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ARM在新架构性能上吹牛了?真相是……
2018-06-02 15:28:51  出处:三易生活  作者:咕咕 编辑:刘艺   点击可以复制本篇文章的标题和链接

一提到当前的旗舰手机处理器,大家首先都会想到高通骁龙、三星Exynos、华为海思——不过,如果你对相关“行业内幕”有所了解,应该就会知道它们其实都是基于同一个“源头”:英国的ARM(安谋)公司开发的Cortex系列处理器方案。

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具体来说,大家喜闻乐见的骁龙845 CPU部分就是基于ARM Cortex-A75和A55架构“改修”而来,上代的骁龙835 CPU本质上是ARM Cortex-A73的“变体”;而华为麒麟960、970等,更是原封不动地买来了公版的ARM CPU和GPU设计,就算是这三家中“原创度”最高的三星,旗舰芯片Exynos 9810的大核心是自己原创的,但是小核心也是ARM的公版Cortex-A55无误……

当然,对于消费者来说,这种芯片厂和手机企业“集体抱大腿”的行为,其实并不能算是坏事。因为大家都基于相同的基础架构,使用相同的处理器指令集,这当然就大大地简化了新产品的开发流程,也大大地简化了软件开发者进行适配的难度。可以说,正是得益于ARM在移动设备处理器的统治地位,才使得我们每年都能有新设备可用,整个手机业界才能心无旁骛地开发新技术、新产品、“新旗舰”~

ARM在新架构性能上吹牛了?真相是……

明白了这个道理,就不难理解当ARM于近日官宣“下一代旗舰CPU” Cortex-A76的时候,几乎是吸引了全行业关注的理由了。

ARM说,新核心性能秒杀老旗舰,可是……

在ARM的官方宣传资料里,Cortex-A76被描述为一种“完全从零打造的全新架构”,它主打高性能体验,旨在取代近两年的Cortex-A73、A75两代大核心。

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对于Cortex-A76的性能,ARM官方资料提供了对比数据:Cortex-A76相比于“上上代”的Cortex-A73,整数性能提升了90%,浮点性能提升了150%,而综合起来的性能增幅也有80%。如果是和上一代的Cortex-A75相比,那么综合性能提升幅度也高达35%。

同时,ARM还说,由于指令集层面上的改进,Cortex-A76运行“机器学习应用”时的性能最高可以提升400%,而在能效比上,新架构也有着高达40%的改进……

是不是觉得“很好很强大”,别急,让我们来做个简单的算术:

在ARM的官方对比资料中,最新款的Cortex-A76测试平台使用了目前尚未量产的7nm制程,运行在3GHz频率下;而惨遭秒杀的“前前代”Cortex-A73则是基于现有的10nm制程,主频仅有2.45GHz,同样被拿来对比的Cortex-A75主频也是只跑到了2.8GHz——换言之,所谓“80%的性能提升”,其实并非同频率下测得,并不能完全反应架构革新带来的执行效率增加。

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因此,假设官方资料中的Cortex-A73性能指标为100(参考值),则可以算出,在相同频率下,全新的A76架构同频性能相比两代之前的A73,实际的提升程度是(180/3)/(100/2.45)-100%=47.02%;而如果和当下的A75架构相比,则实际同频性能提升则仅有(180/3)/(145/2.8)-100%=15.9%……一言以蔽之:只考虑架构上的改变的话,全新的Cortex-A76其实并没有比现有的Cortex-A75强很多。

主频提升换来的性能涨幅,其实不怎么靠谱

有的朋友看到这里,可能已经在思考着明年是否有必要换新机了。不过,当然也会朋友提出:没错,照这样算,新架构的效能提升是不大,可是它频率高了不少啊!即使IPC(每时钟周期性能)不怎么增长,但直接提高主频,难道不是会带来更高的最终性能么?

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笔者承认,同频性能不提升的情况下,直接拉升新处理器的主频,的确也是一种行之有效的性能提升办法。这方面典型的例子就是台式电脑上的英特尔酷睿i7 7700K与6700K之间的提升——英特尔自家都承认,7700K的同频性能相比6700K完全没变化。但是靠着高了10%的主频,7700K的实际性能就是比6700K高了10%。

但是请注意,那是在台式PC上的情况——在台式PC上,CPU的功耗、散热调节都十分宽裕,完全可以一直维持在设计的最高频率上。可是手机、或者说移动计算平台的情况与台式PC是完全不同的。

ARM在新架构性能上吹牛了?真相是……

在手机上,不管是多“旗舰”的SoC芯片,其在工作的绝大部分时间里都根本达不到标称的最高主频——2.8GHz的骁龙845,即便是在运行3DMARK这样的高负载跑分软件时,最高也只有2.3GHz的主频记录。更不要说3GHz的“Cortex-A76”了——就算用上了7nm制程,其真正在手机里,也绝不可能一直运行在3GHz下。换句话说,当这种性能“打折扣”的时候,它的实际体验会不会比前代旗舰们有明显的差异,其实就很难说了。

或许,ARM从一开始就“另有打算”

如果说,ARM Cortex-A76架构“借助”高频率实现的性能提升,在实际的手机产品上或许并不会带来明显的消费者感受改善的话,那是否意味着ARM“吹牛”过度了呢?

ARM在新架构性能上吹牛了?真相是……

可以这么说,但也存在着另外一种情况:如果,Cortex-A76的假想消费级平台并不只是手机呢?如果ARM一开始就打算将它用在笔记本、甚至是台式PC里,那么在充足的供电和散热加持下,八核心3GHz的全新旗舰,就真的能够长时间“火力全开”,发挥自己的全部性能了。

“非常巧”的是,就在ARM官宣Cortex-A76架构的同一天,有外媒曝光了高通全新的骁龙1000系列处理器——它的设计功耗高达6.5W,和英特尔的酷睿m系列相当,最重要的是,它的确就是专门针对未来笔记本平台打造的全新产品线。

ARM在新架构性能上吹牛了?真相是……

考虑到ARM处理器原本就相比x86架构有着更高的能效比,因此从理论上来说,同为6.5W功耗,高通骁龙1000的性能有望超过英特尔最低端的酷睿产品线,带来更好的超轻薄笔记本体验。同时,如果活用“降频省电”的做法,它也不是不可能被塞进手机,做出类似当今任天堂Switch游戏机那样的“二合一”形态产品。

在手机里降频降耗,足以撑起旗舰机所需的性能等级,而插入相应的底座之后,“火力全开”化身为PC级的计算中心——或许,这才是ARM此次Cortex-A76架构的真正意义和商业价值所在。

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