iPhone6 A8处理器完全解密:但愿你不要失望...
苹果表面上是一家手机厂商,但这几年已经悄然在移动处理器行业占据了一定的地位,尤其是CPU:A6首次使用自主设计架构Swift,A7首次使用64位ARMv8架构Cyclone。A8又能带来什么惊喜呢?
很可惜,如果你期待又一次革命,那恐怕要失望了。无论CPU还是GPU,A8(和A8有关的幕后事)都只是一次稳健的进步,并不算很激进。
【新工艺、内存】
A8最大的亮点其实是制造工艺,并且创造了多个第一:
它是第一批采用20nm工艺制造的移动处理器之一,也是最重要的一个。
这是苹果第一次使用最先进的半导体工艺(28nm诞生了一年多采用上)。
这是苹果第一次使用非三星工厂代工,当然也是第一次使用台积电代工,而且一下子就抢走了绝大部分产能。
台积电宣称,20nm工艺相比于28nm可使芯片速度提升30%,或者集成度提高90%,或者功耗降低25%,具体如何权衡就看芯片设计了。A8晶体管数量翻了一番,核心面积小了13%,性能……稍后再说。
A8的内存子系统基本没变,只有一些细微的调整。SRAM缓存依然存在,继续同时为CPU、GPU服务(可视为三级缓存),容量还是4MB,而内存控制器还是支持LPDDR3-1600。
经过测试发现,A8的内存带宽比A7略有增加,2-9%的样子,很小,说明来自进一步优化。
更有趣的是内存延迟,1-4MB SRAM缓存区域、6+MB内存区域都降低了大约20ns,但具体如何实现的仍有待考察。
除了CPU、GPU、缓存、内存,A8里还有其他大量的固顶功能模块(或者最多时弹性很有限的DSP),包括音频控制器、USB控制器、视频编解码器、闪存控制器、摄像头ISP等等。具体在芯片的哪个位置、特性如何还不清楚,但至少知道,A8支持H.265格式视频编码,不过目前只会用于FaceTime视频通话。
A8、A7对比
苹果自主处理器历史
【CPU架构:没有革命 仍然惊喜】
两年多过去了,我们对A6、A7 CPU架构仍然知之甚少,苹果始终不肯公布任何技术细节。A8仍是如此,这一次甚至连架构代号都还不知道(以前两代分别是Swift、Cyclone)。
就目前所知,A8 CPU架构设计并没有像A6、A7上那样有着革命性的地方,也就是个增强版的Cyclone,但也并不算是坏事。A7架构已经十分优秀:较宽、较高的IPC设计,延迟很低,可以在很低的频率下取得很高的性能。(Intel酷睿的理念也与此类似)
A7的频率只有1.3GHz,A8也不过区区1.4GHz,但正因为如此,苹果无需在频率上投入太多,就能获得理想的性能,同时保证功耗足够低,这对移动设备来说显然是再理想不过的。
换句话说,苹果在去年就完成了其他芯片厂商明年才有可能做到的。
尽管不用再费力挖掘架构细节,但我们仍然想知道,A8究竟改变了什么。
根据估量,A8 CPU部分面积约12.2平方毫米,相比于A7 17.1平方毫米缩小了29%,也就是说在塞入了更多晶体管后,苹果凭借更新的工艺,反而减小了CPU所占面积。
从测试数据看,A8、A7 CPU的确是如出一辙,很多底层测试中都表现得就像同一颗芯片,只是浮点加法和整数乘法延迟更短了一些,缓冲和分支预测也可能略有不同。
A7只有1个整数乘法单元,需要4个周期执行,A8则只需3个周期,更神奇的是整数乘法性能翻了一番还多,这意味着现在有2个整数乘法单元了。
浮点加法也有很大提升,不过幅度没这么高,执行周期从5个缩短到4个,貌似仍是3个浮点ALU单元。
总体而言,A8、A7的变化有点像是Intel Tick-Tock的后一步,即升级工艺,架构上只是微调增强。
接下来看一些更接近表层的测试。这里使用多年前用于PC系统的SPEC CPU2000,如今移动处理器的档次拿来跑它正合适。
A8的频率高了100MHz,也就是大约7.7%,排除这一因素后,A8的性能仍然明显高于A7,12个子项全部有提升,尤其是MCF、GCC、PerlMmk、GAP的幅度都很高,最高达55%。
再来看Geekbench 3,包括整数、浮点两部分。
仍然普遍有提升,幅度也不错,最高达到了37%,但是加解密差点,排除频率因素后偶尔甚至还有所倒退。
浮点部分更好些,各项提升相对比较均匀。
总体而言,A8 CPU没有再次革命,但凭借架构优化、内存延迟改进、频率提升,仍然有了不小的进步,完成了"A7升级版"的基本任务。
明年,大批的64位ARM处理器将陆续登场,既有公版的A57,也会有非公版的自主设计,苹果将面临严峻的挑战,但相信A8仍然能有自己的立足之地。
虽然四核、六核、八核将大行其道,苹果依然只是个双核,但是已经可以看出,苹果的单线程IPC一直十分优秀,而现在很多工作任务仍然无法很好地支持多核,A8根本不用怕。
当然了,
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