6000字长文介绍高通骁龙 835，想买新手机的不要错过

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虽然高通早前就已经披露了Snapdragon 835的相关信息，但是具体的细节还是不够详细。在CES开幕之前，高通终于带来了新一代旗舰的全部信息。作为Snapdragon 820/821的“接班人”，Snapdragon 835的出现会否给增长缓慢的手机产业带来新的动力呢？且看我们分析一下。

首先我们看一下新旗舰带来的性能提升。

最左边是Snapdragon 820、中间是Snapdragon 835，右边是20美分硬币

据介绍，Snapdragon 835是全球首个使用三星10nm的“10LPE”FinFET工艺制造的商用SoC。共同并没有披露整个die的尺寸，但是据介绍，整个封装尺寸较上代芯片小了35%，而内部集成的晶体管高达30亿个。 而三星方面也表示，和第一代的14nm 14LPE工艺相比，其第三代FinFET的效率提升了30%，性能也相应地提升了27%，而功耗则降低了40%。

Snapdragon 835除了会给智能手机和平板带来全新的动力外，还会给IPC、VR和AR头戴式显示（据闻现在有好几个相关的设备正在开发中）带来全新的支持。另外，早前和微软联合宣布的，支持Win10的超便携蜂窝PC设备，也是Snapdragon 835的另一个支持重点。这些PC将会运行传统的X86 32bit APP和UWP，同样也会支持Win10业已支持的接口和eSIM蜂窝连接支持。

对比市场现状，高通现在所处的位置和一年前有了很大的改变。回想去年发布820的时候，由于在Snapdragon 808和810上的表现不佳，高通当时受尽了行业的批评。事实证明ARM Cortex-A57和TSMC的20nm工艺并不是一个很好的组合。导致了820的“前任”并不能满足客户的性能和温度的需求。但是在Snapdragon 820的优越表现，为高通赢回了客户的信心和消费者的印象。

而去年的Snapdragon 820的另一个重要意义就是高通首次推出了其自主设计的64bit CPU 核心kryo，这种自研的CPU（或者GPU/DSP/ISP）是SoC供应商打造差异化竞争的杀手锏。再加上Apple的64 bit CPU加入，手机SoC这个战场战况兴起。

从设计上看，Snapdragon 820几乎吊打其他所有SoC。在刚过去的2016年，几乎所有的安卓旗舰用的都是这颗芯片。

在推出了Snapdragon 835之后，高通寄望于继续发扬Snapdragon 820的优势，并希望借助这个新旗舰开拓一下未来：异构计算。这种方式是通过融合CPU、GPU和DSP等不同类型的处理器，以求迸发出新的能量。

高通希望利用这种新方式给设备带来新的功能和体验。例如给移动设备带来VR和机器学习。

从高通的介绍我们可以得知，Snapdragon 835拥有几项关键性能。正是这些特点吸引了我们对Snapdragon 835的深入讨论。高通在835内置的Hexagon 680 DSP上添加了单指令多数据（SIMD）的HVX（Hexagon Vector Extensions），这能够为前面提及的VR和机器学习加速，这同样给图片和计算机视觉任务带来了效率上的提升。

当然，Adreno 530 GPU的运算能力也得到了极大的提升。 高通同样介绍了为多核处理器提供电源管理的Symphony System Manager。

和其他竞争对手以及自己的前代旗舰相比，Snapdragon 835的革命性是无以伦比的。之前这系列SoC受到的限制，在Snapdragon 835上基本上都得到了解决。虽然我们已经就其性能和电池寿命上的提升做了解析，但考虑到手机SoC的复杂竞争背景，我们有必要对其一些细节进行深入介绍。首先从CPU入手。

CPU：

Snapdragon 835内嵌的Kryo 280 CPU是第一个使用ARM公司的新“Bulid on ARM Cortex Technology”授权设计的半定制架构，这个授权（缩写是BOC）是介于传统Cortex授权和架构授权之间。在过去的几代产品上，高通这三种授权方式都使用了。在Snapdragon 810上，用的是处理器授权；在Snapdragon 820上，用的是全定制的Kyro核，这是架构授权；而在Snapdragon 835上用的则是BOC这种新型授权方式。

BOC授权方式允许高通在ARM的core上做一些改变，更好的集成自身的IP（GPU、DSP等），进而制造出一个更符合自己性能和功耗目标的半定制core，满足高通预设的应用需求。但是微架构中也有一些东西是不能改变的。

在Kryo 280上，高通配置一个八核的核心，分别是拥有四个高性能大核和四个低性能小核的big.little架构。虽然高通并没有说采用了哪个ARM核，但我们明显可以看出，A53会是小核的最好选择，而高性能核心则可能是A72或者A73。同样地，高通也没有披露他们修改了什么。但高通明确了一点，那就是他们会在新的芯片里面使用一个定制化存储控制器。

我们也不确定高通是否在上面使用了CCI-550内部总线连接，还是说高通使用了自主的内部连接解决方案。因为大核有有一个很大的指令窗口，这就使得这些指令可以乱序执行，这就提高了芯片的潜力。

Kyro280小核的峰值频率是1.9Ghz，大核的峰值频率，保守估计也能达到2.45Ghz。根据ARM的介绍， 14nm的节点下，A73的工作频率能够轻易达到2.6Ghz和2.8Ghz之间。在三星的10nm工艺支持之下，这个数字应该会又提升一个数量级。基于现在Snapdragon 835的性能，我们就有了很多种猜测：

例如Kyro 280的大核用的是A72，而不是A73；高通做的改变则是指令窗口大小，然后限制了峰值频率；高通优化了峰值频率下的电池使用寿命；我预测新旗舰保留了很多动态余量，让Snapdragon 835的后续变体处理器可以获得大幅度的提升。

Snapdragon 835的L2 Caches较之Snapdragon 820提升了一倍。在小核上，使用的是1MB的L2 cache，但在大核上，则用到了2MB的L2 cache。这个大幅度增长的二级缓存能够降低功率损耗。

说到这，你一定奇怪为啥高通在Snapdragon 835使用的是半定制的内核而不是完全定制的Kryo架构。高通方面表示，这是基于现有的情况做的考虑，他们认为这是一种非常不错的选择。而其选择因素涵盖了性能、功耗、成本、可行性、市场影响力等等。

GPU

Snapdragon 835使用了一个升级版本的Adreno 540 GPU，它使用的架构和Snapdragon 820上所使用的Adreno 530是一样的。在新一代产品上，高通聚焦于提升ALU和寄存器组等方面的性能，虽然在产品发布上并没有提及。

相较于前一代，Adreno 540在拥有高阶的纹理滤波能力的同时，还降低了功耗。

根据高通，Adreno 540的3D 绘图性能相较于前代提升了25%。我们依然无法确定这当中有多少是来自于架构的提升。

Adreno指出最新的图形API，包括了OpenGL ES 3.2, DirectX 12和Vulkan.。值得一提的是他对OpenCL 2.0 和渲染脚本的完全支持。

DSP&ISP

Hexagon 680 DSP

在去年，高通在Snapdragon 820上推出了一个全新的Hexagon 680 DSP架构，而这个新的HVX针对图像和视频处理、虚拟现实和机器视觉等应用有了大的提升。

根据高通介绍，Qualcomm Hexagon 680 DSP（数字信号处理器），使用DSP卸载任务，可比 CPU更快完成且（/或）耗能更少。比如，用于Nexus 5手机的Hexagon DSP能使其MP3 播放续航时间翻倍。Hexagon 680 有两项主要的新特性：

第一，它是一个完全独立的、用于传感器处理的DSP。它被巧妙地命名为“低功率岛”（ low power island），用于改善“始终开启”用例中的电池续航时间，包括计步器或活动计数器，以及传感器辅助定位（当GPS 信号不够强时，你手机的传感器可以提供更精确的定位）。

第二项特性是以Hexagon向量扩展（HVX）的形式为Hexagon DSP 提供更新水平的功率。这个增加的硬件在与Qualcomm Spectra相机图像信号处理器（ISP） 配合使用时，支持先进的成像及计算机视觉。例如，在弱光情况下，骁龙 820 将通过ISP 和 DSP 自适应地增亮视频和照片中较暗的区域，使其不会显得过暗。借助于Hexagon 680，骁龙 820 在执行该操作时是前几代骁龙处理器速度的3倍，且能耗仅为10%。

Hexagon 680 DSP内置了一个1024bit的SMID矢量数据寄存器，高通称之为Hexagon Vector Extensions—Hexagon矢量扩展，简写为HVX。HVX每次可以处理四条VLIW向量指令，每个循环可以处理多达4096bit数据，需要注意的是，一般实际应用中的指令比DSP支持的最大指令宽度要小很多，不过借助于SIMD和系统的特性，单个指令可以一次操作多个数据，因此在计算中很多数据可以被一次性填充进入处理过程，实现效能的最大化。

另外，HVX为了实现上下文切换功能，还设计了32个向量寄存器。规格方面，HVX支持32位的定点十进制数的操作，但不支持浮点计算，这应该是考虑到晶体管数量和功耗的原因，一般情况下也没有浮点计算的需求。总的来看，这样的规格和性能足以满足4K视频以及20M像素摄像头的处理需求了。高通还展示了HVX底层设计的一些细节。HVX内部拥有L1数据和指令缓存，4个并行的VLIW标量处理单元，单元的运行频率为500MHz，还有共享的L2缓存。此外，HVX中还有两组独立的矢量单元，这样设计实际上是为了执行多线程任务，比如同时处理音频和图像处理，矢量单元可以独立进行计算。

和CPU一样，Hexagon 680 DSP使用了一个多线程编程模式，这是专门针对处理器做的设计，目的是为了加速包括数据流在内的特定任务。这意味着这个DSP的存在是辅助CPU和GPU工作，而不是替代。例如，为了降低die的空间和功耗，它只执行整数运算，而不是浮点运算。这样的设置让这个DSP在处理某些任务时，比CPU更有性能和功耗的优势。

高通在介绍中也没谈及太多Snapdragon 835内用到的Hexagon 682的提升。但考虑到去年680的大变化和今年682在型号上的小变化，我猜测Hexagon 682架构和上面介绍的差不多。

和Snapdragon 820一样，Snapdragon 835同样有两个DSP核，一个在X16 LTE Modem中执行信号处理；另一个就是被高通称为All-Ways Aware Hub的超低功耗DSP核心。后者连接到很多的传感器，做相关的数据处理。值得一提的是，它能够支持Google的Awareness API，同时它还支持很多低功耗的跟踪，例如步数统计，利用LTE、WIFI和BLE去确定位置。当然，正如名字所言，这个DSP是常开的，这样就可以不间断的收集传感器的数据，并提供给APP，执行更多复杂的计算。

Snapdragon 835还封装了一个升级版的ISP。据介绍，这颗旗舰里面用到的Spectra 180，这是一个14bit的ISP，能够支持一个32MP的camera，或者支持2个16MP的camera。这对于现在旗舰机来说，是一个重要的提升。另外，这个ISP的自动对焦系统也获得了提升，它能够基于光线情况选择最好的AF，它同时还支持2PDAF技术，它能够把每个像素（通常是最大的1.4μm像素）分割成两个光电二极管，一个用于图像捕捉，一个用于相位检测。通过利用每个像素来执行相位检测，其AF性能获得了显著的提升，在低光线的情况下，对焦速度可以做到PDAF的两倍。

在高通的介绍里，着重介绍了Snapdragon 835的六大优势，其中包括了电池寿命、连接、安全、图片和视频、VR和AR以及机器学习。当中最出彩的要数异构计算。因为这在Snapdragon 835上，是一个震撼的介入。

电池寿命

对于移动设备来说，功耗和发热是两个永恒的话题。尤其是在前面提到的高负载应用，问题更加严重。而Snapdragon 835的功耗优化比Snapdragon 820有了明显的提升。可见，转到10nm工艺的提升是很显著的，当然，架构转到Kryo280 CPU的帮助也是不能忽视。高通在小核的功耗优化上花了很多的心思，因为按照高通所说，人们使用设备的时候，80%的时候用的是小核。

而在GPU等方面的优化，同样带来了功耗的降低。当然，Symphony System Manager升级也能带来更好的功耗优化。

高通表示，Snapdragon 835的功耗较之Snapdragon 820，减少了25%，和Snapdragon 801相比，功耗更是降低了50%。这还是在普通的负载情况下的测量。

这样的话，在一个搭配QHD显示屏、3000mAh电池和Snapdragon 835的手机上，能够持续播放4K视频三个多小时，而VR游戏时间也可以延续两个多小时。Snapdragon 835更是支持高通的Quick Charge 4.0，这个快充较之前一版本，速度提升了20%，效率也同时提高了30%。

连接

高通Snapdragon 835集成了一个X16 LTE Modem，利用3×20Mhz的载波聚合（CA）和256-QAM的模式，能够支持下载速度达1Gbps（cat 16）。这种高下行速度的获取是通过在两个CA上利用4×4 MIMO加上在另一个载波上使用2×2MIMO来产生10个独特的数据流实现的。而上行速度也支持150Mbps（cat 13），这是通过使用2×20Mhz的载波聚合和64-QAM实现的。

随着业界往5G的推进，高通本身对G级别的LTE有了很高的关注度。而为了实现更好的网络接收，高通认为使用Snapdragon 835的手机应该4个蜂窝天线(加上WIFI、蓝牙、NFC等，一个手机所带有的天线就高达7到10个)。由于手机的空间有限，OEM只能导入更小的天线来实现那么高的频率。这就使得在1.8GHz和2.6GHz这个频段之间，就需要4×4的MIMO，而在低的频段，2×2MIMO则可以实现了。现在运营商也开始推广支持G级别的LTE（高通方面表示，运营商会在2017年先后释出相关的网络支持）。

老实说，我对于OEM在手机中如何安放4条天线，是非常感兴趣的。就目前来看，就算运营商不支持4×4MIMO，但是对于手机来说，这种配置带来的优势是非常明显的，就像三星S7，带来的信号提升是非常显著的。

Snapdragon 835同样支持2×2 MU-MIMO的802.11ac WIFI，蓝牙5，与WCN3990芯片配对是，还支持FM。可以看到，835是首个支持蓝牙5的解决方案。据介绍，其带宽高达2Mbps，是蓝牙4.2的两倍。覆盖范围更是前代的四倍。而在WIFI功耗方面，835比820减少了60%.

另外，由于提供了LTE/LAA/WIFI天线共享，这就可以降低了手机的天线使用。据介绍这个降低数字可以高达三个。

再者，Snapdragon 835还支持802.11ad，这就让其WIFI速度可以高达4.6Gbps。由于这是一个分立的解决方案，所以还需要配合其他芯片才能实现。

图片和视频

现在由于智能手机的竞争非常激烈，OEM也在寻找差异化产品的设计方案。回到几年前，很多人选择的解决方式首先是软件，然后是更大、更高清晰度的屏幕，紧跟着的材料和设计，到了现在，则是camera了。

在2016年，我们看到，很多款手机旗舰都使用了双摄像头的方案，我认为在可见的未来，这种潮流将会继续持续。

前面我们已经提过，Snapdragon 835的Spectra 180 ISP支持双16MP摄像头，这让OEM可以使用两个不同的镜头。就像iPhone 7上使用的广角和56mm镜头、LG G5上用的广角和鱼眼镜头，能够使用本身的“Smooth Zoom”功能去切换。

OEM同样可以使用高通的Clear Sight算法去讲两个不同摄像头传感器的输出结合到一起。第一个传感器用一个RGB彩色滤波阵列获取颜色数据；然后利用第二个黑白传感器获取亮读数据。通过这种方式，可以获得更鲜艳，更高对比度和更低噪音的照片。

Snapdragon 835同样通过使用682 DSP，继续保持对Google Halide语言的支持，进而执行硬件加速的图像处理。谷歌在Snapdragon 820的时候通过使用Pixel的HDR+ camera模式，实现图像的增强。OEM同样可以使用这种方法，通过迅速锁定人脸来增强自动对焦能力。

因为很多图像功能实现都需要很强悍的硬件和软件开发。因此高通推广了他们的Snapdragon Camera Modules。这些预设方案，已经集成了调试好的软硬件，OEM可以直接使用。这就加快了他们上市的时间，还降低了其工程师的开发时间。现在有三种模式可选择：包括含有PDAF的单摄像头和上面讨论的双摄像头方案。

Snapdragon 835同样还包含了最新的视频捕捉和回放能力。Snapdragon 835的VPU和DPU现在能够加码4K视频（HDR10）。

虚拟现实

高通在Snapdragon 835持续推进对AR和VR的支持，能够被应用到HMD和智能手机的Daydream的支持。由于VR对高清晰度的3D视频、位置音频、空间追踪和手势识别都有更高的要求，且希望在一个SoC上实现，这对芯片来说，也是一个大的挑战。同样这个应用对板上处理器的性能和结合有很高的需求。据高通方面表示，Snapdragon 835的延迟低到15ms，较上一代的18ms有了提升。这就降低了眩晕的可能。

高通的Visual Inertial Odometry (VIO)系统在头部动作追踪的过程中，利用Hexagon 682 DSP 去处理从摄像头来的30fps视频流。而另一个All-Ways Aware DSP是用来处理频率为800HZ和1000HZ的加速器和陀螺仪产生的数据。高通表示，使用DSP执行这些功能的效率比CPU提升了四倍。

高通方面认为，机器视觉是AR/VR的另一个关键构成。例如眼部跟踪是不能忽视的。通过对其处理可能会提供一个新的交互方式。手势识别同时能够增加你和虚拟物品的交互，在这个过程中则不需要其他的物理控制器或者配件。从DSP来的机器视觉数据能够传送给GPU进行处理，提升虚拟世界的沉浸感。

机器学习

对于手机来说，机器学习是另一个杀手级应用。这能够为机器视觉和智能助手等助力。高通的NPE（神经处理引擎）SKD在执行神经网络学习时，可以从Snapdragon 835的异构计算上获益。

而对于Snapdragon 835来说，其新增的功能包括支持客户生成神经网络层、同时还支持谷歌的机器学习架构TensorFlow。高通表示，Hexagon 682是首个支持TensorFlow和Halide架构的移动DSP。

老实说，从介绍上看，高通Snapdragon 835带来的影响力和前景都是可期的。但是凭借一颗处理器，给智能手机带来新的变革，希望有多大？未来的智能手机又会发展到什么方向？对大家来说，也是一个问号。

这个高性能的旗舰芯片又会给硬件市场带来什么的新革新和应用呢？让我们拭目以待。

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