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为什么三星Exynos 9810的单核CPU性能比高通骁龙845强这么多?

2023-11-06数码

首先,是什么决定CPU单核性能强与不强?

这里给个公式:

  • (日常应用的)单核性能 = (标量指令的)IPC x (摄氏90度以内能飚到的平均)主频
  • 而主频很大程度上是工艺决定的(也有架构和温控的因素,实际上很多手机温控都65度没到不了90度),而 IPC呢,基本上都是拿面积换 的,给你看个图。

    你看猎户座M3的面积能和Kyro 385比么?前者CPU单核性能强,是因为 9810的大核CPU面积的比骁龙845的大核CPU面积大了三倍多 。前者是20mm^2,后者是6mm^2。

    其次,高通为什么不做单核高性能+大面积的CPU?

    是因为在半导体领域,面积决定一切,包括性能,包括成本。

    高通把面积都给自己定制的DSP了,hexgon 68x。放在芯片的正中央。除了拍照功能外,这对用户几乎「没直接用处」的东西居然比4个大核CPU加起来的总面积还大(具体面积有多大,可以看上图!)。 如果不是因为这个让人「呵呵」的Hexgon DSP,高通大核CPU的单核面积至少x2,性能至少再x1.4 (3500 vs. 2500),也就是说跑分上3500是完全没问题的

    当然也有人会说高通内置的hexgon可以拍照用啊。我简直「呵呵」。我认识专门在手机上做美颜的技术团队,人家拿GPU也一样可以算,而且通用性更好。而且也废不了几个电。

    所以,可以认为,高通这个DSP就是占用了宝贵的原本要分给CPU的面积。不然高通一样可以变安卓之光。实际上,在64位ARM V8A加入了全新的SVE向量指令集后,高通这个这个DSP还有没有存在的必要都是一个疑问。

    而且可以预测,如果这个Hexogon DSP一日不拿掉,高通单核就一日继续弱鸡!!!

    对于一个跨国企业来说,拿掉一个自研的IP core,就等于裁撤很大一个部门,很多时候这根本不是技术问题。尤其对于高通这种山头文化的跨国企业!

    尽管这种纯属公司战略失误导致的挤牙膏,是所有「脑不残」的用户们都不想看到的,但实际上如果高通继续沿用旧的技术路线,那弱CPU的本质是不会改变的。如果再对比2018Q4苹果手机,我估计Apple A12将以超过5300分,再次刷新安卓系CPU的耻辱。

    但是,2500分的高通骁龙845,与3700分猎户座9810,相比较起来,为什么骁龙845的体验比猎户座9810要强很多呢?

    答案就是: 整数跑分+温控。

    首先要纠正一点的是骁龙845不止2500,其整数性能达到了2700。而Exynos9810也不是3700,其单核整数跑分只有3500。

    记住,只有单核整数性能才和用户日常使用体验正相关!那些浮点和向量计算,在大部门时间都排不上用场。具体来说,就是就移动日常应用或移动游戏应用(如果GPU不是瓶颈的话),其用户体验,对单核CPU的整数跑分非常非常非常依赖!

    但是在Geekbencp跑分中,猎户座9810的单核整数跑分只有3500分,而高通骁龙845的单核整数跑分足足有有2700分。两者差距并不大 ,在单核整数性能上,9810只比845高了30%!

    而9810单核的功耗就3w了,如果4个核心火力全开的或,估计手机电路板的供电电路都不见得能支持这么大的功耗输出,所以,无论是功耗还是温控, 四核全开的情况下,猎户座9810的主频和峰值比,被下降了40~50%

    这30%和40~50%的两个数据前后一对比。就知道就究竟谁快谁慢了。

    而且 最惨的是,Exynos9810 单核整数跑分3500,还有很大的水分。这个分数是作弊防水的结果

    听说三星Exynos系列SOC在Geekbench跑分中作弊了,所以跑分才高,是真的吗?

    首先,要定义什么叫作弊。我认为在移动设备上,针对跑分软件设置白名单。然后温控策略依据这个白名单,进行选择性降频。即如果手机发现运行Geekbench就不降频,而其他APP会降频,那这就是作弊,

    如果按照这个定义,我认为, 三星Exynos8890、Exynos8895、Exynos9810都作弊了

    三星猎户座芯片,自8890开始,温控一直是短板中的短板中的短板!为了测试三星是不是作弊了,我们可以对比Geekbencp和SPECint2006之间的方差。

    可以上上图,最右侧一列!数值越大,说明Geekbench跑分越是干货,即水分越少,即利用温控白名单的作弊可能性越小(最小值是苹果)!而凡是功耗大户,都是这个分值都是没有达到100%(低于100%),其中,骁龙820、猎户座全系列都是作弊大户!!!

    当然X86是最最最干货的处理器,而Exyons8895成为了性能缩水大王!!

    而在对单核整数跑分进行修正之后,我们可以继续对比:

  • 骁龙845: 单核整数:2700。面积,1.5 mm
  • Exynos9810:单核整数,3200。面积,5 mm
  • 猎户座9810性能只比骁龙845高18%。而面积却大了3倍多!!而当猎户座4核心全开的时候,单核性能骤降45%。

  • 即,在日常使用时,Exynos9810单核性能只有骁龙845性能的77%!!!!!!!!! !!!!!!!!!!
  • 所以你当然会感觉猎户座9810的S9太慢了!所以你们说,猎户座9810是一款成功的芯片么?

    所以,结论是什么?

    安卓之光的思路没错,增加单核性能,但是三星半导体的手艺活儿不行 ,这设计结果完全不达标!只能等下一代M4或M5,。

    猎户座9810中CPU设计的最大失误在哪儿?

    就是三点:

  • 自研架构的能力不到家,相同工艺下,「性能/面积」连ARM Cortex-A76的一半都没有,三星M3可是6发CPU,IPC居然只和ARM Coretex-A76这种4发CPU一样高?
  • 整数性能与浮点性能的配比需要调整,不能是1:1,至少要1 :0.7
  • 功耗太大。导致温控和供电电路都无法支撑
  • 温控策略太太太垃圾
  • 实际上,更本质的问题是,移动端该不该搞8核CPU?

    我认为对移动端CPU来说, 2巨核 + 4小核 的CPU安排是最合适的 ,就像苹果一样。

    8核?呵呵,这是非常典型的一核有难7核围观,完全没有必要~,对日常体验来说,最重要的 单核整数性能!单核整数性能!单核整数性能! 重要的事情说三遍!为什么?

    因为不参与编程的人永远不知道,多线程编程的代码生产率有多低。这里包括调优的难度,甚至是Debug的难度!和单线程编程都是无法相比。想必,如果多线程编程容易的话,PS4 8核CPU,也不会应为其单核性能低下,而被人诟病了。那些鼓吹软件编程多线程很容易的主儿,可以看看这个帖子:

    所以,指望软件多线程,这不现实。所以, 提升单核整数分值必须和减少核心数量同时的 ,这样才能满足功耗、温控和面积成本的需求。必想三星这搞4个巨核而不是2个巨核的架构,又是为了硬凑8核这个配置的产物,又是产品部门对市场部门进行妥协的结果!

    而像MTK,搞出来的10核。更是辣鸡台企的风格。(每次讨论到MTK的时候,结论都是「台湾企业」做事风格的代表,10核方案是纯辣鸡一枚。)

    那么,未来,对于移动端CPU性能增长,手机厂商能做什么?

    看图说话!

    测试软件(CPU Throttling Test):https:// play.google.com/store/a pps/details?id=skynet.cputhrottlingtest

    上图这是针对华为麒麟970的测试,实际上,在实际使用中,猎户座9810和华为麒麟970比,不相上下的辣鸡。

    我不是针对谁,但在座的各位旗舰机,都是和上图一样的辣鸡,统统不出五分钟必「早泄」。基本上可以认为,市面上的全部旗舰机(游戏手机除外),其最大的续航性能只有其峰值性能的50%~60%。而罪魁祸首就是散热。

    手机毕竟不是服务器,不会24小时都在高负荷运算。一般来说,如果我们对手游用户「单次启动后的游戏时长」进行统计,那么90%单次游戏时长不会超过30分钟。实际上只需要优化散热器,将散热效率提高6倍,将峰值性能只有5分钟提升到30分钟即可满足大部分人的用户体验,也就是说降频可以,只是求您晚点降频。(实际上这也是「黑鲨」这类游戏手机的最实用的卖点。)

    总之,相信手机厂商在未来,会对自家旗舰手机的散热方面,有更多的探索。从而解决4000元的旗舰机玩游戏5分钟「早泄」后立马卡成1500块中端机的情况。

    当然,我相信随着半导体工艺,未来的ARM处理器性能会越来越强大,最终,会改变整个计算机产业。在这个帖子中,我做了更多预测,可以扩展阅读: