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[手機資訊] 轉載:Apple A7處理器是怎樣用雙核擊敗八核的

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發表於 2013-9-25 03:43:03 | 顯示全部樓層 |閱讀模式

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  隨著 Apple 在iPhone 5s上祭出“業界首枚64bit手機處理器”,果粉們似乎找到了新一輪嘲諷Android的武器:Anandtech等權威媒體測試表明,運行頻率僅 1.3GHz的雙核A7處理器,性能堪比 Android 手機中的四核Cortex A15處理器。“Android就知道拼硬件,四核八核做出來,還不如我家 Apple 雙核快,丟臉不丟臉?”

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  實測:雙核秒殺四核/八核

  好吧嚴肅一點,讓我們先把得意洋洋的果粉放到一邊。事實上A7處理器“以雙核戰翻四核”這個近乎於神話的結果本來也很有趣,這是否是 Apple 遠遠拋開業 界設計水平的佐証呢?要知道在如今的處理器設計中,在同樣的功耗前提下即便是差距大如英特爾 vs ARM,也幾乎不可能做到一個核心對抗對方兩個核心,更別說是ARM陣營的內部鬥爭了。

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A7處理器兼容下一代ARMv8 64bit指令集,核心架構由 Apple 自行設計

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跑 Google Octance Java這種單線程性能需求強勁的代碼,iPhone 5s把幾乎所有 Android 手機都轟成了渣

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運行Sunspider Javascript測試程式時也獲得了類似結果,GS4大概只有iPhone 5s一半的性能

  誠然,Apple A7是一枚設計優秀64bit的處理器,64bit帶來的額外寄存器資源如果優化得當,應用程式可獲得近乎翻倍的性能提升,但即使在現有的32位環境中,iPhone 5s表現依然搶眼, Apple 是如何做到這點的?

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應用程式64位化之後,往往會帶來一些不可思議的性能提升,圖中iPhone 5s運行64位AES加密時性能較32位提升了825%

  要解答這個問題,我們必須梳理一個思維盲區:直到現在,唯性能論者的潛意識里,各家廠商的處理器核心都是差不多的,因此超過一倍的性能差距往往會讓人覺得不可思議。但問題是:不同處理器的核心架構真的差不多嗎?或者我們換個問法:熊的力氣超過人類兩倍,這有什麼奇怪的嗎?

  誰的功勞?

  以拆機聞名的Chipworks日前公佈了A7處理器的核心分析圖,這個問題總算得到了明確的答案。由於A7採用的是 Samsung 28nm HKMG LP工藝,為了更好的對比,我們找來 Samsung 自家的Exynos 5410,兩枚處理器的核心X射線透視圖如下:

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  顯而易見, Apple A7的CPU雖然是雙核設計,但是它消耗掉的芯片面積(或者說晶體管數量)與四核Cortex A15幾乎相等。考慮到核心數量的設計只是邏輯層面的差異,半導體芯片運算能力的本質來源依然還是晶體管數,這也就意味著, Apple A7最終表現出與四核心 Cortex A15等同的性能是應該的,而不是不可思議的。

   Apple A7處理器單個核心的面積就接近兩個標準的ARM Cortex A15處理核心,因此A7的單線程性能比Cortex A15強完全正常。同時,由於邏輯核心只有兩個,A7的多線程性能比四個Cortex A15弱也是情理之中。

  總體來看,Apple A7的設計對於晶體管的利用率反而低於Cortex A15,綜合單線程和多線程的性能,A7在使用了相同晶體管的前提下並沒有實現同等的性能,當然這也是正常的,大而少的設計本身就存在難以避免的浪費。

  設計思路的差異

  實際上, Apple A7處理器選擇的是消耗Cortex A15兩倍的資源,去實現一個單線程好於Cortex A15 50%-70%的設計。這樣的選擇是基於IOS系統的需要──iOS是一個對於後台任務限制很嚴格的系統,同時也是一個高度私有化、高度優化的封閉體系,在這樣的體系里 Apple 認為單線程性能更加重要一些,因此作出了這樣的選擇。

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  而Android是一個允許後台程式隨意執行和切換的開放系統,在這樣的系統下對於並行度的需求要明顯高過IOS,所以Android走上了多核心 之路,而IOS堅持大核心戰略。這樣不同的需求決定了不同的設計風格,自然也導致了在不同的測試條件下擁有不一樣的表現,而這一切本質上都是正常的:在相 同的半導體工藝環境下,沒有任何人用更少的代價實現了更多的性能,這一切只是取捨。

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  那麼,誰的設計更先進,或者說代表了誰的思路更正確?要回答這個問題,你可以假想自己是一個建築設計師。你手頭有100噸混凝土,你是用它去造兩間80平米的大客廳,還是用它去造10個20平米的小居室?答案當然是“取決於要求”。

  如果是土豪拿來當家庭影院,顯然你要把房間造得大一點;如果你要將房子出租給大學生,房間自然是小一些、多一些為妙。嗯,現在我是甲方,我命令你在這兩個設計中選擇一個更“高級”,更“先進”,或者更“正確”的進行設計,你的答案是啥?


 樓主| 發表於 2013-9-25 03:45:42 | 顯示全部樓層
其實… 而家呢個分別,係o係32 bit既情況下,如果過多2個月,o係64 bit既情況下比,相差會更加大
篇文解釋得好好,Apple之所以快咁多、性能強咁多,由一開始既思維上面已經決定左
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發表於 2013-9-25 03:53:29 | 顯示全部樓層
雞虫大支 發表於 2013-9-25 03:45
其實… 而家呢個分別,係o係32 bit既情況下,如果過多2個月,o係64 bit既情況下比,相差會更加大
篇文解釋得好好,Apple之所以快咁多、性能強咁多,由一開始既思維上面已經決定左

即係要有 ios 咁既配合先可以咁快 ?
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發表於 2013-9-25 04:16:22 | 顯示全部樓層
very interesting concepts
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 樓主| 發表於 2013-9-25 04:29:31 | 顯示全部樓層
張家輝 發表於 2013-9-25 03:53
即係要有 ios 咁既配合先可以咁快 ?

夾埋個 iOS 7 係會快d
但今次 iPhone 5S 唔關事,未計 iOS 7 已經快一倍
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發表於 2013-9-25 09:50:20 | 顯示全部樓層
hmm... 64bit optimization? Like windows 7 64bit runs more faster than winxp on the same machine? heehee
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發表於 2013-9-25 10:18:40 | 顯示全部樓層
回復 雞虫大支 #1 的帖子

即係話要D軟野撑.

補充內容 (2013-9-25 10:52):
家陣5S俾咗?RAM呀.
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發表於 2013-9-25 11:32:50 | 顯示全部樓層
回復 雞虫大支 #2 的帖子

觀乎PC由32升到64嘅指令,效能提升唔大,用户亦不應抱太大期望.再者5S原來只配1戟RAM.
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發表於 2013-9-25 14:05:28 | 顯示全部樓層
very interesting information, thanks for the info sharing
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 樓主| 發表於 2013-9-25 15:45:55 | 顯示全部樓層
首石頭 發表於 2013-9-25 11:32
回復 雞虫大支 #2 的帖子

觀乎PC由32升到64嘅指令,效能提升唔大,用户亦不應抱太大期望.再者5S原來只配1戟RAM.

係呀,因為iOS唔係點洗行ram,所以1gb夠做
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發表於 2013-9-25 16:03:30 | 顯示全部樓層
回復 雞虫大支 #10 的帖子

咁要存取海量data時點算,既然係敢,64bit咪攞黎搞既嘥電又冇乜實質功能.
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 樓主| 發表於 2013-9-25 16:18:11 | 顯示全部樓層
首石頭 發表於 2013-9-25 16:05
回復 雞虫大支 #10 的帖子

咁要存取海量data時點算,既然係敢,64bit咪攞黎搞既嘥電又冇乜實質功能.


ok,我慢慢解你聽
iOS 唔同 Andriod:
1)Andriod係後台會勁多唔同既apps/programme係度行,主要係俾google同唔同既開發商收集用家既數據。所以Andriod要行好多ram。正正因為呢個原因,Andriod機幾多ram都好啦,都係有lag time,touch screen反應都係唔夠 iOS 快。亦都因為係咁,呢個解釋左點解 iOS 比 Andriod 安全性高。

2)iOS 無乜background app,所以要求既ram好低(如果用家唔jailbreak,基本上512mb ram都用唔哂)。因為 iOS 唔俾開發商收集用家數據,所以係大家行app o個陣,幾乎所有資源都俾哂落某「一個」app度,所以根本就唔洗ram,主力用cpu,所以點解 iOS 無lag time、順同埋反應快。仲有,因為佢少ram,加上apple而家行 64 bit,連埋 M7 既威力,用電極少,所以就算得1500 mAh 佢既用電時間都比好多Andriod機長。

咁樣解釋你會唔會明d?
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發表於 2013-9-25 16:21:01 | 顯示全部樓層
回復 雞虫大支 #13 的帖子

內裡乾坤.謝喇.
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 樓主| 發表於 2013-9-25 16:22:19 | 顯示全部樓層
首石頭 發表於 2013-9-25 16:21
回復 雞虫大支 #13 的帖子

內裡乾坤.謝喇.

唔洗多謝,最緊要解釋到俾大家知
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發表於 2013-9-25 16:28:42 | 顯示全部樓層
回復 雞虫大支 #15 的帖子

都係一句.
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發表於 2013-9-25 16:29:47 | 顯示全部樓層
回復 雞虫大支 #13 的帖子

現在明白晒!
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發表於 2013-9-25 22:04:24 | 顯示全部樓層
so informative: thanks
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發表於 2013-9-25 22:24:50 | 顯示全部樓層
本帖最後由 foureyesboy 於 2013-9-25 22:48 編輯
首石頭 發表於 2013-9-25 11:32
回復 雞虫大支 #2 的帖子

觀乎PC由32升到64嘅指令,效能提升唔大,用户亦不應抱太大期望.再者5S原來只配1戟RAM.


贊同,而且 apps 方面相信好多都會等到舊的 iPhone 都 obsoleted 先會出 64-bit 版,馬上出 64-bit 版 apps 的可能不多。

而且,睇返 32-bit vs 64-bit 個比較表,嗰D都係 encryption 嘅 algorithm,試問又有幾多 apps 係只做 encryption?事實上,普通 program logic 情況下,64-bit 同 32-bit 效能冇咁明顯。
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 樓主| 發表於 2013-9-25 23:01:51 | 顯示全部樓層
foureyesboy 發表於 2013-9-25 22:24
贊同,而且 apps 方面相信好多都會等到舊的 iPhone 都 obsoleted 先會出 64-bit 版,馬上出 64-bit 版 ap ...

係,但係今次個比較係o個32bit既情況下比較既
如果第日有多d app、配件支援64 bit,到時就要再比較多次
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發表於 2013-9-26 10:01:35 | 顯示全部樓層
回復 foureyesboy #18 的帖子

所以先前才估佢係噱頭.唔係踩佢,只不過今期佢部5S確實強差人意~做個勢,熱炒下啫.
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