为啥iPhone总能默秒全?这才是苹果骄傲的本钱!

智趣狗 电脑爱好者 2018-02-27 09:09产品 标签:苹果 处理器 手机

虽然高通和三星都推出了新一代旗舰处理器(SoC):骁龙845和Exynos 9810,但它们的综合性能却仍然只能勉强与苹果A11 Bionic处理器抗衡。但要知道,A11 Bionic已经问世数月之久,而且它还是一颗6核处理器。问题来了,为啥苹果自家的A系列处理器性能总能超越同期Android手机?它又是凭什么秒杀一众八核甚至十核竞争对手的呢?

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追本溯源 苹果之强并非先天

很多人只看到了今天iPhone在性能上的辉煌,认为它天生骄傲。实际上,早期的iPhone在性能上并没有领先Android阵营多少,(多核性能)甚至还曾一度落后过。

iPhone也曾随波逐流

还记得第一代iPhone带给我们的震撼吗?超大且支持多点触控的3.5英寸电容式触控屏幕、可实现全时连接的2G+Wi-Fi网络、完整的Web体验,简直可以吊打当年的塞班和Windows Mobile系统的任何对手。要知道,当年塞班手机清一色还都需要用按键操作,Windows Mobile手机也需要触控笔才能谈得上体验。

那么,当时的iPhone性能很强吗?

的确很强,iPhone搭载了来自三星旗下的S5L8900处理器,并集成PowerVR MBX-Lite GPU模块。这款芯片基于ARM11架构设计,拥有412MHz的主频,再加上128MB内存,堪称无敌配置。可惜,苹果第二代iPhone 3G选择了原地踏步,它的硬件规格不变,只是加入了对新兴3G网络的支持,App Store的诞生则改写了智能手机的玩法。

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同一时间,谷歌推出了Android系统,以HTC G1为代表的竞争对手在第一时间就实现了配置上的反超:搭载高通MSM7201处理器,集成Adreno 130 GPU,内置更大的192MB内存。也就是从这个时期开始,iPhone和Android手机间的军备竞赛正式拉开了序幕。

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2009年,iPhone 3GS携代号为“蜂鸟”的三星S5PC110处理器来袭,这颗芯片首次尝鲜AMR最新的Cortex-A8架构,600MHz的主频,再加上PowerVR SGX535 GPU和256GB内存的组合,将智能手机的流畅度发挥到了极致。另一方面,在App Store中还涌现出了无数好玩的iOS独占游戏,至此iPhone游戏多、更流畅,就成为了果粉抵制Android手机的绝佳理由。

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那么,Android阵营是如何回击的呢?摩托罗拉推出的Milestone搭载德州仪器OMAP3430处理器,同样集成PowerVR SGX535 GPU并内置256MB内存;HTC从G2开始改用高通MSM7200A处理器,集成Adreno 200 GPU,内置288MB内存。也就是从这个时期开始,让玩家们认识到手机GPU和系统优化的重要性,因为HTC G2玩游戏没有Milestone快,而Milestone又不如iPhone 3GS。

开启自研CPU之路

面对Android阵营咄咄逼人的进攻态势,苹果做出了一个重要决定:通过自主研发CPU,逐渐摆脱来自三星芯片方面的依赖。于是,从iPhone 4开始,苹果A系列处理器终于正式与我们见面了。

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iPhone 4搭载Apple A4处理器,它基于ARM官方Cortex-A8架构设计,我们可以将它看做是三星S5PC110的定制版;从iPhone 4s的Apple A5开始,苹果A系列处理器跨入了双核时代,由Cortex-A9同步双核心架构组成,基本与同期Android阵营高端手机的规格持平。

步入2012年后,NVIDIA、三星和高通纷纷祭出了四核处理器,而苹果却不愿意盲目追随市场潮流,打算坚持既有产品设计原则的态度。

为了不让双核战四核输的太难看,苹果从Apple A6开始,才算进入了真正意义上的自研CPU之路上。因为,Apple A6不再使用ARM公版的Cortex-A系列架构,而是改用苹果基于ARMv7s指令集自主研发的“Swift”架构核心。

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苹果自研的架构有多强?我们不妨参考一下它与同期Android阵营标杆三星Galaxy S的跑分对比,从Apple A6开始苹果处理器总能在单核性能上保持绝对的优势,只是受制于核心数量偏少以及核心调度策略(同一时间点上只有高性能核心或低功耗核心运行)上的先天缺陷,导致苹果A系列处理器在多核性能上就很难与同期的对手拉开差距

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但是,这已经足够说明问题了。

苹果从Apple A6开始,在核心数量少、内存容量低的绝对劣势下,却能在CPU跑分层面保持一定的优势,可见ARM官方Cortex-A架构并没有挖掘出ARMv7/ARMv8指令集的全部潜力,而这就给了芯片厂商自研架构核心的空间。到了Apple  A11 Bionic时代,更是成就了苹果处理器秒天秒地的威望,成为了一个似乎无法战胜的存在。

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苹果为何钟情于自研

智能手机是一种极为精密的电子设备,它的PCB主板是一个整体,除了处理器芯片外还要涉及到其它器件的布局和走线。

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此时,如果直接使用高通或三星的处理器,就必须按照对方的芯片规格设计PCB,一旦芯片厂的下一代产品发生较大变化,苹果方面也会因此而产生不必要的重新设计的成本。

另一方面,苹果从很早以前就发现,现在根本就没有厂商在做自己所需要的处理器,苹果需要比竞品更强的性能,计划通过追求深度无序的执行和广泛的问题宽度来走向ARM不曾走过之路

于是,在Android旗下品牌多在依赖高通提供的处理器时,苹果就展开了各种收购和组建自己工程师团队之旅,最终在Apple A4上引入了以早前收购为基础而开发出的专用芯片组和控制器。

正如前文所述,Apple A6是苹果自研处理器道路上的关键节点,它虽然使用了ARM指令集但却不再沿用现成的公版设计。凭借着资本优势,苹果在2013年发布了全球首款64位智能手机芯片Apple A7,同时还衍生出了配备更强大图形处理性能的X变种型号(应用在iPad身上)。到了A10 Fusion时代,苹果正式迈入了四核时代,在全新动态电压频率调节模式和性能控制器的帮之下,可更有针对性对核心负载进行智能管理,比如做到让某些核心完全关闭,能耗管控能力远超Android阵营芯片。

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苹果的自研野望

不要以为苹果只专注于手机处理器的研发,第一代Apple Watch所搭载的也是苹果自主研发的Apple S1,一颗针对可穿戴设备量身设计的超微型芯片,随后的Apple Watch 2则升级到了双核心的Apple S2,拥有2倍于前辈的图形性能。

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在AirPods无线耳机身上,我们还看到了革命性的超低功耗Apple W1芯片,它解决了普通蓝牙耳机的断续情况,还可提供更好的音质和更低的功耗。

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总之,通过A系列处理器的研发经验积累,苹果已经奠定好了为旗下产品自主设计硬件“垂直整合”战略的基础

从Apple A11 Bionic开始,苹果更是抛弃了最紧密合作伙伴 Imagination Technologies,开始定制自主的GPU架构,一旦取得重大的技术突破,苹果自研的GPU无论是芯片面积还是性能,都能比之前Imagination Technologies提供的GPU内核更适合Apple A系列SoC整体芯片的结构设计。

此外,苹果还展开了自主研发调制解调器的计划,从而摆脱高通和英特尔的掣肘。可以说,苹果未来的野望就是将整个SoC内全部模块的主动权都收集到自己手中,在恰当的时机甚至会将它们应用在Mac系列的PC领域,打通Mac OS和iOS系统之间的兼容壁垒,届时我们使用PC的习惯也将因此而产生质变

那么,苹果之外的芯片厂商如何应对来自Apple A系处理器的挑战呢?感兴趣的童鞋不妨关注智趣狗明天的推送哦。