在本刊上期的内容中介绍到，基于英特尔®架构的智能手机已经于2012年正式进入市场，采用英特尔处理器的终端厂商和运营商包括联想、中兴、摩托罗拉、Lava、Orange等。进入2013年，英特尔继续发力，年初联想K900亮相CES，接着英特尔在MWC上正式发布新一代平台Z2580（开发代号“Clover Trail+”），随后多家运营商和厂商陆续发布了采用该平台的新机型。最近发布的一款“Intel Inside”手机是华硕Fonepad，它支持WCDMA通话功能，并配置了引人注目的7吋屏。
长期以来，英特尔在PC领域占有主导地位，并在消费者心目中树立了牢固的高性能形象。在移动终端上，英特尔坚持采用X86指令集架构，而不采用目前流行的ARM架构。ARM架构的设计初衷是以低功耗为基本出发点，目前占有移动通信设备的主要市场份额。在眼下这场重量级的“手机架构之战”中，功耗屡屡被ARM阵营的支持者用作攻击X86的主要武器，ARM的首席执行官甚至声称“ARM指令集架构在能效方面，相对于竞争对手英特尔的芯片具有天然架构优势”。但是，事实果真如此吗？
正确区分“指令集架构”和“微处理器架构”
ARM首席执行官的言论代表了ARM支持者的典型观点。然而，资深分析师Ashraf Eassa在财经博客网站Seeking Alpha上撰文，一针见血地指出了这个论点的误区：“指令集因素对于功耗的影响是可以忽略不计的，微处理器架构（真正的处理器设计）才是决定‘每瓦性能比’指标的关键。”
这里至关重要的一点是，要把“指令集架构”和“微处理器架构”这两个概念区分清楚。在IEEE高性能计算机架构国际研讨会上，威斯康辛大学的技术人员发表了他们的研究结论：
- 性能的差异是由微架构的差异所导致的，与指令集架构无关；
- 能耗同样与指令集架构无关；
- 指令集架构的差异会对技术实现方法产生影响，但是现代微架构技术已经让这些影响不具备实际意义。
“指令集架构”的主要作用是保证软件的兼容性，例如苹果iPhone的处理器内核和三星Galaxy的处理器内核可以运行相同的代码（都基于ARM指令集），联想台式机处理器内核和惠普笔记本处理器内核也可以运行相同的代码（都基于X86指令集）。而“微处理器架构”是关于如何在芯片上实现具体的功能和性能目标，这涉及到芯片内部的逻辑电路布局，并在很大程度上与制程工艺水平相关。
所以，如果只是单纯地对比指令集架构，事实上现代的大多数指令集（X86、PowerPC、ARM、MIPS）都非常出色，某一个指令集架构并不比另一个更为高效。而具体的某种ARM芯片或X86芯片的设计，实际上是针对不同的性能水平目标而在微处理器架构层面进行的优化。一个简单的例子是，苹果和高通虽然都采用了ARM指令集，但在微处理器架构上还是进行自主设计，以实现各自期望的性能水平。
传统上，PC处理器的设计重点在于追求更高的性能，手机则看重低功耗。对于同一种指令集架构，更高的性能常常会导致更大的功耗，但是性能与功耗并非呈线性关系，由于电路复杂度的提升，获得较小比例的性能增长需要付出较大比例的功耗代价。实际上，随着智能手机的性能不断提高，基于ARM指令集的微处理器架构也在面临越来越严峻的“功耗墙”。
英特尔手机平台实现低功耗的突破
自从瞄准手机市场之后，英特尔花费了数年时间进行技术积累，最终在2012年凭借Z2460（开发代号“Medfield”）获得了重要的市场突破。除了继续保持X86架构历史悠久的高性能，英特尔在功耗改善方面也取得了不俗的成绩。
权威的科技网站AnandTech在对多款热门的高端智能手机进行全面评测后，这样写道：“iPhone 5……提高了性能，小幅胜过Tegra3/Snapdragon S4平台。只有基于英特尔Z2460的Moto Razr i 能够超越iPhone 5。”“基于Atom的Razr i 再次在性能上明显领先。”同时，在电池续航时间上，Razr i也名列前茅。
另外两家著名科技网站Engadget和The Verge则对比了摩托罗拉的两款“孪生”手机：基于英特尔®凌动™Z2460处理器的Razr i，和基于高通Snapdragon S4 MSM8960的Droid Razr M。这两款手机除了处理器芯片之外，其他配置完全相同。它们的评测结果一致表明，Z2460不但在性能上遥遥领先，而且更加节能。英特尔平台在性能上占优，这一点并不令人意外；但同时它还在功耗指标上胜出，则出乎不少人的意料之外。*
那么到底英特尔有何秘诀，使得X86微处理器在保持高性能的同时，实现了低功耗的突破？
英特尔手机平台的秘密配方
正如上面所指出的，决定芯片功耗水平的关键是“微处理器架构”的设计。英特尔在手机芯片上的诀窍之一是，采用极为精细的分布式电源开关技术，通过众多的独立电源域，对芯片内的各个逻辑单元进行“颗粒度”极小的电源动态调节。在某个具体的应用场景下，系统只为当前正在工作的那些逻辑单元供电，而关闭其他非活动状态的逻辑单元的耗电，从而使电池的电量可以被有效利用。
下图是用红外热敏照相机拍摄的一组照片，显示了英特尔®Z2460芯片在不同应用场景下工作的发热情况（工作电流的存在会使得该部分电路发热），非常直观地展示了精细的电源管理所带来的效果。照片的上半部分是芯片内部的逻辑功能区布局，下半部分是四种应用场景（从左到右依次是玩游戏、看视频、网页浏览、待机）。下半部分的每张照片，其平面位置分布与上半部分的功能区都完全对应。照片上的不同颜色表示该区域处于不同的温度，蓝色代表最低温度（表示该部分电路不工作），其次是绿色、黄色、红色，红色代表温度最高（表示该部分电路运行繁忙）。
可以看到，当用户在手机上玩游戏时，基本上整个芯片都处在工作状态。当用户在看视频的时候，应用功能主要由图形图像和视频部分的电路来执行相应的应用功能，而负责计算的CPU核实际上是无须运转的。对于十分常用的网页浏览功能，在网页被加载完之后，实际上芯片内部只需耗费极少的电量用于显示控制。在“黑屏”待机状态下，电路几乎完全关闭，只保留最低限度的电源管理功能。
英特尔在微处理器架构上的另一个重要法宝是“睿频”技术，当一件任务来临时，CPU能够在瞬间将工作主频提升至最高频率并尽快完成任务，随后立即转入低耗电的空闲或休眠状态。完成该项任务的总功耗等于功率乘以时间，因此节约大量时间就使得总功耗得到节约，其道理类似于汽车发动机的涡轮增压。测试显示，英特尔®凌动™处理器从工作状态转入深度睡眠的速度，比基于ARM架构的Tegra 3快20倍。
制程工艺助英特尔继续挺进手机市场
在谈论“架构”的时候，我们也不要忘记，商用的芯片产品是和制造工艺分不开的。一款芯片并非仅仅依靠优秀的架构设计即可取得成功，它还有赖于晶体管的尺寸——晶体管是芯片里的“细胞”。半导体制程工艺越先进，芯片中的晶体管尺寸越小，芯片的性能就越快、同时功耗也更低，并且单位成本也越低。
在PC和服务器平台上，英特尔一贯遵循“钟摆模式”，即以每两年为一轮的节奏，交替升级自己的制造工艺和微处理器架构。但在手机平台上，英特尔希望在制程工艺上采取“三年三级跳”策略，即今年的主力平台Z2580为32纳米工艺，下一代的产品将转入22纳米，再下一代将进入14纳米。
采用ARM架构的芯片生产主要依靠台积电和三星的代工厂，这些代工厂目前都还在尽力克服28纳米高K金属栅极工艺的良品率问题。相比之下，英特尔22纳米（第三代高K金属栅极、以及第一代三栅极））工艺已经运转成熟，制程技术遥遥领先。按照“32、22、14”的推进节奏，再结合现已具备性能优势和功耗竞争力的微处理器架构设计，“Intel Inside”在手机领域取得可观的市场地位，只不过是一个时间问题。
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免责声明:
*在性能测试中使用的软件及其负载可能为英特尔微处理器的性能进行了优化。诸如SYSmark和MobileMark等测试均系基于特定计算机系统、硬件、软件、操作系统及功能，上述任何要素的变动都有可能导致测试结果的变化。请参考其他信息及性能测试（包括结合其他产品使用时的运行性能）以对目标产品进行全面评估。
*如欲了解更多信息，请访问：www.intel.com/performance。
