智能电视:不可忽视的CPU之乱

2012-05-22 12:57:35来源: 投影时代
    当电视不再是电视,电脑不再是电脑:人们用电脑欣赏各家卫视的连续剧,更在用电视上网聊QQ,在淘宝上网购……一场PC厂商和TV企业的战争,彩电与电脑功能“混搭”风潮的出现,就已经不可避免!

    2012年年初,中国最大的电脑企业联想,推出了自己的首款智能电视产品。少帅杨元庆更是颇有所指的宣告:智能电视就是PC!与此同时,全球彩电市场份额第一的三星,则宣称2012年智能电视(Smart TV)要占到其彩电出货量的75%!

    智能电视的快速普及已经成为必然:仅以国内市场为例,2010年,智能电视的销量还几乎为零;2011年则超过250万台;2012年更是有望突破800-1000万台的销量。据IDC预计,2011年至2015年,中国智能电视市场年复合增长率将达60%以上;到2015年,90%左右的电视都将成为智能电视,市场容量将达7600万台。



    然而,快速发展的智能TV市场也给消费者带来了诸多的迷惑。据市场研究表明,消费者对智能电视的概念、智能电视的用途、以及对智能电视的选购知识三个方面的认知程度均处于极低的水平。大部分消费者依然将智能电视看成传统产品的“升级和完善”,不能跳出传统彩电的概念桎梏,更不了解智能电视在选购和选择方面与传统产品的差异。

    智能带给彩电产业的新核心

    对于大多数彩电专家而言,智能彩电都是一个革命性的产品!

    传统电视机的功能主要集中在接受电视信号、显示画面和播放声音。彩电企业对应的核心技术则是信号处理、显示技术和音响技术!在智能彩电时代,这些传统技术并没有消失,也没有失去他们昔日的光环,但是智能彩电则必须加入以“IT”和“半导体”技术为核心的一系列“计算机”技术。

    智能彩电的核心技术,由传统彩电的信号处理、显示技术、音响技术的三角形,变成了计算机技术、显示技术、音响技术、信号处理技术的四边形。其中,计算机技术又可以分为:总线、存储、图形计算、数学与逻辑计算、指令集、通信技术、系统软件与应用软件等多个组成部分。其中,起到关键作用的则是执行数学与逻辑计算,各种指令集的最终载体CPU,和面向用户应用的主要界面OS。——二者分别属于半导体技术和计算机软件技术。



    智能电视机的定义是:联网自由计算设备!对于这个概念的理解,消费者可以参考“智能手机”的概念。实际上,智能电视可以被看做是放大版的“智能手机”。

    智能电视至少就有一下的特征:可以自由连接互联网、浏览使用现有互联网的绝大部分信息和功能;可以自由安装卸载程序,包括大型游戏程序,客户可以自由运行任何不侵犯他人权益的计算程序;智能电视还可以通过互联网或者家庭网络与其他的智能设备,例如电脑、手机、平板互联互通、共享数据,甚至共享操作控制;消费者可以自主升级产品的任何软件配置,包括核心的OS系统,以满足未来的多种崭新应用需求。

    而实现智能电视这些崭新特征的技术,与传统彩电的信号处理、显示、音响技术都没有关系,完全取决于崭新的、刚刚加入彩电产品之中的各种“计算机”技术。同时,从选购角度看,智能电视功能的强大与否,先进与否也主要取决于相应计算机技术的组件的水平,尤其是CPU的水平。

    作为智能计算的核心,CPU的好与坏主要关系智能电视应用的一下几个方面:现有应用是否流畅,能否运行大型复杂的计算型应用(例如大型游戏),能否在未来更长的时间内能够从容应对各种不可知的、不可预测的崭新应用(也就是一台智能电视的实际“可用”寿命)!

    由此不难看出,智能电视的核心技术主要体现在一系列的IT和计算机技术上,其中最关键的是CPU的好与坏。CPU的品质不仅关系智能彩电今天的应用效果,更关系到产品未来的应用效果。

智能电视CPU市场的发展
    智能电视的CPU非常重要。但是,仅仅是在一年之前,彩电企业还在为智能电视的CPU路线图而苦恼:选择怎样的CPU直接关系到“智能电视”的生存与发展。CPU也是OS等软件执行的最初载体和依靠,是智能电视真正的核心。

    2010年,智能电视概念初步形成时期,智能电视CPU技术经历了短暂的三足鼎立:ARM、X86、MIPS。

    ARM技术是一种广泛应用的CPU内核技术,主要由ARM(Advanced RISC Machines)公司持有。该公司是苹果、Acorn、VLSI、Technology等公司的合资企业,向全超过30余家半导体公司提供ARM技术的授权开发和应用。2010年,该架构的处理器出货超过60亿片。其中,ARM在32 位RISC 微处理器市场占75 %以上的市场份额,手机处理器90%的市场份额,上网本处理器30%的市场份额,平板电脑处理器70%的市场份。ARM架构的主要特点是高性能、廉价、耗能低,同时拥有全球最广泛的客户支持、应用级开发支持。



ARM核心架构发展路线图

    ARM在嵌入式片上系统上的广泛应用,尤其是在智能手机上的广泛应用,成就了其今天在智能电视领域的几乎垄断地位。

    X86处理器英特尔公司主导的一种处理器架构。此外AMD公司也提供全球广泛应用的X86架构处理器。该架构的产品继续占据了全部个人电脑处理器市场,大部分IT服务器处理器市场,以及很大一部分巨型计算机处理器市场。我国中科院自主研发的龙芯CPU也是X86架构的产品。在早期智能电视市场上,英特尔主要推动凌动等低端处理器在菜单产品上的应用。但是,受到凌动本身性能的影响,其市场效果不佳。其最主要的合作伙伴谷歌公司转向支持ARM架构使得,2011年晚些时候,英特尔已经终止了这一凌动处理器计划。

    X86处理器的特点是计算能力强劲,符合大多数PC应用者的既有习惯,同时OS支持更为友好。X86也面临功耗大、系统设计更复杂的却点:虽然,这些对于彩电产品不构成任何障碍(客厅里的彩电不像电池供电的手机那样在乎系统的小型化和节能,相反地性能更为重要);但是,分析认为X86架构更高的问题则会直接阻止其在彩电市场的应用。不过,放弃凌动智能电视的英特尔,并没有真正放弃X86在电视市场的应用:如果消费者需要强悍的游戏性能,X86将是最好的选择。智能彩电市场上也不乏X86的推崇者。

    MIPS 科技公司(纳斯达克交易代码:MIPS)是全球第二大半导体设计IP(知识产权)公司和全球第一大模拟IP公司。其推出的MIPS架构的CPU产品,在通用方面,MIPS R系列微处理器用于构建SGI的高性能工作站、服务器和超级计算机系统。在嵌入式方面,MIPS K系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一(1999年以前MIPS是世界上用得最多的处理器),其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。



    但是,在智能电视上的应用,MIPS不得不面临一个尴尬的处境:缺乏OS的原生支持——无论是谷歌的安卓、微软的windows,还是苹果IOS,如果要采用MIPS架构的CPU产品,开发者都面临巨大的面向OS的移植开发任务。更为重要的是,三大OS品牌,也不打算增加对MIPS的原生支持,也就是说,使用MIPS架构系统,智能彩电企业都必须自己独立的完成OS与MIPS的匹配工作。——显然这个艰巨任务,是在有ARM和X86两个出色的替代方案的情况下,任何彩电企业都不愿意去做的。因此,2011年三星等已经实质上放弃了MIPS智能彩电项目。

    智能电视发展到2012年,CPU市场已经基本日趋明朗。业内多数产品采用的都是ARM架构的CPU,少数产品采用低端的INTER x86架构的产品。这种技术路线的逐渐明朗,对于智能彩电市场的发展是一件很好的事情:厂商可以放心大胆的生产更多的产品。但是,CPU架构的明朗,对于智能电视市场“问题”依然没有结束,或者只是一个开始。因为市场正在发生巨大的变化。

智能核:“挤牙膏者”和“摩尔定律”的共舞
    经过以上分析不难看出,虽然智能电视依然摆脱不了传统电视机的各种“核心技术”(信号、显示和声音),但是随着“智能”的加入,各种IT科技却成了智能电视最主要的技术组成部分,也成了企业推广智能电视、消费者选购智能电视必须关注的“关键点”。

    对于IT科技产品的属性,智能电视无法回避。这也就导致了智能电视必须面对IT产业的基本技术规律“摩尔定律”!

    “摩尔定律”是由英特尔(Intel)创始人之一戈登•摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。——这被认为是半导体产业,也是计算机产业、智能产业的技术进步速度最“经典”的描述。作为IT产品的“智能电视”电视机自然也必须遵从这一规律:例如2011年智能电视机的CPU以单核心为主,而2012年春季各厂商新品已经全部升级成了双核心产品。



    不过,摩尔定律在电视产业的出现却并没有受到“所有”彩电企业的欢迎——被称为“技术的挤牙膏者”还大有人在!

    2007年,苹果公司推出了第一款手机产品iphone——这家典型的IT企业、电脑公司,摇身一变迅速成为全球最大的通信企业之一。正是在苹果发布iphone的同时,诞生了“技术的挤牙膏者”这个“说法”(当然,对于苹果手机而言,技术的挤牙膏者自然是指当时最大手机企业诺基亚了)。

    “技术的挤牙膏者”,是指那些不是一次性将最好的成熟技术应用于一款产品之上,而是分多次应用、并应用在多款产品之上——这些产品看似都有技术进步、而且各有不同——通过这种方式显著的拉长一系列技术在产品应用中的“生命周期”,并“榨干”每个技术进步的微小环节所能带来的所有“市场利润”。

    这种做法是苹果所不齿的:苹果iphone手机强调将当时所有可应用的先进技术集于一身,为消费者提供一个尽可能“完美的产品”(即便有所瑕疵,也必然是技术上无法解决的问题,属于“上帝咬了一口”的那个部位)。



    “技术的挤牙膏者”充分体现了在非IT产业,技术进步的演进过程——不是向“摩尔定律”那样的革命和更新换代,而是采用“挤牙膏”的方式,榨干每一滴利润。苹果iphone是手机市场通讯产业,挤牙膏思维的终结者——他开创了一个只属于IT精神的完全不同的智能手机时代。

    业内专家预言,在智能电视市场上同样会经历一次这样的革命。例如,最早的平板电视,2004年的时候,能够通过USB接口播放MP3音乐,就可以形成一个新系列的产品,开发商赚上好几年的“额外利润”。而现在的智能电视时代,语音功能、手势功能、聊QQ的功能……哪一个都比播放MP3要复杂,要技术含量高很多,但是却没有哪一个功能能够对单独为彩电企业带来“利润”——他们只不过是智能电视众多可以想象,或者无法设想的海量应用中的一个:沧海一粟、九牛一毛!

    这种变化意味着彩电企业再也不能在技术上“挤牙膏”式的“糊弄”消费者,而必须以革命性的精神向消费者推出最好的平台产品:这个平台产品是否优秀的显著特征只是在于智能电视的那些IT属性——CPU、内存、OS等等。

智能电视:消费者必须知道的那些事
    如果就像杨元庆所说的那样:智能电视就是PC!那么在智能电视的一系列产品参数中,分量最重的无疑就是CPU了!

    目前,智能电视的cpu架构;路线图已经明朗:X86产品和arm产品共从,主流是ARM!

    菜用X86架构的产品,具有一个特点,主要供应者非英特尔就是AMD。两家企业主导X86市场的格局,使得消费者一眼就可以辨别某一个型号的CPU是好是坏,性能究竟如何。——消费者可以再英特尔或者AMD公司的官方网站获得详细的产品介绍和参数说明;更可以在众多的IT门户中获得很多产品性能的对比分析,甚至评测资料!

    但是ARM核心架构却被授权给全球超过30家半导体企业使用:其中有高通、TI、三星这样的大厂,也有众多中小半导体企业。这就使得ARM架构的智能电视“核芯”市场“水深很、很混”,产品优劣差异巨大。这成为了消费者选购智能电视产品最大的“不便”!——然而,智能电视市场绝大多数产品采用的恰恰就是这种“优劣”更难以辨别的ARM架构的芯片。



    智能彩电和智能手机等产品广泛采用的ARM芯片是一个“片上系统”。其复杂程度不亚于最先进的X86架构的cpu。而且,在智能电视这种具有嵌入式设计概念的产品中,CPU还会内部集成用于图形计算的GPU内核,集成总线控制功能、内从控制功能(相当于早期X86架构的南桥和北桥芯片的功能)。这种单一芯片上功能高度集中的特点,使得不同企业的芯片性能的“高下”很难判断。

    另一方面,ARM 公司本身并不靠自有的设计来制造或出售CPU,而是将处理器ARM架构授权给有兴趣的厂家。ARM 提供了多样的授权条款,包括售价与散播性等项目。许多半导体公司持有ARM 授权:Atmel、Broadcom、Cirrus Logic、Freescale、Qualcomm、富士通、英特尔、IBM,英飞凌科技,任天堂,恩智浦半导体、OKI电气工业,三星电子,Sharp,STMicroelectronics,德州仪器和VLSI等许多这些公司均拥有各个不同形式的ARM授权。理论上,这些公司都能生产用于智能电视的ARM芯片。

    在不同公司制造的不同ARM芯片中,“技术”含量并不相同。事实上,不同公司从ARM得到的授权的技术含量已经是不同的。在架构上而言,ARM拥有更低效能的ARM 内核以及更高效能的内核较低方案。以硅芯片制备而言,授权可能基于一颗可整合的内核,也可能基于一颗硬件宏(黑箱)内核。就厂商实力而言,拥有晶片设计能力的企业能够获得“更低价”的授权。同时,拥有商用授权的一些厂商,(例如韩国三星和日本富士通)可以提供更低的授权价格给他们的晶圆厂客户。



    因此,可以得出这样的结论,不同企业制备的ARM芯片的性能差异会非常之大:例如如果授权时ARMv5核心则会拥有最低5级流水,但是新的ARMv6则会拥有8级以上的流水——理论内核吞吐量提升40%:需要注意的是性能完全不同的,不同内核的CPU,主频会很相似,甚至一样。

    目前,智能电视的cpu中,内核上主要使用最新的ARMv7,这些使用ARMv7内核的cpu可能包括ARM  Cortex™-A15 、ARM Cortex-A9的几种版本。此外,在完全相同设计的ARM版本中,还有可能由于采用不同的制程(28纳米、45纳米)而带来功耗和性能上的巨大差异;另一个可能导致性能差异的原因是哪怕同一个内核的ARM cpu(例如ARMv7内核的ARM Cortex-A9)也被分成性能优先、功耗优先等不同的版本——这些方面的差异,普通消费者难以把握,却对产品性能有着致命影响(当然也影响产品的固有成本)。

    了解一款智能电视CPU的好坏至少应该有以下几个方面:内核版本、核心数目、GPU内核、内核架构(最基本的是多核心是同步架构还是异步架构)、缓存结构和大小、纳米制程、开发公司以及同类产品主要用途(是否满足高性能多媒体应用)和主频。

    在这些数据中,主频是普通消费者最关注的(长期关注电脑用的X86 cpu形成的思维惯性),但是确实以上诸多要点中“最不重要”的一个——例如,INTER电脑用的主流cpu(酷睿I3、I5、I7系列)的主频现在都在3.0-3.5G左右,但是高端产品低端产品的差价在一倍,甚至几倍,性能差异也很巨大。其实,CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度,与CPU实际的运算能力并没有直接关系。由于主频并不直接代表运算速度,所以在一定情况下,很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象(inter酷睿I3、I5、I7系列不同产品的差异)。

    此外,CPU的供应者或者使用者还倾向于提供一个叫做IPS的参数:ips是Instructions Per Second的缩写,每秒处理的机器语言指令数。这是衡量CPU速度的一个指标。目前主要用的是MIPS:M是百万的意思;和。像是一个Intel 80386 电脑可以每秒处理3MIPS到5MIPS机器语言指令。不过这个指标的具体含义还与测试方法有关系,进而产生了一系列的演变指标:例如DMIPS——Dhrystone Million Instructions executed Per Second,主要用于测整数计算能力;MFLOPS——Million Floating-point Operations per Second,主要用于测浮点计算能力。

    MIPS,DMIPS和MFLOPS是常用的CPU性能评估标准。不同CPU的同类测试值可以直接比较性能高下,但是不可以跨“测试”比较——那样毫无意义。例如,同一cpu的MIPS和DMIPS测试差异可能达到数千甚至更高的倍数差距(MIPS可能执行的是比DMIPS的整数运算复杂的多的指令)。

    在实际的销售过程中,很多导购员会故意混淆,CPU主频和MIPS,DMIPS、MFLOPS三个测试结果的数值,进而“蒙骗”不知情的消费者——这是目前智能手机、智能电视市场上,CPU营销中常用的“造假”手段。

    对于智能电视而言,CPU是最关键的部件和品质标志性元素。消费者选择的智能电视产品的实际“智慧”水平,绝大部分由CPU决定。一颗好的CPU产品和劣质产品价格也会相差数倍,甚至十倍以上。“以次充好”是商家赚取高额利润的常见方法,消费者必须小心谨慎,方能购买到称心如意的产品。

    在智能电视的选择上,另一个与CPU相关的重要议题是OS:操作系统。操作系统是以后所有程序运行的基础软件界面和平台,也是消费者使用智能电视过程中必须打交道的最重要界面。目前,主流智能电视选择的操作系统是安卓系统:这是由谷歌公司开发的免费的开源的操作系统。此外,苹果的IOS、微软的windows以及各种不同的Linux都可以应用于智能电视之中。

    选择智能电视的时候需要关注智能电视采用的何种操作系统何种版本,同时还需要关注智能电视CPU支持哪些OS系统:也许将来为了兼容更多的应用,消费者需要自行更换OS组件,这就涉及到CPU的兼容能力。例如高通公司的最新智能CPU多数兼容安卓和win8系统,这为使用者提供了更多的“可能性”应用空间。

呼吁智能TV市场的IT精神
    在智能电视市场上,CPU是最需要关注的“核心技术”。如果,拥有一颗强大的CPU,智能电视显然可以完成更多的“高难度应用”。但是,如果一颗“烂货”被安装在您的产品中,即便是简单的高清电影播放,都会发生“卡机”的现象。

    目前消费者能够通过第三方软件了解不同智能核心的性能。例如,windows平台的CPU-z这样的CPU查看工具;或者安卓平台的“安兔兔”这种查看加测试工具,都是可以选择的好帮手。鉴于智能电视安卓平台产品众多,“安兔兔”也将是消费者最长用到的软件了。

    “安兔兔评测”是一个给Android手机、平板进行性能评测、跑分的软件,他同时也可用于兼容的智能电视平台。安兔兔能一键运行完整测试项目,通过“内存性能”、“CPU整数性能”,“CPU浮点性能”、“2D、3D绘图性能”、“数据库IO”、“D卡读、写速度” 8项性能测试,同时还可以查看本机系统的详细信息,包话SD卡容量,CPU型号、频率,系统版本号等多项信息,帮助消费者判断智能产品的实际运行性能。

    在智能平台测试中,除了安兔兔,还有很多的工具可以选择,例如Z-DeviceTest Android、SmartphoneBench、FPC Bench等等,这些都是消费者选购智能机必备的利器。



高通 MSM9680架构图

    虽然消费者可以采用第三方软件,甚至直接运行大量数据、游戏等应用的方法感知智能电视的核心:CPU的实际效能,但是这不能代替品牌企业实际公开的CPU信息。通过了解品牌企业公开的CPU信息,才是消费者判断所选购产品品质的最“正常”途径。然而,可惜的是多数品牌彩电企业对智能电视机的CPU信息却“讳莫如深”。

    现有的国内智能彩电市场,彩电企业还没有摆脱“技术的挤牙膏者”的做派:宣传的主要精力放在个别的一两个功能性进步上;对平台型的基础技术不愿意过多介绍和透漏;不像消费者提供最核心的产品部件,例如CPU的详细信息;同时,部分企业也会采用一部分价格低廉,性能也更为低劣的cpu产品制造部分智能电视机“混乱市场”,榨取利润。

    与我们熟悉的电脑市场,IT产业比较,智能电视产业更加不透明:这种不透明性远远超过了他的近亲市场——智能手机市场。PC电脑企业,卖产品,必然会告诉消费者CPU怎么样、内存怎么样、芯片组怎么样、显卡怎么样。而这样的服务在智能电视市场还不能被“渴望”!

    于这种透明的IT精神的缺失一道出现的是,智能彩电市场含混其词的营销骗局更多:显然这并不是彩电企业的本意,但是缺乏信息透明的做派却使得底层的销售人员可以“含浑其词”,甚至“扭曲事实”——至少,彩电企业、品牌厂商对于这些事件的出现拥有提供便利条件和不加约束两大罪责。

    智能电视显然是一个IT产品:他更像电脑,最被注重的产品指标应该是CPU。但是智能电视产业还没有建立起“遵从摩尔定律”的从业习惯,更没有形成向PC市场那样透明的消费环境。厂商还可以浑水摸鱼的赚取利润,消费者也难以实现“明明白白”的购买愿望。不过,这种现象不会持久,因为向“技术的挤牙膏者”踢门的人总是会出现:就如同2007年杀向手机市场的苹果。因为这里存在着进行商业“革命”的机会和利润缝隙。

    当电视不再是电视,电脑不再是电脑:人们用电脑欣赏各家卫视的连续剧,更在用电视上网聊QQ,在淘宝上网购的时候,所有的彩电企业应该认真思考“智能”两个字可能带来的种种变革了,而不是等到被“削尖了脑袋”想挤进TV市场的IT企业们(联想、苹果)替自己的“屁股”。


关键字:智能电视  CPU之乱

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2012/0522/article_12124.html
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