手機GPU

GPU英文全稱Graphic Processing Unit，中文翻譯為“圖形處理器”。我們通常就叫它顯卡，GPU是顯示卡的“大腦”，它決定了該顯卡的檔次和大部分性能，對於傳統PC上來説，GPU同時也是2D顯示卡和3D顯示卡的區別依據。2D顯示芯片在處理3D圖像和特效時主要依賴CPU的處理能力，稱為“軟加速”。3D顯示芯片是將三維圖像和特效處理功能集中在顯示芯片內，也即所謂的“硬件加速”功能。顯示芯片通常是顯示卡上最大的芯片（也是引腳最多的）。現在市場上的顯卡大多采用NVIDIA和 AMD-ATI兩家公司的圖形處理芯片。GPU，是一塊高度集成的芯片，其中包含了圖形處理所必須的所有元件，GPU和CPU之間通過RAM內存進行數據交換。在手機主板上，GPU芯片一般都是緊挨着CPU芯片的。

目前智能手機屏幕越來越大，系統越來越華麗，遊戲特效越來越眩目，傳統手機純CPU處理的方式已經完全不能滿足現今智能手機發展的需要了。

以前的智能機，其實都是不帶顯示核心的，所有的軟件、遊戲都是由CPU進行處理，呈現在屏幕上。但是CPU的圖形處理能力很低很低，這也導致了傳統的智能手機玩稍微大一點的遊戲往往力不從心，大型3D遊戲更是成為了奢望。隨着近幾年智能機的高速發展，3D加速芯片的引入為智能機的娛樂性注入了強大的生命力。有了3D加速芯片，我們可以流暢地運行各種3D遊戲和3D應用程序，體驗到前所未有的感覺。

早期的3D加速芯片功能比較單一，性能也比較低，僅僅只為3D程序提供一定的輔助處理作用。而隨着科技的發展，現在的3D加速芯片早已演化成真正意義上的GPU（Graphic Processing Unit，圖形處理器），已經不只是傳統的3D加速器。GPU不僅僅是負責必要的3D處理，準確地説，它將所有圖形顯示功能從CPU那裏都接管了過來，並且還提供了視頻播放、視頻錄製和照相時的輔助處理，使得CPU被大大解放，可以專心地處理純指令，而不再需要去負責繁重的圖形處理任務了。系統的3D性能得到極大的提升。所以，手機GPU的誕生，是移動市場的一次大革命。

其實手機上面，不管任何一幅畫面，都是無數個大小不一的多邊形互相拼接、遮蓋而成的。不僅是遊戲，包括常規的系統界面，都是無數個多邊形組成的圖案。所以，多邊形生成速度的快慢，決定了GPU對圖形處理的速度。每秒鐘生成的多邊形越多，表明GPU的性能越高。

眾所周知，手機的屏幕是一個一個像素構成的。像素渲染的作用，就是決定每個像素是什麼顏色，它的位置在哪裏，具有什麼圖形屬性等等。只有經過像素渲染過的圖，才能顯示在屏幕上被我們看到，否則都是一行行枯燥的顏色及屬性代碼，沒有任何視覺意義，也無法被我們看到。

GPU在圖形處理時，是按照靜態的圖片，一張一張進行處理後顯示在屏幕上的。我們看到的遊戲和視頻裏面人物和場景是運動的，實際上都是大量靜態的圖片由GPU連續高速顯示在屏幕上導致的。由於我們人眼並沒有如此快的反應能力，所以看上去畫面就像是運動的。電視機也是這個原理。

所以，多邊形生成能力和像素渲染能力，決定了一款移動GPU的好壞。

對經上市的多款高端Android智能手機的遊戲能力進行排名，其中三星的Galaxy S系列手機以1GHz蜂鳥CPU（S5PC110）配合PowerVR SGX540圖形處理芯片拔得頭籌，現在摩托羅拉的Droid X也加入到了頂級智能手機行列 ^[1]  。

Droid 2和Droid X使用的是1GHz德州儀器OMAP3630處理器，基於ARM Cortex-A8核心進行製造，並擁PowerVR SGX530圖形處理器，雖然與摩托羅拉Droid使用了相同的圖形芯片，但是因為處理器頻率的提升，以及RAM容量從256MB加強至512MB，其圖形性能測試得分也有大幅度提高。

Galaxy S系列手機與Droid X（Droid 2）的主要差別在於其內置的圖形處理器，PowerVR SGX540芯片相比SGX530提升了兩倍以上的性能，而主頻均為1GHz的兩款處理器的具體差別目前還不清楚。今天我們就來看一下Droid X這個新隊員能在Android手機第一梯隊中排名第幾。

參與本次測試共有7款手機，其中三星Galaxy S家族由AT&T定製的Captivate作為代表，三星為推廣Galaxy S系列手機與不同運營商合作推出了多個定製版本，但是其基本硬件配置都是一樣的。

- myTouch 3G Slide（HVGA）: 600MHz 高通MSM7227 – Adreno GPU

- 摩托羅拉Droid: 550MHz 德州儀器OMAP3430 – PowerVR SGX 530

- Nexus One (Android 2.2): 1GHz Snapdragon – Adreno GPU

- HTC EVO 4G: 1GHz Snapdragon – Adreno GPU

- HTC Droid Incredible: 1GHz Snapdragon – Adreno GPU

- 三星Galaxy S（Captivate）: 1GHz S5PC110蜂鳥– PowerVR SGX 540

- 摩托羅拉Droid X（Droid 2）：1GHz德州儀器OMAP3630 - PowerVR SGX 530

首先進行的Neocore測試，三星Captivate的得分為55.8fps，比Droid X高出了30%，同樣在Nenamark和GLBenchmark Pro項目中，三星Captivate也取得了第一，但是GLBenchmark HD項目中這款手機落敗於Droid X和myTouch 3G Slide，myTouch 3G Slide是因為其屏幕分辨率較低而沾光，但是Droid X的領先目前還無法解釋。

接下來採用目前尚未公佈的GLBenchmark 2.0新版套件進行測試，這種新的GPU基準測試基於OpenGL ES 2.0技術，對設備的能力有很大的考驗，新加入了全屏反鋸齒FSAA測試。

在這幾項測試中三星Captivate完勝其他機型，分值相比其他使用PowerVR SGX530和Adreno GPU的機型提高了2至3倍，在GLBenchmark PRO FSAA項目中，該機還超越了Nexus One將近6倍。

整體來看，三星的Galaxy S系列手機提供了強勁的圖形處理能力，結合超級AMOLED屏幕和6軸陀螺儀，有望成為近期最好的便攜式遊戲智能手機。這一情況將會持續一段時間，直到高通、德州儀器甚至Nvidia、Intel推出新的更強智能手機芯片組。

目前，市面上主流的移動GPU由三家公司生產。英國Imagination公司的SGX系列，美國高通公司的Adreno系列，以及著名顯卡芯片商美國NVIDIA公司的移動GeForce系列。

其中SGX系列GPU是目前智能手機中應用最廣泛的GPU，高到三星i9000、iPhone 4，低到里程碑1，還有諾基亞新發布的MeeGo手機N9，統統用的是SGX芯片。而利用Adreno產品的手機相對少一些。使用最少的是NVIDIA的GPU芯片。下面分別簡單介紹一下這三家公司目前主流的產品。

首先當然是大名鼎鼎的Imagination公司，目前旗下共有SGX 510/520/530/535/540五款產品。其中SGX 510和520去向不明，無法得知它們究竟被應用在哪裏，對它們的參數也是一無所知。所以就從SGX 530説起。

SGX 530是Imagination公司主打中低端手機的產品，性能適中同時價格低廉，廣泛應用在諸如：里程碑1、里程碑2、諾基亞N9、MOTO ME811等等手機上。SGX 530具備每秒輸出1400萬個多邊形和提供每秒4.8億像素（有説是2億像素）的渲染能力。

那麼這個水平到底怎麼樣呢？可以提供一個數據作為參考。諾基亞N95是早期智能機中提供3D加速的產品之一。其CPU中自帶的3D加速器多邊形輸出能力為每秒200萬個。也就是説SGX 530的3D性能平均是N95的7倍以上。這個水平即便在今天這樣遊戲天花亂墜的時代，仍然是基本夠用的。可以説，對於一般的3D遊戲，甚至稍微大型一點的3D遊戲，只要畫面不是過於華麗，530都是可以輕鬆應付的！那麼N9中配備530顯卡的目的，就請各位自行琢磨吧。

SGX 535是530的升級版，代表產品則是著名的iPhone 4和iPad。535相對530來説性能提升是可觀的，535具備每秒2400萬多邊形輸出和4.8億像素渲染的能力。這個能力相對530提升是相當大的，多邊形輸出能力幾乎翻了一倍，不得不懷疑Imagination是不是刻意限制530的性能以達到明確劃分其產品線的目的。目前535才是手機中的主流配置。SGX 535運行目前的遊戲基本不在話下。

??最後則是目前最高端的SGX 540，代表作是三星i9000和魅族M9。SGX 540具備每秒2800萬多邊形輸出和4.8億像素渲染的能力。（和530差距是不是有點大了……）也是目前比較高端的顯卡，主要用在高端智能機中，遊戲性能十分強勁。

接下來則是高通的Adreno系列產品，目前共有Adreno 200/205/220三款。除了220之外，其他兩款在目前智能機中都有比較廣泛的應用。Adreno系列GPU歷來以多邊形輸出能力強悍著稱。

200是高通主打低端的產品，具備2800萬多邊形和1.33億像素的處理能力。可以看得出兩家公司明顯不同的發展策略：Imagination公司更注重發展GPU的像素渲染能力，而高通公司則是看重了多邊形輸出能力。目前200代表產品有HTC HD2、HTC Desire、索愛X10i、聯想樂Phone等。

205則是中端型號，具備4500萬多邊形和2.45億像素的處理能力。代表產品有HTC Desire Z、HTC Desire HD、東芝TG 01等。

220是最新推出的產品，也是Adreno系列目前最為高端的芯片，號稱可以打敗大名鼎鼎的高端顯卡SGX 540。其8800萬多邊形和5.32億像素的能力着實讓人吃驚。其中5.32億像素渲染和540的4.8億基本處在一個水平，但8800萬多邊形和540的2800萬多邊形則差距實在太大了。遊戲性能根據分析肯定會比540高出很多。目前220尚未有任何一款已上市的產品採用，所以評測方面也無從知曉了。

現款索尼LT26i使用該型號GPU。效果着實驚豔！

最後，是今天的顯卡性能冠軍：NVIDIA攜它的力作GeForce ULP登場。其9000萬多邊形和12億像素的恐怖處理能力，鑄就了目前手機GPU業界性能的絕對第一。根據多項評測，在主流甚至大型3D遊戲上，GeForce ULP可以狠狠將SGX 540踩在腳下，性能差距之大完全能夠用“秒殺”來形容。Adreno 220沒有評測，差距不得而知，不過成為ULP的刀下鬼是沒有任何懸念的。

GeForce ULP芯片整合於NVIDIA自家推出的Tegra 2雙核處理器中，目前的代表作則是摩托ME860（國行，美版則叫Atrix 4G，韓版叫MB860，實際上都是一個機型）和LG Optimus 2X兩款堪稱神器的手機。根據網上的評測和説法推測，這兩款手機完全有潛力和即將出世的iPhone 5一決高下。所以喜歡高配的玩機族們，不妨考慮這兩款採用NVIDIA處理器，圖形性能毋庸置疑的力作。

最後的最後，再介紹幾款比較“非主流”的GPU產品。

其中之一則是在N8、C7等塞班3手機中採用的博通BCM2727，具備3200萬多邊形和1.44億像素的處理能力，性能中規中矩，沒有太多亮點。另外還有一款BCM2764，對它的規格和代表產品暫時不明確。

而另一個，則是今天非主流中的主角：三星旗艦i9100中採用的Mali-400MP。

這是一款GPU行業絕對的非主流：非主流的渲染方式、非主流的圖形格式支持，以及非主流的外圍支持。這三大非主流，使得i9100剛上市便成為了跑分玩具。Mali-400MP核心具備3000萬多邊形和2.75億像素的處理能力，為什麼我要説i9100是跑分玩具呢？因為它是四個Mali-400MP組成的聯合GPU，理論性能達到了1.2億多邊形和11億像素每秒的能力，這樣的性能使得裝配Tegra 2的摩托ME860在它面前都甘拜下風。

但是三星的工程師們採用了與目前主流的圖形制式極端不兼容的Mali-400MP作為i9100的圖形核心，這一狠招直接將i9100旗艦的地位貶得一文不值。因為從實際來看，i9100玩各種遊戲，出現貼圖錯誤和遊戲圖形不兼容而導致遊戲無法運行的問題也是屢屢出現。理論跑分上，i9100可以傲視當前一切產品，但是實際應用上，Tegra 2才是目前的王者。

GPU的性能其實再強，還是要有遊戲和軟件的利用才能發揮得淋漓盡致。如果拿Tegra 2處理器玩掃雷的話，和國產機估計也沒有太多的區別。所以還是一句話：手機好不好，關鍵看實用，實用才是最好。杜絕鋪張浪費。也希望大家在今後選購手機時，能多留心一下GPU信息，因為一款好的手機，不單是CPU強勁就可以的，GPU強勁，才能保證手機性能的全面提升.。