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1、德州仪器全系处理器深度解析德州仪器公司成立于 1930 年，是有着近 80 多年历史的全球知名半导体厂商，它以开发、制造、销售半导体和计算机技术闻名于世，主要从事创新型数字信号处理与模拟电路方面的研究、制造和销售。当然，德州仪器的业务还包括我们今天将要为大家解析的 OMAP 系列手机处理器。元老级手机处理器芯片厂商德州仪器的 logoOMAP(Open Multimedia Application Platform)开放式多媒体应用平台，是德州仪器研发的一种专为智能手机、平板电脑和其它具有丰富多媒体功能的移动终端设备而设计的高性能应用处理器，通常包括一个或多个 ARM 架构处理器和专用协处理器
2、等，这一系列的处理器芯片在早期的诺基亚经典 Symbian 智能手机以及如今的摩托罗拉 Android 智能手机上应用最为广泛。堪称经典的 OMAP 1 代处理器:成就诺基亚的辉煌OMAP 1 是德州仪器于 2003 年推出的第一代移动智能终端处理器，具体产品只有 OMAP1710这一款。OMAP1710 是当时业界第一款采用 90nm 工艺制程技术的处理器产品，它包括一个基于ARM926TEJ V5 架构的处理器，一个 TMS320C55x DSP 引擎(使得运行程序和通话互不影响)以及一系列用于处理视频编解码、静态图像压缩、JAVA 和安全性的软件和硬件加速器。第一代 OMAP1710 处
3、理器芯片核心架构图也许你现在会对这款 OMAP1710 处理器感到些许陌生，但相信很多人都用过搭载这款处理器的产品，因为当时诺基亚旗下众多经典 Symbian 智能手机均搭载这款处理器，这其中就包括当时的大众流行街机 N70 和 N73，此外还有诺基亚6630、6680、6681、E50、E60、E61 、E62 、E65、E70、N71 、 N72(网购最低价 746.0 元)、N80、N90、N91、N92 等至今让人怀念的经典产品。当年大众流行街机 N70 用的就是这一系列的处理器OMAP1710 所集成的 ARM926 架构处理器主频最高为 220MHz，拥有 32kB 的指令缓存以及
4、16kB 的数据缓存，支持 JAVA 硬件加速功能，其内置的内存控制器最大可支持 128MB DDR 内存，综合性能方面相比前代产品提升了 40%。而得益于其采用的低压 90nm 制程技术，处理器已经可以在 1.051.3V 之间动态调整，待机状态下的耗电量仅为 10mAh，并且还为应用处理、数字基带和实时时钟提供独立电源，以便于对功耗进行精确控制，这也是为何早期诺基亚 Symbian 手机在续航方面拥有出色表现的原因之一。作为 TI 公司 TCS wireless chipsets 通讯解决方案当中一个重要的可选处理器， OMAP1710 能使手机顺利工作在 GSM、GPRS、 EDGE 和
5、 UMTS 这些当时主流的网络模式下，另外在兼容性方面 TI也对其进行最大限度地优化，可以支持包括 Linux、Windows Mobile 以及 Symbian OS 等当时主流的智能平台。性能更为强大的 OMAP 2 代处理器由于 OMAP1710 处理器在诺基亚 Symbian 终端平台上取得了巨大成功， TI 在当时的手机处理器芯片行业发展得可谓顺风顺水。2 年之后，TI 就在前代产品的基础上推出了更为强大的 OMAP 2代处理器，该系列产品型号包括 OMAP2420、OMAP2430 以及 OMAP2431。相比前代产品，OMAP2 代虽然继续沿用低压 90nm CMOS 工艺制程技
6、术，但集成了更为先进的 ARM11 架构处理器内核，支持当时所有的移动电话标准，并兼容任何调制解调器芯片组，具有并行处理的优点。三款 OMAP 2 代处理器芯片对比OMAP2420 除了集成有最高主频为 330MHz 的 ARM11 处理器内核之外，还拥有 TI 的220MHz TMS320C55x 型 DSP 引擎、2D/3D 图形加速器、高级 IVA1 成像视频和音频加速器等。系统硬件可支持蓝牙、红外和高速 USB 传输，兼容 A-GPS 定位功能，还可利用 WLAN 功能无线上网，并支持第三方 SD、MM C 存储卡扩展。OMAP 2420 处理器核心架构图而在图形处理方面，OMAP24
7、20 嵌入了 Imagination Technologies 公司研发的 POWERVR MBX型 GPU，首次支持 OpenGL ES 1.1 以及 OpenVG 标准。其内置的专用 2D/3D 图形加速器可每秒生成2 百万个多边形，能处理 400 像素甚至更高的静态图片。而其集成的高级 IVA1 加速器还可协助OMAP2420 最多支持 400 万像素摄像头，实现 30 帧/秒的 VGA(480*640 像素)视频记录，并能提供接近 Hi-Fi 级的 3D 环绕音效，而且还支持 TV-OUT 输出功能。在当时看来，这款 OMAP2420 处理器在多媒体方面所展现的实力还是相当突出的，包括
8、诺基亚后续推出的 N82、N93 以及 N95 8G(网购最低价 2750.0 元)等高端机型均采用这一款处理器。当年的贵族手机诺基亚 N95 8G 用的就是 OMAP2420 处理器同系列的 OMAP2430 虽然也集成了最高主频为 330MHz 的 ARM11 架构处理器内核，但是却把 OMAP2420 上的 220MHz 的 DSP 通讯单元给阉割掉了，将通话功能集成到了 ARM11 处理器上，或许 TI 的这一策略是出于成本控制以及节电的考虑。虽然 OMAP2430 依旧集成了专用的 2D/3D 图形硬件加速器，但性能却有所缩水，降低为每秒处理 1 百万个多边形。而后期推出的 OMAP
9、2431 则显得有些异类，不仅把 OMAP2420 上的 DSP 通讯单元给阉割掉，就连 2D/3D 图形硬件加速器也被无情地阉割掉。这也就解释了，为何搭载 OMAP2431 处理器的N86(网购最低价 2299.0 元)在 Jbenchmark3D 测试中不如 N95 8G 流畅，图片浏览也同样逊色于 N95 8G。OMAP 2430/2431 处理器核心架构图不过 N86 却在系统相应速度以及视频播放方面快于 N95 8G，这是因为 OMAP2431 所集成的ARM11 架构处理器主频已由 OMAP2420/2430 上的 330MHz 提升至 434MHz。值得一提的是，OMAP2430
10、/2431 上的 IVA 影像与音视频加速器也由 OMAP2420 的 IVA1 提升至更为强大的 IVA2，这使得相比前代产品 OMAP2420 在视频性能上提高了 4 倍，而图形处理能力则提高了 1.5 倍。后期诺基亚推出的 N86 搭载 OMAP 2431 处理器尽管现在看来，OMAP1 以及 OMAP2 系列处理器芯片的能力显得有些过时，但在当时却凭借其稳定的性能表现、良好的兼容性以及出色功耗控制，在当时如日中天的 Symbian 智能平台上得到广泛应用。应该说，诺基亚早期的经典 Symbian 智能手机能够大卖并一直保持不错的口碑与人气，很大程度上 TI 的处理器在其中也扮演了重要的
11、角色。当然，诺基亚 Symbian 智能手机的热销也进一步巩固了，TI 在当时移动处理器领域的核心领导地位，市场份额占据了半壁江山。这种相辅相成，相互促进的效应在之后的摩托罗拉身上得以重演，关于这一点我们后面将讲到。OMAP 3 代处理器助力摩托罗拉在 Android 市场成功翻身随着智能手机市场的快速发展，曾经人气高涨的 Symbian 平台已经开始逐渐走下坡路，而以Android 为代表的新兴智能平台的异军突起无疑为之后移动处理器领域的竞争注入一针强心剂，由此TI 的第三代移动处理器 OMAP3 应运而生。第三代全新架构和工艺的 OMAP 3 代处理器TI 的 OMAP3 平台包括早期推出
12、的 OMAP34XX(3410/3420/3430)系列以及后续的OMAP36XX(3610/3620/3630/3640)系列处理器，其中 OMAP3430 最为引人关注，拯救摩托罗拉于水火之中的里程碑一代(Milestone) (网购最低价 3050.0 元)正是搭载了这款处理器。OMAP 3 代处理器全系列产品对比OMAP3430 率先集成了 ARM 公司基于 ARMv7 指令集研发的最新 Cortex-A8 架构处理器，主频最高为 600MHz，最高支持 256MB DDR 内存。由于 TI 完全采用 ARM 公司提供的内核架构，并没有修改，因此 OMAP3430 也成为业界第一款集成
13、 Cortex-A8 架构内核的量产处理器芯片，相比此前的 ARM11 架构处理器在整体性能方面提升了三倍。让摩托罗拉东山再起的 Milestone同时，OMAP3430 也是业界第一款采用 65nm 工艺制程的处理器，更先进的制程技术使得OMAP3430 在降低内核电压进而降低功耗的同时带来更为高效的性能。而在多媒体方面，OMAP3430 集合了更先进的 IVA2+加速器，使得在多媒体处理方面可比前代提升 4 倍之多，可支持 MPEG4、H.264 等 DVD 视频的编解码，分辨率最高可达到 720P。此外，OMAP 也嵌入了 Imagination POWERVR SGX530 GPU 芯
14、片，并支持 OpenGL ES 2.0 和 OpenVG 标准 API 接口规范，而其内置的 2D/3D 图形硬件加速器可以提供更加逼真的用户界面和游戏画面效果。OMAP 3431 处理器核心架构图另外，OMAP3430 还内置有 ISP 图形信号处理器,既可以提供图像质量又可减少外部组件从而降低系统成本和整体功耗，OMAP3430 最高可支持 1200 万像素的摄像头以及 XGA 级(1024*768 像素)系统显示。在功耗方面，OMAP3430 搭载了 TI 独有的电源管理技术，通过 SmartReflex 技术可以根据设备活动、操作模式和温度来动态控制内核电压、频率和功率，进而降低处理器
15、整体功耗。应该说，堪称一代神机的摩托罗拉 Milestone 在面世之后能够迅速占领市场，并成功帮助摩托罗拉在 Android 平台上实现华丽转身，所搭载的 OMAP3430 处理器功不可没，其稳定的性能表现和良好的兼容性发挥了很大的作用。不过也正是因为 OMAP3430 推出的时间相对较早，并且最大仅支持 256MB 内存，因此摩托 Milestone 在升级到 Android2.2 后在播放 Flash 方面就明显有些吃力。需要注意的是，由于 65nm 制程技术对于 Cortex-A8 架构处理器来说在功耗控制上仍有不可控的问题，因此 TI 将 OMAP3430 所集成的 SGX530 G
16、PU 运行频率由默认的 200MHz 降至 110MHz，这也是为何摩托 Milestone 在游戏体验方面不及当时 iPhone3GS 的原因之一，虽然这两款同时代的产品在硬件规格上有着很大的相似之处。摩托 Milestone 因 GPU 降频致游戏体验不及 iPhone3GS后续推出的 OMAP36xx 系列处理器，虽然也集成了 ARM Cortex-A8 架构处理器，但芯片本身采用了更为先进的 45nm 工艺制程技术。先进的制程技术不仅让芯片本身拥有更小的发热和耗电，在性能方面也得到了充分发挥。这其中 OMAP3610/3620/3630 处理器的默认主频已提升至720MHz，而 OMAP3640 更是提升至 1GHz，最大限度地发挥了 Cortex-A8 架构的性能。OMAP 3630 处理器核心架构图有鉴于 Milestone 的巨大成功，摩托罗拉与 TI 保持了更为紧密的合作关系，摩托罗拉后续推出的 Droid X、Milestone2 以及广受好评的 Defy(网购最低
