play、联想LePad Slate、HTC Desire S、HTC Incredible S、HTC Flyer平板电脑

Adreno 220 GPU：

    Adreno 220于2011年推出，相比前者有几倍性能的提升，在游戏、导航及浏览器应用中的表现出色，而且还可提供更大的显示分辨率支持和更低的电源能耗。

新一代snapdragon芯片组内置Adreno 220图形核心

　· 支持CPU、DSP、graphics和MDP的并行执行。

　· 支持视频、拍照设备的3D图形信息实时处理。

　· 支持主流的图形标准（API）。

HP TouchPad采用的高通APQ8060芯片组内嵌Adreno 220 GPU

GPU图形性能：

    三角形输出率：88M/s

    像素填充率：  532M/s

相关芯片组产品：高通APQ8060（双核）、MSM8260和MSM8660（双核）、QSD8672（双核）

应用实例：HP TouchPad

dreno 300 GPU：

    Adreno 300采用28nm制程，比现行高通的Adreno GPU架构强劲不少，据称新的Adreno 300系列能提供与Xbox360或者PS3相仿的处理能力，不过还是眼见才为实。这颗芯片会在2011年正式投产，要更晚些时候才能与大家见面。

高通芯片组路线图

    近期的MWC 2011大展上，高通发布了代号Krait（环蛇）的下一代Snapdragon移动处理器微架构，作为Scorpion核心的继任者。Krait系列包含单核MSM8930，双核MSM8960以及四核APQ8064，将全部采用28nm工艺制造。这三款产品情况如下：

　· 单核MSM8930：全球首款集成LTE Modem的单芯片解决方案，面向主流智能手机，将集成Adreno 305 GPU，性能是第一代Adreno的6倍。

　· 双核MSM8960：全球首款集成多模式3G/LTE基带的双核方案，面向多任务智能手机和平板机。双核心可实现异步频率，支持双通道LP DDR内存，集成Adreno 225 GPU，图形性能是第一代Adreno 8倍。

　· 四核版APQ8064：面向下一代计算和娱乐设备，内置四个异步CPU核心，核心最高频率2.5GHz，集成Adreno 320四核GPU，图形性能将是第一代Adreno的15倍以上。整体性能方面，APQ8064是第一代Snapdragon处理器的12倍，同时功耗下降了75%。

    不过Krait系列产品现在仅为纸上发布，具体性能还要等待样品出货以后才见分晓。

snapdragon——强劲整合的芯

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全文总结：

    前文已经提到，高通的GPU产品由于授权等各方原因，一般只应用在高通自家芯片组中。随着新一代snapdragon系列芯片组的发布，高通的移动芯片组产品将会以优异的性能表现赢得更多厂商的关注，届时将会有更多的手机和平板电脑采用高通的移动芯片组产品。

    但是，像德州仪器和三星这样的芯片组厂商同样不会示弱，他们届时会拿出强劲的SoC产品进行抗衡。孰能胜出，我们暂且坐观风云，结果稍后自见分晓。