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蘋果 A12X 處理器相當於什麽樣的桌面級 CPU(和GPU)呢?

2018-11-06數位

先說結論

關於 Apple A12X 的 GPU 效能,我的觀點是:

  • 雖然 GFXBench 給出的測試成績很誇張,A12X GPU 距離 XBOX ONE S GPU ( GCN 2.0 12CU + 32M eSRAM ) 和 GTX1050 ( GP107 2GPC / 6SM ) 應當還是存在一定差距。但是,擠幹水分之後, A12X GPU > GP108 是既成事實 ,即:A12X GPU 強於 GT1030 ,對 MX150 更是巨大領先 。
  • 水果宣稱 A12X 搭載 " 7 核 GPU " ,根據其效能在 GT1030 和 GTX1050 之間的事實,料想水果自研 GPU 單個 cluster 的效能大致相當於 2/3 個 Pascal SM 或 3/2 個 GCN 2.0 CU ,更嚴格一些說,是 2/9 個 Pascal GPC 或 1/9 個 GCN 2.0 Shader Engine 。從設計上來說, A12X GPU 完全稱得上 PC 級別的 GPU ,對標的正是 N/A 兩家 。
  • A12X GPU 的功耗目前還不得而知,猜測和 A10X 差距不大。那麽,由於 A12X GPU 效能大幅超過 GP108 ( 即使 30W 版本的 GP108 ) ,這個情況在事實上已經超出了制程紅利所能解釋的範圍。可以認為, 至少在 <20W 的 Mobile GPU 領域,水果自研 GPU 的能效領先業界了
  • 拓展到整個 SoC 來說,水果和高通正在走兩條路:前者把傳統 PC ( WIN10 / macOS ) 上的套用逐漸" 遷移 "到 iOS 平台 ( 換句話說,軟體為硬體客製 ) ,後者則是透過與微軟合作搞二進制轉譯器,將自家產品線" 延伸 "到傳統 PC 領域 ( 硬體為軟體服務 ) ,未來業界的格局會因此被重塑。
  • 更新關於能效的看法

  • 靠"降頻降壓"得來的能效高?
  • 電壓、頻率和效能之間不是線性的關系,各種制程工藝和芯片架構都有其理想的區間,能效高說明在上述幾個參數間取得了比較好的 trade-off 。水果自研 GPU 面向的不是 GTX1080 這種 >100W TDP 的場景,用 A12X 的設定來估計其 GPU 頻率提到 GHz 以上時的效能和功耗,或者拿 GTX1080 降壓降頻來類比 A12X GPU 的能效,我覺得都不太恰當。
  • die 面積、晶體管數量與效能的關系?
  • 這兩個關系其實分別指的是"單位面積效能"和"單位晶體管效能",和本回答中說的"能效" ( 每瓦特效能 ) 是不同的概念。如果談到上述兩方面,我的確會認為 A12X GPU 的優勢沒那麽大。換種思路,正因為水果在定價、制程和行業主導權上有優勢,才不用在 die 面積方面顧慮太多 ( 成本、良率 ) 。作為結果,市場看到的是 iPhone / iPad 越來越貴了,有多少來自於成本的轉嫁則不得而知 —— 水果開創了不好的先河,但無奈的是水果就是開了這種先河。

    Apple A12X 對 Intel 和高通的影響

    現在這個時間點,最尷尬的是 Intel 和高通。

  • 對於 Intel
  • 看看 MacBook Air 2018 ( Intel UHD617 ) 在圖表中的位置,水果不會默許這種"倒掛"持續下去,那麽 2019 年 Intel 就能拿出讓水果滿意的東西了嗎?我想並不能。根據之前爆料,Intel Gen11 GPU 似乎是 [16EUs per slice] 的設計 ( 12月13日更新:應該是 16EUs per slice ,GT2 配置 four slices = 64EUs ) ,Gen11 GT2 相比 Gen9 GT2 一下子增加了 167% ( 連結:Gen9 的架構分析 ) ,推想 Ice Lake GT2 的效能還是不如 A12X 。Intel 的確有雄心勃勃的獨立 GPU 計劃,但水果未必有等到 2020 年之後的耐心了。我的觀點是: 如果 水果打算把 ARM 和 iOS "搬"到自家筆記本上,那麽 MacBook Air 這種輕量化的辦公本可能率先付諸實踐,而 2019~2020 年或許就是時機了 ( 12月13日更新:現在 Gen11 回了一口血,ARM-based MacBook 可能還需時日 ) 。
  • 對於高通
  • 圖表中驍龍 835 只有 8.5fps ,幾乎排在最後;驍龍 845 未列出,應該和 A11 GPU 相仿;驍龍 8150 ( 855 ) 情況不明;而高通將要推出的適用於 WIN10 筆記本/平板的 3GHz 驍龍,面對 A12X 想必也是兇多吉少。那麽,如果屆時消費者將 iPad Pro 和驍龍 WIN10 作對比 ( 後者未必拉開巨大價格差距,註意此處指未來要出的 3GHz 版驍龍,定價顯然高於現在的驍龍 835/845 產品 ) ,前者有水果拿錢砸來的客製版軟體,後者只能靠二進制轉譯器來受罪,這種反差高通不好受卻無能為力。我的看法是:高通不會也沒打算拿出來媲美 A12X 的產品,驍龍的 WIN10 之路前景黯淡,甚至可以說是毫無希望。

    有必要指出,上面對 Intel 有一些悲觀了。未來幾年,PC 的生產力優勢仍然存在,ARM+iOS 取代 x86+PC ( WIN10 / macOS ) 依舊是個天方夜譚 ( 即便水果強推 ) 。但是,我想用比爾·蓋茲的原話作為總結:

    We always overestimate the change that will occur in the next two years and underestimate the change that will occur in the next ten .

    -Bill Gates , The Road Ahead

    別有一番情趣,不是嗎?

    以下為相關測試數據

    自制圖片,來源 GFXBench ,僅供參考 ,水果機型可能有 15% 水分

    根據 GFXBench 於 11 月 8 日更新的 A12X GPU 的測試結果 ( 連結是 Aztec Ruins High Tier Offscreen 計畫 ) ,A12X GPU 跑到了 45.3fps ( 在圖表的第 6 頁 ) 。下面將 A12 GPU 、A10X GPU 、GP107/108 等方面的數據拿進來:

  • A12X 相比 A10X 在 GPU 上的領先振幅,超出了水果所宣稱的 100%
  • 在 Aztec High 計畫裏,A12X 的效能是 A10X 的 251.7% ;在 Aztec Normal 計畫裏,這一比例是 225.6% ;在 Car Chase 計畫裏,是 219.7% 。以上結果均超出了水果宣稱的兩倍,這應該與 CPU 大核 Hurricane -> Vortex 以及緩存 / 記憶體頻寬方面的進步有關。
  • A12X GFXBench 測試結果的波動明顯小於 A12 ,和 A10X 基本相當
  • 在 Aztec High 計畫裏,A12 成績的中位數 ( 18.1 ) 只有最大值 ( 28.0 ) 的 64.6% ,而 A12X 是88.6% ;在 Aztec Normal 計畫裏,A12 的這一比例是 64.0% ,A12X 是 80.8% ;在 Car Chase 計畫裏,A12 是 68.0% ,A12X 則是 79.0% 。A10X 和 A12X 則基本相當。有理由認為 A12X 的功耗 ( 尤其是 GPU 部份的功耗 ) 和 A10X 差別不大,A12 受到散熱條件以及電源策略的限制,降頻明顯。
  • 與 PC 級 GPU 比較,A12X GPU 的效能位於 GT1030 與 GTX1050 之間
  • 以 Aztec High 為例,A12 只有 18.1fps ,MX150 是 22.3fps ,GT1030 是 31.0fps ,GTX960M 是 32.6fps ,A12X 是 45.3fps ,GTX1050 是 49.9fps 。根據以上客觀數據,A12X 大振幅領先 GP108 ( GT1030 / MX150 ) 和 GM107 ( GTX960M ) ,甚至逼近 GP107 ( GTX1050 ) 。當然,測試本身是否客觀就是另一個話題了。我認為還是能擠出一些水分來的,不至於這麽誇張。

    ( 更新:站在 API 的角度,我這裏測試 Vulkan 相比 D3D11 的領先大概是 15% 。 擠掉這 15% 的水分後 ,A12X GPU 效能基本位於 GT1030 與 GTX1050 之間,與開頭的判斷一致 )

    2018年11月16日更新

    一個多小時前 ANANDTECH 放出了有關 Huawei Mate 20 系列的評測,其中 GPU 測試部份有給出主流 SoC 的能效,如下所示 ( 單位 fps per watt ) :

    來源 ANANDTECH

    從中能看出 A12 GPU 相對於安卓全體的巨大優勢,其能效的領先振幅已經超越了 7nm FinFET 制程的貢獻。另附一張包含有驍龍 845 的測試結果:

    順帶一提,Kirin 980 在 7nm FinFET 加持下的效能穩定性還是不錯的

    2018年12月13日更新

    Architecture Day 2018 的資訊量相當大,其中 Gen 10 GPU 和之前猜測一致 ( 原文:Intel didn’t even bother to acknowledge Gen10 in its history graph. ) ,而 Gen 11 的 GT2 居然是 64 EUs ,很意外,看看有沒有機會逆襲一下

    According to the roadmaps, Gen11 graphics will be paired with Sunny Cove cores on 10nm sometime in 2019
    GT2 config will have 64 execution units, up from 24 in Gen9.5, which are splited into four slices, with each slice being made of two sub-slices of 8 EUs a piece

    2019年1月15日更新

    根據剛剛放出的 Snapdragon 855 QRD 的評測,這款 2019 年旗艦 SoC 在 CPU 部份的能效領先於業界,比起兩年前廣受好評的 835 可以說是有過之而無不及;而 GPU 部份的效能提升與官方宣稱相仿,Peak 不太好看,依靠更低的功耗來做到更好的 Sustained Performance :

    同為 7nm FinFET 制程,驍龍 855 與 Apple A12 在能效上基本位於第一梯隊,略微有落後