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為什麽三星Exynos 9810的單核CPU效能比高通驍龍845強這麽多?

2023-11-06數碼

首先,是什麽決定CPU單核效能強與不強?

這裏給個公式:

  • (日常套用的)單核效能 = (純量指令的)IPC x (攝氏90度以內能飈到的平均)主頻
  • 而主頻很大程度上是工藝決定的(也有架構和溫控的因素,實際上很多手機溫控都65度沒到不了90度),而 IPC呢,基本上都是拿面積換 的,給你看個圖。

    你看獵戶座M3的面積能和Kyro 385比麽?前者CPU單核效能強,是因為 9810的大核CPU面積的比驍龍845的大核CPU面積大了三倍多 。前者是20mm^2,後者是6mm^2。

    其次,高通為什麽不做單核高效能+大面積的CPU?

    是因為在半導體領域,面積決定一切,包括效能,包括成本。

    高通把面積都給自己客製的DSP了,hexgon 68x。放在芯片的正中央。除了拍照功能外,這對使用者幾乎「沒直接用處」的東西居然比4個大核CPU加起來的總面積還大(具體面積有多大,可以看上圖!)。 如果不是因為這個讓人「呵呵」的Hexgon DSP,高通大核CPU的單核面積至少x2,效能至少再x1.4 (3500 vs. 2500),也就是說跑分上3500是完全沒問題的

    當然也有人會說高通內建的hexgon可以拍照用啊。我簡直「呵呵」。我認識專門在手機上做美顏的技術團隊,人家拿GPU也一樣可以算,而且通用性更好。而且也廢不了幾個電。

    所以,可以認為,高通這個DSP就是占用了寶貴的原本要分給CPU的面積。不然高通一樣可以變安卓之光。實際上,在64位元ARM V8A加入了全新的SVE向量指令集後,高通這個這個DSP還有沒有存在的必要都是一個疑問。

    而且可以預測,如果這個Hexogon DSP一日不拿掉,高通單核就一日繼續弱雞!!!

    對於一個跨國企業來說,拿掉一個自研的IP core,就等於裁撤很大一個部門,很多時候這根本不是技術問題。尤其對於高通這種山頭文化的跨國企業!

    盡管這種純屬公司戰略失誤導致的擠牙膏,是所有「腦不殘」的使用者們都不想看到的,但實際上如果高通繼續沿用舊的技術路線,那弱CPU的本質是不會改變的。如果再對比2018Q4蘋果手機,我估計Apple A12將以超過5300分,再次重新整理安卓系CPU的恥辱。

    但是,2500分的高通驍龍845,與3700分獵戶座9810,相比較起來,為什麽驍龍845的體驗比獵戶座9810要強很多呢?

    答案就是: 整數跑分+溫控。

    首先要糾正一點的是驍龍845不止2500,其整數效能達到了2700。而Exynos9810也不是3700,其單核整數跑分只有3500。

    記住,只有單核整數效能才和使用者日常使用體驗正相關!那些浮點和向量計算,在大部門時間都排不上用場。具體來說,就是就移動日常套用或移動遊戲套用(如果GPU不是瓶頸的話),其使用者體驗,對單核CPU的整數跑分非常非常非常依賴!

    但是在Geekbencp跑分中,獵戶座9810的單核整數跑分只有3500分,而高通驍龍845的單核整數跑分足足有有2700分。兩者差距並不大 ,在單核整數效能上,9810只比845高了30%!

    而9810單核的功耗就3w了,如果4個核心火力全開的或,估計手機電路板的供電電路都不見得能支持這麽大的功耗輸出,所以,無論是功耗還是溫控, 四核全開的情況下,獵戶座9810的主頻和峰值比,被下降了40~50%

    這30%和40~50%的兩個數據前後一對比。就知道就究竟誰快誰慢了。

    而且 最慘的是,Exynos9810 單核整數跑分3500,還有很大的水分。這個分數是作弊防水的結果

    聽說三星Exynos系列SOC在Geekbench跑分中作弊了,所以跑分才高,是真的嗎?

    首先,要定義什麽叫作弊。我認為在流動通訊器材上,針對跑分軟件設定白名單。然後溫控策略依據這個白名單,進行選擇性降頻。即如果手機發現執行Geekbench就不降頻,而其他APP會降頻,那這就是作弊,

    如果按照這個定義,我認為, 三星Exynos8890、Exynos8895、Exynos9810都作弊了

    三星獵戶座芯片,自8890開始,溫控一直是短板中的短板中的短板!為了測試三星是不是作弊了,我們可以對比Geekbencp和SPECint2006之間的變異數。

    可以上上圖,最右側一列!數值越大,說明Geekbench跑分越是幹貨,即水分越少,即利用溫控白名單的作弊可能性越小(最小值是蘋果)!而凡是功耗大戶,都是這個分值都是沒有達到100%(低於100%),其中,驍龍820、獵戶座全系列都是作弊大戶!!!

    當然X86是最最最幹貨的處理器,而Exyons8895成為了效能縮水大王!!

    而在對單核整數跑分進行修正之後,我們可以繼續對比:

  • 驍龍845: 單核整數:2700。面積,1.5 mm
  • Exynos9810:單核整數,3200。面積,5 mm
  • 獵戶座9810效能只比驍龍845高18%。而面積卻大了3倍多!!而當獵戶座4核心全開的時候,單核效能驟降45%。

  • 即,在日常使用時,Exynos9810單核效能只有驍龍845效能的77%!!!!!!!!! !!!!!!!!!!
  • 所以你當然會感覺獵戶座9810的S9太慢了!所以你們說,獵戶座9810是一款成功的芯片麽?

    所以,結論是什麽?

    安卓之光的思路沒錯,增加單核效能,但是三星半導體的手藝活兒不行 ,這設計結果完全不達標!只能等下一代M4或M5,。

    獵戶座9810中CPU設計的最大失誤在哪兒?

    就是三點:

  • 自研架構的能力不到家,相同工藝下,「效能/面積」連ARM Cortex-A76的一半都沒有,三星M3可是6發CPU,IPC居然只和ARM Coretex-A76這種4發CPU一樣高?
  • 整數效能與浮點效能的配比需要調整,不能是1:1,至少要1 :0.7
  • 功耗太大。導致溫控和供電電路都無法支撐
  • 溫控策略太太太垃圾
  • 實際上,更本質的問題是,移動端該不該搞8核CPU?

    我認為對移動端CPU來說, 2巨核 + 4小核 的CPU安排是最合適的 ,就像蘋果一樣。

    8核?呵呵,這是非常典型的一核有難7核圍觀,完全沒有必要~,對日常體驗來說,最重要的 單核整數效能!單核整數效能!單核整數效能! 重要的事情說三遍!為什麽?

    因為不參與編程的人永遠不知道,多執行緒編程的程式碼生產率有多低。這裏包括調優的難度,甚至是Debug的難度!和單執行緒編程都是無法相比。想必,如果多執行緒編程容易的話,PS4 8核CPU,也不會應為其單核效能低下,而被人詬病了。那些鼓吹軟件編程多執行緒很容易的主兒,可以看看這個貼文:

    所以,指望軟件多執行緒,這不現實。所以, 提升單核整數分值必須和減少核心數量同時的 ,這樣才能滿足功耗、溫控和面積成本的需求。必想三星這搞4個巨核而不是2個巨核的架構,又是為了硬湊8核這個配置的產物,又是產品部門對市場部門進行妥協的結果!

    而像MTK,搞出來的10核。更是辣雞台企的風格。(每次討論到MTK的時候,結論都是「台灣企業」做事風格的代表,10核方案是純辣雞一枚。)

    那麽,未來,對於移動端CPU效能增長,手機廠商能做什麽?

    看圖說話!

    測試軟件(CPU Throttling Test):https:// play.google.com/store/a pps/details?id=skynet.cputhrottlingtest

    上圖這是針對華為麒麟970的測試,實際上,在實際使用中,獵戶座9810和華為麒麟970比,不相上下的辣雞。

    我不是針對誰,但在座的各位旗艦機,都是和上圖一樣的辣雞,統統不出五分鐘必「早泄」。基本上可以認為,市面上的全部旗艦機(遊戲手機除外),其最大的續航效能只有其峰值效能的50%~60%。而罪魁禍首就是散熱。

    手機畢竟不是伺服器,不會24小時都在高負荷運算。一般來說,如果我們對手遊使用者「單次啟動後的遊戲時長」進行統計,那麽90%單次遊戲時長不會超過30分鐘。實際上只需要最佳化散熱器,將散熱效率提高6倍,將峰值效能只有5分鐘提升到30分鐘即可滿足大部份人的使用者體驗,也就是說降頻可以,只是求您晚點降頻。(實際上這也是「黑鯊」這類遊戲手機的最實用的賣點。)

    總之,相信手機廠商在未來,會對自家旗艦手機的散熱方面,有更多的探索。從而解決4000元的旗艦機玩遊戲5分鐘「早泄」後立馬卡成1500塊中端機的情況。

    當然,我相信隨著半導體工藝,未來的ARM處理器效能會越來越強大,最終,會改變整個電腦產業。在這個貼文中,我做了更多預測,可以擴充套件閱讀: