手机CPU.docx
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手机CPU
目前联发科技已开发出MT6205、MT6217、MT6218、MT6219、MT6226、MT6227、MT6228等系列平台,其中MT6205、MT6217、MT6218、MT6219、MT6226、MT6227、MT6228均为基带芯片,所有芯片均采用ARM7的核。
·MT6305、MT6305B为电源管理芯片。
·MT6129为RF芯片
·RF3146(7×7mm)、RF3146D(双频)、RF3166(6×6mm)为RFMD的PA。
·MT6205为最早的方案,只有GSM的基本功能,不支持GPRS、WAP、MP3等功能。
(2003年MP)
·MT6218为在MT6205基础上增加GPRS、WAP、MP3功能。
MT6217为MT6218的costdown方案,与MT6128PINTOPIN,只是软件不同而已,另外MT6217支持16bit数据。
(2004年MP)
·MT6219为MT6218上增加内置AIT的1.3Mcamera处理IC,增加MP4功能。
8bit数据。
(2005年MP)
·MT6226为MT6219cost升级产品,内置0.3M摄相处理IC,支持GPRS、WAP、MP3、MP4等,内部配置比MT6219优化及改善,比如配蓝牙是可用很便宜的芯片CSR的BC03模块USD3即可支持数据传输(如听立体声MP3等)功能。
·MT6226M为MT6226高配置设计,内置的是1.3M摄像处理IC。
(2006年MP)
·MT6227与MT6226功能基本一样,PINTOPIN,只是内置的是2.0M摄像处理IC。
(2006年MP)
·MT6228比MT6227增加TVOUT功能,内置3.0M摄像处理IC,支持支持GPRS、WAP、MP3、MP4。
(2006年MP)
·从MT6226后软件均可支持网络摄像头功能,也就是说你的机子可以用于QQ视频。
MTK芯片工作简解
现在最长见的MTK手机芯片组合多是MT6128BTCPU(MT6219CPU)、MT6035电源IC和MT6129射频IC组合,以下是对MT芯片的简单讲解。
一、MT6128BTCPU工作简解
1、基带接收器:
用于I/Q信号的基带A/D转换;
2、基带发送器:
用于I/Q信号的基带D/A转换以及信号的平滑滤波等;
3、RF控制:
两个DAG转换器用于自动功率控制和自动频率控制;
4、转助ADC:
一个ADC转换器用于、电池以及其他模拟功能的监视;
5、音频功能块:
提供完全的模拟音频信号处理,包括micphone放大,A/D、D/A转换,耳机驱动等等;
6、时钟发生器’:
一个时钟方波映射系统时钟,三个锁相环为MCU、DSP、USB单元提供时钟;
7、32.768KHZ晶振:
32.768KHZ晶振回路用于RTC
二、MT6219CPU工作简解
MT6219的封装形式是293-Ball、TFBGA(mini-BGA),它是一款先进的低功耗GSM/GPRS基带处理器芯片,功能模块如图5所示。
该芯片基于32bit的ARM7EJ-S核,处理速度可达52MHz。
MT6219具有摄像头接口,可支持130万像素Sensor,并内置MPEG4编解码功能。
在QCIF格式下,拍摄速度可达15frames/s。
除此之外,MT6219还可提供外部存储器接口,数字/模拟音频接口,射频接口和其他丰富的用户接口。
除了下载功能程序外,所有程序均在芯片外部,所以很容易升级。
MT6219支持F14.4、GPRS和HSCSD。
MT6219的内核电压和接口电压得到了分率,为降低耗提供了方便。
基核心工作电压是1.2V,同时具有多路独立的2.8VI/O电压。
三、MT6305电源IC工作简解
MT6305为中国台湾联发公司的MT系列芯片-电源与充电控制芯片,专门为GSM手机设计的PMIC,使用MT6305B可以节省许多外部器件,有利于减小手机体积,降低整机功耗。
所以MT6305电源IC是现在大量MP3、MP4音乐手机常用的芯片。
MT6305电源的7组供电电压输出:
1、SIM;其输出电压为3V和1.8V
2、VCORE(CPU核心供电);其输出电压为1.8V
3、VRTC(时钟供电);其输出电压为1.5V
4、VDD(逻辑供电);其输出电压为2.8V
5、VTCXO(13M时钟晶体供电)其输出电压为2.8V
6、VMEM(存储器供电);其输出电压为1.8V
7、VIO(逻辑音频供电);其输出电路为2.8V
MT6305可以通过控制PINNC/DANODE的float与low控制Vcore与Vrtc的输出电压的幅值,以适应对基带芯片的兼容支持。
MT6305含有加电控制电路,可以通过PWRKEY引脚拉低(POWER按下);PWRBB引脚拉高(手机启动后被CPU置高);CHRIN超过电池电压(充电器接入)
四、MT6129射频IC工作简解
MT6129提供了GSM859/E-GSM/900/DCS1800/PCS1900MHz四频段的收发通道,包括接收电路、发射电路、频率合成电路、RF和TXVCO以及相应的控制电路。
接收信号从天线进入到开关,再通过SAW输入;发射信号通PA放大,经开关从天线输出;解调信号从IQ接口输出给基带芯片。
NOKIA主流手机的CPU解析
OMAP1710:
诺基亚6630、6681、E61、N70、N72、N73、N80、N90、N91等?
称TI公司的OMAP1710是我们“最熟悉的陌生人”一点也不为过。
虽然早在2004年底诺基亚推出其第一款可以工作在WCDMA网络环境当中的Series60平台智能手机——6630时,我们就已经和它直接发生了“亲密接触”,但却很少有人知道里面的那颗被SPMark04识别为ARM5220MHz的CPU其实是TI公司的杰作——OMAP1710。
而随着诺基亚产品线的不断壮大,OMAP1710也一同走过了无数个春秋。
时至今日,诺基亚旗下采用这颗处理器的手机包括:
6630、6680、6681、E50、E60、E61、E70、N70、N71(资料文章价格评论)、N72、N73、N80、N90、N91和N92共15款,因此再赋予它一个“诺基亚眼中的大红人”称号也一点不夸张。
OMAP1710是TI公司第一款制程只有0.09微米的处理器,不过它依旧采用了Low-voltage低电压技术,289个触点,面积为12×12平方毫米,并采用常见的m-BGA封装方式。
制程的减小也就意味着工作电压的下降,OMAP1710已经可以在1.05—1.3V之间动态调整,而普通待机状态下的耗电量仅为10mAh,可谓节能高手。
OMAP1710当中包含的程序处理器型号依旧为ARM926,不过它的最大工作频率可以达到220MHz,而且绝大部分的诺基亚S60智能手机也都将频率锁定在了这个标准上。
与此同时,ARM926的一级缓存已经提升为32KB,达到了原来的2倍,依旧支持JAVA硬件加速,因此TI宣称OMAP1710比前一代处理器又有了40%提升。
而作为TI公司TCSwirelesschipsets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UMTS这2G、2.5G、2.75G和3G共四种网络环境中,并且兼容目前全系列的智能手机操作系统,如:
Linux、WindowsMobile、Nucleus、Palm和Symbian。
此外,由于OMAP1710还支持IEEE802.11a/b/g协议,因此WLAN无线上网功能也成为了家常便饭。
而具备了上述这么多高级功能的OMAP1710,又怎能不受到诺基亚的青睐呢?
OMAP2420:
诺基亚N95、6120C
在最近的CTIA无线资讯科技暨娱乐展上,众多公司展出的主题惊人一致:
语音、数据应用、音乐和视频,而且全都通过无线方式实现。
这让我在坐下来撰写这篇关于德州仪器(TI)的Omap2420应用处理器评论时,稍感轻松,因为这个共同的主题恰好总结了TI在该领域对自己的定位。
Omap2420适合基于Linux、Windows和Symbian操作系统(OS)的高端手机应用。
它是Omap2系列产品中的第一款,而Omap2系列最终将会转向“调制解调和应用处理器”的混合领域。
或许这款芯片最吸引人的地方就是多处理器内核,它包含了330MHz的ARM11RISC、220MHz的TIC55DSP、内含ARM7的成像和视频处理器,以及支持166MHz移动DDRSDRAM的ImaginationTECHNOLOGIES公司3-D图形处理器。
该芯片还集成了显示和相机控制器、SDRAM和闪存控制器,并附加了60多个外围控制器。
Omap2420能够为高端多媒体应用提供强大支持,这些应用包括30fps通用中间格式(CIF)的视频会议、30fps的VGA编解码、VGA和TV显示,以及300万像素以上的相机。
使用该芯片的手机设计已经进行了一段时间,估计马上就会投放市场。
2420与TI前几代Omap应用处理器最大的不同,就是设计工艺由130nm缩减为90nm。
另外,2420使用的ARM内核性能也有所提高:
之前的Omap芯片最高只能支持220MHz,而2420则将速度提高到了330MHz。
2420的高速缓存容量和存储器总带宽都有所增加,此外TI还用ARM11RISC取代了ARM9。
Omap2420的3-D图形性能提高了40到50倍,视频性能也提高了一个数量级。
而且通过并行处理,其多任务处理能力更为强大。
F1:
TI的多内核应用处理器采用90nm工艺,时钟频率由220MHz提升到330MHz。
2420是一款多内核设计的芯片,TI早已明确表示,今后将根据应用需求支持尽可能多的内核。
这样看来,并行处理或多内核处理已经成为TI未来在手机应用领域的发展方向。
2420独特的版图层容纳了TI的多引擎处理和电源管理功能。
在这里,TI转向了一种名为开放内核协议(OCP)的标准化互连方法,OCP属于一个独立的非营利标准组织OCP-IP。
OCP方便了内核复用,而且使内核能够独立于集成子系统。
OCP还实现了一组可用于整个芯片的定时规则,以及单独的验证工具组。
如果设计过程中有需要,它还允许IP模块在系统内四处移动,这就使系统分析和芯片调试变得更加简单和直接。
Omap2420的电源管理技术允许各处理器针对不同应用分别进行功耗优化。
在裸片级,TI将多个电源域组合在一起,每个域都能关断电源至零漏电,从而极大地延长了电池寿命。
Omap2420中采用的许多电源管理技术都是TI新型SmartReflex技术中的一部分。
在晶体管和软件级,TI尤其关注如何适应零漏电水平。
通过使用预置在裸片上的多个电源开关,该架构能够对不同的域单独断电,从而帮助TI获得需要的间隔尺度(granularity)。
此外,芯片中还包含特殊的嵌入式“diode-footedSRAM”开关,用于减小嵌入式存储器的功耗。
于终端用户对功率的需求各有不同,所以TI实现了软件可编程功率模式,可以根据不同应用对电压和频率进行调整。
例如,通过定义“关断”模式进入最低功耗状态。
目前,SEMICONDUCTORInsights(SI)公司正在对Omap2420进行分析。
我们已经确定了TI的双路(two-pass)电源开关控制电路,正在分析该控制电路在自动布线电路中对整个电源管理系统的影响。
通过对裸片进行分析,SI还揭示了ARM内核、DSP内核以及图形加速器的具体位置。
曾经产生怀疑的存储控制器、TMS320C55xDSP、电源管理模块以及成像视频加速器(IVA)的位置也都得到了确认。
2420中包含5种存储器类型,所有嵌入式存储器加起来大概占据了裸片面积的1/4,而Omap1710内4种不同存储器类型大约占裸片的17%。
但是,Omap2420的裸片尺寸大概是Omap1710的1.9倍,看来获得更高的集成度需要在裸片面积上做一些牺牲。
从软件角度来看,TI让代码从两方面管理电源状态:
首先,通过监控工作负荷,软件知道何种应用正在使用;其次,软件收集统计信息来确定工作量情况。
这就使芯片能够根据实际使用模式进行基于预测的电源管理。
TI正努力使Omap的工艺向65nm转移,在此过程中产生的一些额外工艺问题影响了芯片的漏电。
我们都知道,TI拥有多项90nm工艺技术:
有些采用高漏电晶体管,有些采用低漏电晶体管;因此可以推断,TI在65nm工艺上会继续延续这一战略。
此外,TI也会能在系统级对额外漏电进行补偿,所以我们期待TI为解决65nm漏电问题提出一些独特的电路实现方法。
位于电源管理设计外围的TWL92230是一款辅助的电源管理器件。
它采用250nm模拟BiCMOS工艺设计,能够提供一些特殊功能,例如板上电压调节和DC/DC转换,用来补充2420的功能。
事实上,TWL92230专为与2420配套使用而设计,它包含了一些适用于最新Omap的特殊保护机制,例如裸片发热测温计及过热断电保护。
其中过热断电保护允许TWL92230关断其DC/DC转换器,然后向2420发送一个中断信号。
由于手持式设备的外形在不断缩小,类似的功能就十分重要。
TWL92230的使用还取代了许多外围芯片以及单芯片中的离散元件。
在推出2420的整个过程中TI克服了无数困难。
据TI的相关人士透露,在获得最终设计审判前,版图的复杂性是2420最大的挑战。
但2040最终从艰难中走出,并使用了标准工具的最新测试版进行验证。
存储器部分
TI支持在Omap2040上进行封装叠加(PoP)式存储器堆叠。
PoP是指直接将一个封装置于另一个封装之上,二者的封装材料直接相连。
然而这样的存储器堆叠会产生一些问题。
由于漏电流会产生热量,因此在Omap2420上放置另一块芯片会增加整个系统的发热量。
这里就轮到SmartReflex技术大显身手。
为了保证兼容性和稳定性,TI分别以POP和标准裸片堆叠方式,对各存储器厂商推出的适合SRAM或移动DDR器件与Omap2420的耦合情况进行了仿真。
从TI的角度来说,PoP是一种商业模式。
因为PoP促使客户与存储器厂商进行谈判,这样TI就不必局限于支持某一种特定的存储器。
三星最新的NAND闪存器件引发了一个问题:
能够堆叠接触的存储器总量是否有限。
因为NAND闪存和NOR闪存似乎都很盛行,所以有人可能会疑惑,用户到底会采用哪种存储器配置呢?
其实这里不必担心,因为TI支持各种闪存配置和类型,包括高达1GB的NAND或NOR,以及高达1GB的移动DDR。
即使NAND在高端手机的大容量存储应用中更受欢迎,TI仍将NOR视为其很好的竞争者。
总而言之,TI一直在非常努力地推动利用Omap2420进行设计的范围,来满足一些比较“疯狂”的应用。
例如在运行高质量音频应用的同时运行高质量的3-D游戏,还要用OMAP2420来控制一台标准电视进行全屏游戏。
按TI的说法,这样的应用将会变得非常普遍。
同时,TI还宣称OMAP2420能够在两台显示器上同时运行图形和视频处理,并且能利用同一套存储器件,在一个高级操作系统上并行运行音频、视频和3-D游戏。
虽然Omap2420来势凶猛,但在这个领域它并非没有竞争对手。
BROADCOM今年就推出了其BCM2705多媒体处理器,而NVIDIA和ATI科技也在继续设计同类产品与TI竞争。
此外,高通也仍然关注如何将高端多媒体功能和基带功能相整合。
但是TI凭借Omap2420,已经将芯片的整体集成度和功能性又向前推进了一步。
希望2420能够帮助TI继续保持其在应用处理器领域的领先地位。
Omap2420将首先用于高端手机,并随市场发展向低端手机渗透。
OMAP2420处理器是一个单芯片应用处理器,支持所有的移动电话标准,并兼容任何调制解调器或芯片组和任何空中接口。
该产品供高产量无线手持终端制造商使用,不通过经销商销售。
OMAP2420具有OMAP2架构并行处理的优点,使用户在立即运行应用程序和同时使用多个功能的同时,保证服务质量不会下降。
OMAP2420包括一个集成ARM1136处理器(330MHz)、一个TITMS320C55x?
DSP(220MHz)、2D/3D图形加速器、图像和视频加速器、高性能系统互联以及行业标准外设。
OMAP2420的多媒体功能有所增强,包括为获得更高分辨率的静态捕获应用而增加的图像和视频加速器、数百万像素的摄像头和全动态视频编码及解码(VGA分辨率为每秒30帧)。
增加的TV视频输出功能支持与电视显示屏的连接,以便显示从手持终端捕获的图像和视频。
5Mb内置SRAM同样提高了流媒体性能。
通过访问OMAP开发者网络,用户还能获得大量程序和媒体组件,制造商可以使用它们来使其产品差异化并加快产品上市时间。
主要特性:
专用的2D/3D图形加速器,每秒2百万个多边形
增加的图像和视频加速器实现了高分辨率的静态图像捕获、超大屏幕和高视频帧速率
支持高端特性,包括4百万以上像素摄像头、VGA质量视频、高端交互式游戏功能和模拟/数字TV视频输出
5Mb内置SRAM增强了流媒体性能
与先前的OMAP?
处理器软件兼容
并行处理保证在同时运行多个应用程序时,服务不会中断、质量不会下降
优化的电源管理配套芯片TWL92230
12mmx12mm,325焊球MicroStarBGA?
,0.5mm间距
OMAP1710&OMAP2420
6600等机的CPU由于过于古老,在此不讨论
从6630开始使用,在现在N73N70N72N71等机用的是ARM9架构的德州仪器OMAP1710CPU,频率220MHz,以下称为方案一
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N93N93iN95E90等强机使用的是ARM11架构OMAP2420,频率330MHz,以下称为方案二
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N766610N57006120C6290等新出的NOKIA机子,使用ARM11架构FreescaleMXC300-30,称为方案三
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N93N93iN95E90等机不是一般能承受得起,在本文,重点讨论方案一和方案三
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在NOKIA的网站上,我们可以了解到方案一的CPU信息是
DualCPU
CPUType:
ARM9
CPUClockRate:
220MHz
而方案三是
SingleCPU
CPUType:
ARM11
CPUClockRate:
369MHz
关于这两个CPU的争论相当多,尤其是最近N765700等新机的速度相当快,得益于高CPU频率,但看了CPU信息后,大家都会产生疑问:
方案一是DualCPU,方案三是SingleCPU,从字面理解就是方案一是双核,方案三是单核,刚公布此消息时,不知其中道理的网友甚至还抱怨怎么换成单核的呢?
本来已经够慢了,以后还要更慢?
在官方得到了解释(在GOOGLE找到,由于是E文,这里我给大家大概讲下意思)
The"dual-CPU"inthecaseofN71meansthatthere'soneapplicationprocessorenginerunningSymbian/S60andanotherone,thebasebandprocessorengine(cellularmodem)
runningthecellularsoftware.InadditiontheremightbevariousDSPs(DigitalSignalProcessors).Itisnot"dual-CPU"likeinthecaseof,e.g.,Intel'sdual-coreCPUforPCs.
N71(等机子)里的dual-CPU意思是有一个处理单元运行Symbian/S60而另外一个是基础应用单元运行电话功能,其实就是说那是个DSP(数字处理芯片),不是像Intel那种给电脑用的双核CPU。
这不像电脑上的双核和单核的关系,OMAP1710CPU,有一个核心运行在220MHz,用于处理手机的用户界面,多媒体应用,JAVA等等之类的应用(这里相当于电脑的CPU的功能),另外一个核心用于处理网络数据(也就是电话功能,打电话,发短信之内的,上网/3G也应该包括,但肯定不处理WIFI数据)。
也就是说,OMAP1710是3G时代NOKIA采用的CPU,用此CPU的必有3G版本,以前的旧CPU机是没有3G的。
这样的好处是无论你运行多大的软件,占用了多少CPU资源,都不会影响到接电话这样的手机最基本功能。
再来看看FreescaleMXC300-30,方案三,从卖ARM芯片的网站上找到的介绍。
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MXC300-30:
3G手机用单核调制解调器处理器,能提供完整UTMS平台的,包括组合了基带和应用处理器,RF,功率放大器和功率管理,高达250MHzStarCoreSC140DSP,高达532MHz的ARM11应用处理器,
四波段GSM850/900/1800/1900MHz,WCDMA三波段850/1900/2100MHz,UTMS数据速率:
DL384Kbps,UL384Kbps,HSDPA为1.8Mbps(DL),GSMEDGE无线电接入网络(GERAN)数据速率(最大):
DL236Kbps,UL118Kbps,GPRS/EGPRS(EDGE)时隙,高达Class12(4d/4u),最适合的开放式操作系统如Linux和Symbian,不需要增加任何的处理器或加速器,用于GMSK的单天线干扰消除,集成了图像处理单元(IPU)视频加速器,无线连接特性包括支持A-GPS接口,蓝牙接口,以及支持无线LAN802.11a/b/g接口和DVB-H接口,处理器可用在各种手持设备如MP3播放器,手持DVD播放器或数码相机成为全功能的智能移动蜂窝设备
由此可以看出,FreescaleMXC300-30是一个物美价廉的好U,一个CPU解决大部分问题,且频率高,价格便宜而且相当的省电,比OMAP1710省电得多.而且是相当的多(在另外一份介绍中讲到),这就可以解释为什么N76在369MHz的频率700mA/h在电池下能够正常使用差不多2天,追得上拥有1100mA/h的电池CPU频率只为220MHz的N73.NOKIA用此CPU的目的就是为了降低成本
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看上去MXC300-30一切都美好
但事实上呢?
很多人说MXC300-30性能不高,只是跟OMAP1710差不多,又说它单核比不过双核(这个问题前面已经说了,根本不是这样),反正就很多批判的话语.但是,从测试数据来看,N76,5700等机的性能全面超越N73,有些项目超了一倍(具体请看太平洋的评测)因此,单从性能来说,方案三的性能远超方案一毫无悬念
不过不排除N76,5700等机型用的Symbian9.2FP1系统做的优化,但是从测试数据上分析,即使N73搭载Symbian9.2FP1,性能与N76还是会有差距
那究竟方案三有什么不好呢?
这个问题也困扰了我好久,终于在一个小论坛看到了一个用户对N76的抱怨,让我茅塞顿开
那个人说:
N76好快啊,但是播放MP4视频时很卡,在N73上都不卡,3GP没有此问题
大家再看看这张图,对比用方案三的6290和方案一的N73
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大家可以看出6290是缺少AAC的硬支持的,因此可以知道MXC300-30这个CPU是没有