真ldquo芯rdquo全接触 [复制链接]

　　新年伊始，在刚刚结束的CES上，Qual
　　本期文章让我们近距离看清楚骁龙的这颗“芯”相比以往的核心究竟有多少改变？同时也看看骁龙为什么承载了那么多手机厂商和消费者的期待？下面让我们先来回顾一下骁龙的详细参数：

骁龙的主要改进

　　骁龙在自主架构设计下，拥有主频更高的KryoCPU四核处理器，图像处理性能更强的AdrenoGPU，全新的14位双ISP处理器SpectraISP，更快更稳定的X12LTE调制解调器。同时，它采用了更先进、拥有更高能效比的14nm制程，配合全新升级的HexagonDSP，在降低功耗的同时延长了续航。另外，Qual
　　本期文章，小编重点介绍之前没有提及的一些新的技术亮点。本文的图片大部分都是来自上个月刚刚举行的“劲芯浸享”高通骁龙亚洲首秀。

新亮点——先进的Wi-Fi技术与LTE/Wi-Fi融合

骁龙X12LTE调制解调器的新特性

　　骁龙采用了骁龙X12LTE调制解调器，下行/上行链路分别支持载波聚合Cat.12/Cat.13，在4GLTE传输速度上实现了最高达到Mbps的下行速度和最高达Mbps的上行速度，除此以外，这颗调制解调器在Wi-Fi方面表现也不容忽视。

　　骁龙采用了两项前沿的Wi-Fi技术，一项是.11ad，另一项则是.11acMU-MIMO，主要都是为了大幅提升目前Wi-Fi传输速度。Wi-Fi速度提升有助于进一步提高家中各种智能终端（手机、智能电视、平板电脑等）间的数据交换速度，尤其是高分辨率或者RAW格式的照片，或者是4K视频。而打造家中的娱乐影音数据中心，以NAS（网络附属存储）为核心，Wi-Fi网络为基础，一家大小多款智能终端设备同时连接到NAS进行上传和下载的操作，Wi-Fi速度的提升就显得尤其重要。因为SSD（固态硬盘）的逐步普及，当NAS的存储介质由HDD（机械硬盘）换成了SSD，并组建成RAID阵列之后，NAS端速度瓶颈就会减缓，速度瓶颈压力就会落在Wi-Fi网络上。所以提升Wi-Fi传输速度迫在眉睫，势在必行。

　　要介绍骁龙中的两项Wi-Fi技术，我们必须先了解Wi-Fi标准的演变过程。IEEE.11是由电气和电子工程师协会制定的无线局域网标准，IEEE.11并不是单一协议，而是一个协议簇，包括了很多协议。本文所提及的一些协议如下图所示：

IEEE.11协议簇（部分）

　　根据百度百科的定义，ISM频段是指那些开放给工业、科学、医学三个主要机构使用的频段，属于FreeLicense，无需授权许可，只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频段造成干扰。目前在Wi-Fi领域，讨论得最多的就是2.4GHz和5GHz，还有伴随着.11ad一起到来的，全新启用的60GHz频段。

　　2.4GHz频段为各国共同的ISM频段，因此无线局域网、蓝牙、ZigBee等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。由于2.4GHz频段公开使用的时间最长，在这个频段工作的产品技术也最为成熟，同时因为2.4GHz相比其它常用的ISM频段发射功率更低，耗电也更低，所以市面上有大量电子设备共同抢占2.4GHz频段进行数据传输，例如智能手机、平板电脑、蓝牙耳机、蓝牙键盘、蓝牙鼠标、路由器等，更为可怕的是，大功率的电器微波炉也是工作在2.4GHz频段上的，这也是为什么生活中经常发生同一Wi-Fi环境中的设备互相抢夺数据通道进行传输的原因，也是为什么微波炉开启的时候，附近工作在2.4GHz的电子设备或多或少受到其干扰的原因。

　　从上图可以看出，伴随着协议不断迭代，无线网络的传输速度也不断提升。另一方面，5GHz频段在近年来逐步被无线协议提升到重要的地位，主要还是因为2.4GHz频段的带宽资源被抢占得差不多，同理，在12年底公布的IEEE.11ad协议中，更是首次提出把60GHz这个相对高频的频段也拿来使用，可见无线网络带宽资源是多么地抢手。新协议除了支持新加入的频段，对旧协议的旧频段也会进行兼容，正如USB3.0协议兼容USB2.0及以前的版本。

　　骁龙处理器支持的.11ac和.11ad都是最新的协议，传输速度也较高，究竟有什么“黑科技”让这两项协议能够达到如此高的传输速度呢？当然，选择了5GHz和60GHz更高发射频率来传输数据，来避开“塞车”严重的2.4GHz是其中一项“黑科技”。

　　要搞清楚Qual
　　Wi-Fi网络传输速度简单来说取决于四个方面：带宽、协议、MIMO空间流、工作频段。为了方便各位读者理解，小编打个比方，将上述四项指标比喻为“决定汽车行驶在公路上的速度”的四个因素。我们逐个因素来看一下。

　　工作频段，也就是不同的高速公路。这也是为什么Qual
　　带宽，也就是每一条高速公路（信道）的宽度，和一般的高速公路只有两条宽度相等的往返车道（信道）不同，无线网络的带宽，以2.4GHz频段为例，拥有13条大小不一的信道，每条信道的宽度是不相同的，数据在更宽的信道上传输，能够获得更高的带宽。

带宽（道路宽度）

　　MIMO空间流，等同于单向行驶的公路（信道）上拥有多少条车道，注意，这个参数只有在频段比较空闲、带宽比较大的情况下才有意义，如果本身就处于一条经常塞车而且狭窄的高速公路上，还划分那么多条车道干什么？正因为这个原因，MIMO空间流概念直到.11n开始才被引入到协议中。下文会详细介绍MIMO的定义。

MIMO空间流（多车道）

　　协议，可以粗略地看作是汽车，只有把上述几项指标都做得不错，然后才能够从根本上发挥出协议本身最大潜力，也就是汽车的最高速度。所以说，协议（汽车）是整个数据传输过程中最重要的一环，他和前面的几项参数挂靠在一起，同时也是最终传输速度的集中表现。

协议（汽车）

　　接下来，我们对比一下.11n、.11ac、.11ad三种版本的传输协议之间的区别。

三种版本的传输协议之间的区别

　　和读者普及了影响传输速度的四项重要指标之后，从今开始提及传输速度的时候不能够再单纯地说该协议的最大传输速度为Mbps，而是需要在该协议的前面加上MIMO通道数、工作频段和带宽三项参数来限定，如上图所示，IEEE.11n得到的最大Mbps传输速度，其实是在2.4GHz频段，带宽为40MHz，MIMO空间流为2的时候测量到的。当然，实际传输速度会有所下降，这也是无线网络相比有线网络不同的地方，不过该部分内容超出了本文范畴，暂不延展开去。

不同带宽、不同MIMO通道数、不同协议之间传输速度是不同的

　　Qual
　　接下来我们介绍一下上文提及的自.11n开始引入的MIMO技术，在.11n协议版本中，我们看到的是相对基础的SU-MIMO，而在.11ac协议版本中，我们看到的是进一步提升了带宽利用率的MU-MIMO。

现场提供了原型机让我们测试Wi-Fi传输速度

　　根据百度百科的资料：MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)技术指在发射端和接收端分别使用多根发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多根天线传送和接收，从而改善通信质量。这就解释了市面上为什么那么多自称“传输速度快到没朋友”的路由器全部都长得像“天线宝宝”的样子，三天线、四天线、八天线的路由器层出不穷。

　　MIMO能充分利用空间资源，通过多根天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。通过多链路同时传输的方式，提升路由器与客户端设备（笔记本、手机、平板等）之间的网络通讯速率。

　　SU-MIMO（单用户多进多出）技术，同一时间和同一频段内，路由器只能够与一个客户端设备通信。即使客户端设备不能完全占用路由器的无线带宽，路由器也无法将剩余带宽分配给其它设备使用，造成白白浪费。

　　MU-MIMO（多用户多重输入多重输出）技术，主要是用于提升.11ac网络带宽利用率的技术。在SU-MIMO基础上添加了多用户同时通信机制，让闲置的无线带宽也能够利用起来。MU-MIMO技术无须客户端设备提供技术支持，只要路由器本身支持这项技术即可。

　　由于Qual
　　AP可以简单理解为无线接入点、热点，也就是路由器或者手机共享出来的流量卡。一般来说，数据传输需要有接收端和发送端，接收端假设为笔记本电脑，发送端用AP表示，如上图所示，AP拥有多条天线，而这些天线都是半双工的天线，换句话说就是既能做发送信号所用，也能做接收信号所用。当然，也存在着部分路由器的部分天线只能够单向使用的情况。笔记本电脑内置无线网卡，随着近年来的设备更新，也开始出现多条天线的情况，同样地，这些天线类似AP那些天线，采用半双工的工作模式。

　　我们来解释一下半双工。如果只能够单向传输的信道，我们称为单工，双向都能够传输的信道，我们称为双工。双工又分为全双工和半双工两种模式，前者和后者最主要的区别在于，半双工只能够在同一时间，出现两个设备之间要么就是A发送给B，要么就是B发送给A的情况，并不能够实现全双工那种A和B之间同一时间既是接收端又是发送端。这主要和无线网络的容错机制等特性相关，注定了不能够像有线网络那样采用全双工的工作模式。当然，不同时间，信道就能够双向复用。注意，天线的多少和信道的数量并不是一对一的关系，不要看到路由器上有四根天线，就以为AP和笔记本之间存在着4条信道。

　　接下来我们引入更复杂的情况，在无线网络中存在着两个客户端设备（笔记本电脑和智能手机），同时和AP（路由器）进行数据传输。如下图所示：

进一步解释MU-MIMO

　　最上面的两幅图直观地描述了SU-MIMO和MU-MIMO的主要区别，如果看不明白请跟随着小编的脚步看看后面的5幅小图。

　　(a)这是只有一个客户端和AP进行通讯的情况，这个时候，智能手机和AP之间没有数据传输

　　(b)在(a)的基础上，智能手机开始和AP进行数据传输，AP是能够同时处理两个客户端发出的请求的，前面两幅图传输效率比较低，主要是因为同一时间，只有一条信道在工作，这在.11n协议诞生之前比较常见

　　(c)在.11n诞生后，引入了MIMO的新技术，同一时间，能够通过多条信道同时传输客户端和AP之间的数据，这就好比双核和四核处理器对系统性能带来的提升一样，Wi-Fi领域也引入了多任务并行的概念。

　　(d)而Qual
　　(e)这就是如果没有MU-MIMO技术，笔记本电脑和智能手机的信道都得不到最佳的资源分配，笔记本电脑和AP之间存在部分空闲信道，智能手机和AP之间只有一条信道能够利用，工作效率大打折扣。

MU-MIMO和.11ad两项法宝

　　除了.11ac的MU-MIMO，Qual
　　.11ac主要采用5GHz的空闲频段，兼容2.4GHz的频段。而.11ad继续采用类似的思路，开辟了全新的60GHz的空闲频段，避免和使用2.4GHz或者5GHz频段的大量电子设备竞争带宽。主要用于实现家庭内部无线高清音视频信号的传输。Qual
　　这里和大家普及一下无线电知识，2.4GHz、5GHz、60GHz三个频段的穿墙能力和最远传输距离是递减的，这也是前文为什么说IEEE协会等到近几年才启用这些高频段的原因，换句话说，如果是为了增加信号穿墙的效果而购买路由器，5GHz的那些路由器未必比2.4GHz的路由器更值得买。主要是因为随着频率越高，载波的绕射（衍射）能力越低，在空气中衰减也越快，所以这几年新上市5GHz的路由器经常被吐槽说穿墙能力还不如以前的2.4GHz路由器，这是正常的，同理，未来如果有60GHz路由器上市，穿墙效果肯定更差。问题来了，既然穿墙效果差了和信号衰减厉害了，为什么还要力推5GHz和60GHz两个新频段呢？主要还是因为电子设备“打架”的老问题，2.4GHz频段已经有太多的电子设备在抢夺Wi-Fi资源，业界必须把部分电子设备引流到其它频段，5GHz和60GHz就是在这种背景下诞生的。虽然穿墙能力差，信号衰减快，但是近距离传输优势明显，能够提供更快的传输速度，同时也能够避开2.4GHz频段设备间“塞车”问题。这也是60GHz频段被下一代.11ad无线标准看中的原因。

LTE-U技术

　　LTE-U命名和LTE-A很类似，其实大不相同。LTE-A全称是LongTermEvolution-Advanced，俗称4G网络，通过载波聚合、上下行多天线增强、多点协作传输、中继等关键技术，大大提高无线通信系统的峰值数据速率等指标。而LTE-U则是跨界的产品，不再局限于蜂窝数据领域，而是和Wi-Fi聚合在一起。LTE-U（LTE-unlicensed）则是由Qual
　　除此以外，骁龙所采用的全新Wi-Fi技术还能够降低Wi-Fi热点的功耗，对于经常喜欢share上网卡流量给别人用的“活雷锋”，再也不用担心电量会比流量先耗光的情况出现了。

　　众所周知，早在三星S5上就已经出现过LTE/Wi-Fi协同工作的例子，当时所搭载的处理器为骁龙，支持一项名为“下载加速器”的功能。一直以来，我们只能够在蜂窝数据网络（仅限4G网络）和WLAN网络之中二选一，为我们提供下载。为什么我们那么喜欢BT下载支持多任务功能，不仅支持多个任务同时下载，而且还支持乱序下载，主要还是因为这种下载方式十分人性化，告别了以前单任务单线程的下载方式，试想一下，如果只有单任务，我们必须等以GB为单位计算的爱情片A完全下载完毕之后，才能够开始下载动作片B，世事往往不是一帆风顺的，当你愿意耗费2个小时去等待下载这部爱情片，可能因为网络状态差、其它人下载完之后停止造种、甚至资源被重定向和转移，最终让我们要花更多时间去等待下载。

　　支持多任务同时进行的BT下载出现之后，我们能够同时将爱情片A、动作片B、悬疑片C等影片同时添加到下载列表，而且BT下载特性允许乱序执行，当A资源下载速度变得缓慢，BT下载管理算法就会将带宽多拨给B资源，因为此时B资源拥有更多的人流在下载，根据BT下载特性，越多人下载资源加速下载效果越明显，所以将带宽资源重新合理地分配。

三星S5上出现的“下载推进器”

　　类似地，三星S5上的“下载管理器”功能也类似，允许4G网络为WLAN加速，举个不严谨的例子，当你使用WLAN下载某个文件上半部分的时候，4G网络可能正在帮你将该文件下半部分一并下载，分段同步下载节省下载时间。

　　而骁龙上提出了另一个LTE/Wi-Fi协同工作的例子，“高通骁龙X12LTE调制解调器”能够在LTE和Wi-Fi网络之间智能选择下载方式，为用户带来无缝切换的下载体验。如今很多大妈和大叔都很懂得在公共场所利用无线Wi-Fi，荣耀WLAN（与运营商合作），小米Wi-Fi（与迈外迪合作）等免费资源，但是他们往往忽略了信息安全问题，即使没有钓鱼服务器和黑客入侵，连上了一台需要密码的服务器，或者连上了一台比4G网络还要慢的服务器，不如直接连蜂窝数据算了，免得得不偿失。以前我们的基带芯片很不智能，需要我们手动选择什么时候开启蜂窝数据，什么时候开启WLAN网络。骁龙上的“高通骁龙X12LTE调制解调器”能够帮我们更好地判断什么时候该连4G网络，什么时候该连WLAN网络。当大妈和大叔的手机和平板接入公共场合时候，这颗全新的基带就会开始判断究竟附近的WLAN网络是否真的可用？如果不可用，或者需要输入密码，或者不安全，或者网络带宽不足，或者网速很慢，系统会自动切换到综合条件更好的WLAN网络，或者直接开启蜂窝数据，整个过程用户无须考虑应该选择哪种网络或者哪个服务器进行连接。

　　综上所述，国内4G网络资费开始下降之后，更多的LTE/Wi-Fi协同工作的功能也会出现，而消费者只需要关心用户体验好不好，能够浏览和下载到自己需要的网络信息即可，至于用哪些方式实现，Qual
　　骁龙支持全新的QuickCharge3.0（下文简称：QC3.0）充电标准，比传统的充电方式快4倍，相比上一代QuickCharge2.0充电效率提升了至少35%，全面兼容USBType-A、USBmicro、USBType-C或其他专有接口。

现场提供了体验QuickCharge3.0技术的原型机和移动电源

　　现场还提供了首款支持QC3.0技术的来自VerusPeripherals的移动电源，以及一台搭载骁龙的原型机，让消费者直观了解QC3.0技术的充电速度。另一方面，从现场提供的快充插头可知，QC3.0技术依然支持多种电流和电压输出组合搭配，12V/1.5A、9V/2A和6.5V/3A任君选择，让手机厂商更好地根据实际需要灵活掌握这项技术。

QuickCharge3.0的充电器近观

　　更让人惊喜的是，小编在活动现场发现QC3.0技术还可以运用在无线充电上面，并看到了样机的实际表现。自诺基亚Lumia系列手机将无线充电技术重新带回了手机界之后，Android阵营各款旗舰机也开始不断地把无线充电技术改良，并且变成了杀手级别的卖点，尤其是年，以Qual
　　骁龙还支持Qual
　　作为Qual
　　另外，根据现场宣传的其中一大亮点：“为手机制造商提供更纤薄，更多样化的设计选择，能够穿透玻璃、塑料和金属等不同终端材质。”可知，Qual
　　此次Qual
　　Qual
　　如上图所示，凭借AdrenoGPU和KryoCPU强大的运算速度，实时渲染出的图片，光影、纹理、质地表现十分出色。在玩大型游戏和看高清视频的时候，这种体会会更加明显。另一方面，拍照时候得益于全新的SpectraISP，Qual
　　另一方面，骁龙在音频方面改进也不少。如今手机厂商纷纷引入ESS、CirrusLogic、TI等厂商的DAC和运放芯片打造Hi-Fi旗舰。Qual
　　外置音效方面，Qual
　　除了视觉和听觉的改变，Qual
　　场景识别也是直观交互的重要功能，以往手机相机中的场景识别功能，我们只能够看到取景框显示目前处于“夜景模式”或者“微距模式”，不够具体化。而在全新的场景识别功能中，Qual
　　骁龙内置Zeroth神经处理引擎，它能够自动根据用户拍摄的照片进行分类，比如识别出实物和汽车的图像，分别存储在两个不同的文件夹，方便用户更好地管理拍摄的照片。另外，正如上面提及的那样，骁龙本身能够让相机支持场景识别功能，加上Zeroth神经处理引擎的学习功能，能够让其识别更多的物体，例如从pizza中再细分出水果、火腿、青椒等。

搭载高通骁龙的原型机（来源于骁龙亚洲首秀）

　　在原型机跑分的过程中，小编并不意外3D画面的流畅程度，对最终的跑分结果大概也有了一个预判。小编最关心的还是温度的控制。众所周知，跑分是一台手机发热比较厉害的一种情况，有时候甚至不亚于跑大型游戏，所以我额外
　　从Geekbench3跑分结果可以看出原型机搭载的骁龙处理器，处理器主频高达2GHz，随着技术进一步成熟，最终发布的产品主频相信会更高。配备了3GBRAM和AdrenoGPU。另一方面，这台原型机的系统是最新的Marshmallow，可见Qual
　　在最新的安兔兔6.0跑分软件中，骁龙跑出了出色的13万高分，轻松超越搭载Kirin和Exynos等芯片的旗舰机型，成功蝉联了跑分第一的宝座。将骁龙跑分和某款搭载Kirin的机型横向跑分参数对比，如下图所示：

与Kirin各子项得分对比

　　由于KryoCPU采用了四核心处理器，所以相比8核心的Kirin，在多核心的得分上可能会稍低一点，其它子项表现基本上都碾压对手。正如之前所述，KryoCPU更擅长用更少核心完成相同的工作量，和苹果推崇多年的“单核能效比最佳”理念不谋而合。所以安兔兔最新版在该子项的权重也重新调配了比例，毕竟总是玩“核战”也没有意思，最终从跑分可得，骁龙的综合水平还是比如今几款旗舰处理器要高。

　　结束语：骁龙亚洲首秀已经完美落幕，但是明年首发骁龙的机型却悬而未决，乐视、小米、nubia、三星、OPPO......手机厂商一如既往地争取在明年首款开年旗舰中一鸣惊人，不过这一次，纷纷抢着首发骁龙的动机可能不仅仅是噱头，而是真正为消费者带来一款“走心”的旗舰。这主要得益于焕然一“芯”的骁龙，凭借过硬的参数指标，出色的能耗控制，大胆创新的Zeroth神经处理引擎，登峰造极的网络传输速度，以及真正融入到生活的沉浸式体验，最终成为16年大部分“走心旗舰”必选的“龙芯”，再一次在移动处理器领域获得里程碑式的进步。