为什么苹果那么快?

转载 Hunter  2015-05-24  阅读 290 次

为什么苹果那么快?

A8处理器是一颗1.4GHz双核CPU加PowerVRGPU,芯片内应该还集成了1GBLPDDR3内存。如果你再看到800万像素摄像头,是不是简直就是一部699/799元人民币性价比安卓机的硬件配置水平?但是为什么那么快?我们来看看。

我先从CPU部分说起,这需要溯源到ARM核心授权问题。

众所周知,ARM架构统治了目前的智能手机处理器市场,但ARM公司本身并不生产芯片。他们研发出新的核心架构和处理器设计方案后,将其授权给其他半导体公司。这些芯片设计制造企业将ARMCPU同GPU图形处理单元、通讯基带单元等组合在一起,以及一同封装的内存颗粒,构成了手机的核心SoC。

当前业界大部分的手机处理器制造企业,都是直接购买ARM已经设计完成的CPU核心知识产权授权(即IPcore,直译过来就是知识产权核心),不做修改的将其放到自己的处理器产品中使用。包括三星、联发科、德州仪器、华为海思等公司使用的CortexA9、A7、A15乃至最新的A57、A53都是这样,无论你手机的处理器由哪家公司制造,其CPU部分的设计都是完全一样的。

实际上,ARM还有一种更为高等级的授权形式,即架构授权。获得架构授权的公司,可以自行设计兼容ARM指令集的处理器核心,只需符合ARM设计的整体架构即可,细节设计可以自行创新。ARM从未公布过架构授权客户名单,据说有15家左右,不过同智能手机市场相关的主要就是三家:苹果、高通、Marvell。而这其中,高通在ARMv732位时代的处理器使用了自行设计的Krait和Scorpion核心,但到了ARMv864位时代已经放弃自主设计,转而使用标准的ARMCortex-A53/A57核心。而Marvell的架构授权继承自收购Intel移动处理器业务的Xscale,已经许久没有新品推出。

于是,自行设计ARM处理器核心,并且大规模使用在智能手机处理器产品中的,就只剩下了苹果一家(NVIDIA未来的Denver是架构授权的自主开发,华为海思最近也宣称获得架构授权自行研发新核心)。苹果的封闭体系使其能够完全按照iPhone、iPad设计上的需求,做到真正的软硬件结合。相信解释到这里已经能说明很多事情了。说句题外话,很多人应该知道苹果和ARM的渊源其实远不止于此。20多年前苹果为自己的NewtonPDA寻找合适处理器,与英国Acorn公司合作,将Acorn的处理器设计部门独立后成立了ARM公司。ARM的三家创始股东就是Acorn、苹果和VLSI。

说回A8,除了发布会上公布的信息寥寥无几:

-20nm制程,尺寸较A7小13%。

-CPU性能比A7提升25%,是第一代iPhone的50倍。

-超过20亿个晶体管。

历史上,苹果公布的这些数字往往还是比较可信的。而发布前泄露的Geekbench跑分数据也印证了这一点。单核1633,多核2920的得分几乎正好就是iPhone5sA71305/2347的1。25倍。所以说,A8几乎可以完全肯定仍然是一颗双核CPU。

iPhone6的运行频率接近1.4GHz,较iPhone5SA7的1.3GHz仅提升了8%。那么显然,25%的提升更多的是来自核心架构的优化。去年的A7是一颗ARMV8架构处理器,核心代号Cyclone,每个核心拥有64KB数据/64KB指令L1缓存,双核心共享1MBL2缓存,全SoC共享4MBL3缓存。以较为理性的猜测,苹果应该不会这么快就完全舍弃Cyclone核心,A8应该是Cyclone的进化版本。而一年之内就在架构设计上实现16%左右性能的进步,苹果的研发团队已经相当强了。

A7的Cyclone与ARM性能最强的CortexA57属于同一档次,已经毫无疑问是目前智能手机市场上单核性能最出色的处理器核心,而高通明年的旗舰64位808/810是2/4个A57加上4个能效比更高的小核心CortexA53。所以,提升25%后的双核A8比多核A57+A53,胜负仍然不好说。

在ARM核心研发上,苹果相比于性能更注重运行效率、节能和发热量,也许理论峰值性能不如目前Android平台上动辄4核、8核的顶级处理器,但其和iOS密切配合,在实际应用中的效果非常出色。这次在iPhone6发布中苹果也提到,Android手机尽管有很高的峰值性能,但在持续运行高负载应用时,由于CPU过热不得不降频,会出现越跑越慢的情况。而A8则可一直保持全速运行,这显然也是架构设计改善的功劳。

再来说GPU。

A7中的GPU是Imagination的4核心PowerVRG6430。根据苹果在iPhone6发布会后更新的iOS开发文档,开发者们面对的iOS硬件设备中,增加了对下一代纹理压缩格式ASTC的支持,因此A8的GPU应当是支持ASTC的PowerVRSeries6XT系列。

Seiries6XT有双核、4核和6核版本。根据苹果发布会上的数据,A8的图形性能是初代iPhone的84倍,而去年A7是56倍,也就是说A8的图形性能比A7提高了50%。如果仍然是4核心,这显然有些疯狂了。因此,在同频率下性能提升50%,A8的GPU应当是Imagination目前的旗舰,6核心的PowerVRSeries6XTGX6650。

(更新:根据iPhone6上市后Chipworks对A8芯片进行的拆解X光检查,GPU部分仅有四核心。因此A8GPU应为GX6450,仅是A7中G6430的升级版,并未增加核心数。如此能有50%性能提升,令人匪夷所思。)

总之,A8相比A7大多是进化而不是革命,显然不会像A6到A7,ARMv7到ARMv8,32bit到64bit的变化明显,但25%CPU50%GPU的提升幅度仍然非常可观(想想IntelCPU、NVIDIAGPU一年时间能提升多少吧)。预计仍然会和往年类似,A8会在跑分上和明年高通的旗舰打个平手,靠实际应用体验保持领先优势。

最后再吐槽两句吧,苹果一向不喜欢宣传硬件规格,让参数党们多了很多奚落的口实。这次发布会后就有很多人说什么苹果走下神坛啊,国产手机很快就要超过了云云。但如果你了解行业,了解苹果产品的软硬件内幕,就会发现这个差距仍然非常巨大。很多人看了老罗和王自如的约架,是不是终于知道了原来国产手机厂商根本不去优化屏幕、不管优化摄像头,供应商给什么就用什么,包括小米也是走的性价比之路。CPU方面当然也是如此,高通甚至连主板都给你设计好了,全部零件代工,那么国产厂商除了充当了组装厂,做了个安卓皮肤主题,还做了什么?

对比一下苹果,他们在自己设计CPU,他们在改进屏幕(doubledomain双域像素以实现广视角,新的滤光片,甚至背光模块厚度也是定制的),他们在改进摄像头(FocusPixel也就是相位侦测对焦CMOS,和M8协处理器联动的镜头光学防抖。至于800w,老罗都说了他也知道800w最好,只是怕被骂不敢)。发布会上一笔带过甚至根本没有提到的地方还有很多,这些细节真的在一点一点制造竞争优势。只能单一的用硬件说话,还有跑分,自己没有一丝的创新的话,真的不会让自己走的太远。

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