强化&优化 手机处理器的必修课

《电脑爱好者》2016年第19期 2017-04-01 14:54专题 标签:处理器 手机

和笔记本领域由英特尔一家独秀不同,手机领域的“芯片之争”就要热闹许多了。只是,未来一段时间里,手机处理器会将更多精力投入到强化和优化的进程中,更大的革新只有等到来年再看了。

别再提多核无用论了

iPhone一直是“多核无用轮”的坚实拥护者,但iPhone 7却开始反对这种论调了,至少在核心数量总算迈出了一大步。

从领跑者到落后者

自2011年的iPhone 4s武装双核A5以来(图1),随后的iPhone 5/5s和iPhone 6/6s系列都延续了双核传统。与之对应的,则是Android领域永不间断的“核战争”,从2012年首款四核手机(LG Optimus 4X HD)问世以来,六核、八核、十核处理器竞相出炉。可惜,Android阵营的绝大多数多核处理器依旧会被iPhone家族的双核处理器干翻在地,而这一现象也就成为了业内盛传“多核无用论”的最佳素材。

01

iPhone 4s曾经依靠A53成为了多核领跑者,但随后就被更多核心的Android对手所超越了

iPhone 7迎来四核时代

如今,iPhone 7终于正式步入了四核时代,在核心数量上已经追平了Android阵营中那些搭载高通骁龙820的旗舰们。iPhone 7搭载的A10 Fusion四核处理器拥有2个高性能核心和2个高能效核心(图2),它们采用了和ARM big.LITTLE类似的运作机制,既可以单独工作,也可以协同作战。

02

考虑到iPhone一直是智能手机领域的软硬件标杆,此次iPhone 7跨入四核门槛,说明苹果也已经认为多核技术已经足够成熟。这里指的成熟主要表现在3个方面:

1. 为了追求更强的性能,双核架构已经没有优化的空间,四核架构已经成为了必然的选择(图3);

03

四核让A10 Fusion拥有了更为强悍的性能

2. 多核处理器通过类big.LITTLE技术的合理调配(图4),可轻松在高性能和低功耗的模式间切换,更多核心今后只意味更高效率而不是更高功耗;

04

联发科Helio X20十核处理器通过“三丛集”的调度机制,可以合理分配大、中、小三种核心丛的工作,实现性能节能两不耽误。A10 Fusion的大小核机制理论和其类似

3. iOS的APP开发者已经做好了针对多核优化的准备,未来的APP只有在更多核心处理器上才能取得最佳的运行效率。iOS如此,Android的APP自然也不能落后了。

因此,“多核无用论”已经不再适用于当前手机处理器的发展潮流了。或者说,今后将不存在“没有用的x核”,只有“没有优化到位的x核”。这不,就连高通都计划让下一代旗舰骁龙830重回八核阵营,这年头还有谁能阻止更多核心处理器在手机领域的渗透吗?

没有协处理器好尴尬

实际上,无论手机处理器采用的是四核、六核、八核还是十核,哪怕当前的应用环境真的无需所有核心火力全开,但仍有一种额外的核心总是不嫌多余,它就是协处理器。

协处理器虽小尤荣

协处理器最早就是苹果“发明”出来的,并被应用到了iPhone 5s身上。虽然协处理器无法帮助手机提升性能,但它存在与否却对续航时间有着极大的影响(图5)。

05

iPhone 7的协处理器已经从M7升级到了M10,其功效依旧是用于对加速感应器、陀螺仪、指南针和全新气压计等传感器进行7×24小时不间断的检测、统计、再加工,可让你安心进行计步、开启GPS定位等功能而不必担心耗费电力。

需要注意的是,每个处理器厂商对协处理器的叫法略有不同。比如,联发科称Helio X20/X25身上整合了ARM Cortex-M4架构的协处理器芯片;华为将麒麟950/960/650中集成的Cortex-M7架构协处理器取名为i5(图6);高通骁龙处理器将协处理器称为Hexagon DSP或Sensor Hub(图7)。只是无论它们的称呼如何,功能和作用都是一致的:为了省电而贡献力量。

06

 07

协处理器即将普及

曾经,协处理器可以帮助我们判断某款处理器是否符合“旗舰身份”。比如,高通骁龙820有协处理器而骁龙652没有,所以后者就只能屈居主流定位了。如今,协处理器已经不再是顶级处理器的标配,它正逐渐为更多主流级别的处理器所接纳。

比如,高通最新推出的骁龙625,它的性能虽然比不过骁龙650/652这些老大哥,但它却凭借Sensor Hub协处理器,在实际体验上的表现更为理想。比如,华为在麒麟650中也整合了i5协处理器。

总之,今后如果遇到两款处理器性能相近,其他配置规格基本一致的手机时,在处理器中集成了协处理器的型号将更值得选择。

GPU成为重中之重

由于操作系统和软件环境不同,所以iPhone和Android手机在性能上没有太多的可比性。而就Android阵营的产品而言,进一步挖掘GPU性能潜力,就是下半年众多新品的发展策略了。

CPU性能取决于架构

在Android领域,如今公认的第一梯队处理器主要以高通骁龙820、三星Exynos 8890、华为麒麟955、联发科Helio X25为主。有意思的是,虽然骁龙820口碑最好(其实Exynos 8890的综合性能在骁龙820之上,但这颗芯片暂时没能进入国内市场,所以没有太多的讨论价值),但它却在GeekBench 3这类跑分软件的多核测试项目中性能垫底(见表)。

t6

原因含简单,手机处理器的CPU运算性能取决于核心架构、核心数量和主频。骁龙820的Kryo架构和其他对手选用的Cortex A72架构处于同一个档次,所以跑分受核心数量偏少的拖累就在情理之中了。

问题来了,联发科Helio X25凭借着最多的十核心优势,在CPU跑分中的性能领先,但它的综合性能却在上述处理器中属于垫底的存在。最终,别人都能把(搭载它们的)机器卖到2000元甚至更高,但基于联发科X25定制的手机,却抢先跌破了千元大关。

GPU性能决定地位

没错,如今手机处理器的综合地位,主要还是要看GPU性能的表现是否给力(图8)。骁龙820之所以在安兔兔等综合跑分软件中遥遥领先,就是源于它集成的Adreno 530 GPU性能够强。联发科Helio X25和麒麟955的GPU性能较差,则是因为它们仅仅选用了Mali-T880MP4,与三星Exynos 8890集成的Mali-T880MP12相比太过保守(图9)。

08

09

ARM Mali-T880属于目前最高端的GPU之一,它可以集成1~16个运算核心,Mali-T880MP4代表集成4个核心,而Mali-T880MP12则代表集成了12个核心。核心越多,对成本和散热/功耗的要求就越麻烦,所以它也能成为衡量芯片厂商研发实力和产品最终定位的分水岭

火速链接

有关第一梯队手机处理器具体的性能差异,请参考本刊2016年11期《曦力是否够“犀利” 联发科Helio X20/X25解析》这篇文章,或用手机直接扫描二维码查看。

在下半年即将与我们见面的新款手机处理器,都将进一步提升GPU性能作为了发展方向。比如,高通骁龙821虽然依旧集成了Adreno 530 GPU,但却将GPU频率提升到了653MHz,依靠“超频”获得更好的性能表现;

定位主流市场的联发科Helio P20,则将GPU从Helio P10集成的Mali-T860MP2升级到了Mali-T880MP2,并将频率拉升到了900MHz。虽然谈不上太强,但依靠“换芯”终归是拉近了与高通骁龙625等竞品的距离;

华为即将推出的麒麟960,则计划麒麟950/955集成的Mali-T880MP4升级到Mali-T880MP8,性能同样值得期待。

小结

在制程工艺和核心架构没有新的突破之前,今年下班前的手机处理器很难出现“质变”。因此,通过在细节方面的修修补补就成为了它们吸引眼球的关键。正如上文所说,再怎么折腾CPU的性能也就这样了,GPU性能提升的幅度,就将成为考量芯片厂商诚意的所在了。