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苹果 A12X 处理器相当于什么样的桌面级 CPU(和GPU)呢?

2018-11-06数码

先说结论

关于 Apple A12X 的 GPU 性能,我的观点是:

  • 虽然 GFXBench 给出的测试成绩很夸张,A12X GPU 距离 XBOX ONE S GPU ( GCN 2.0 12CU + 32M eSRAM ) 和 GTX1050 ( GP107 2GPC / 6SM ) 应当还是存在一定差距。但是,挤干水分之后, A12X GPU > GP108 是既成事实 ,即:A12X GPU 强于 GT1030 ,对 MX150 更是巨大领先 。
  • 水果宣称 A12X 搭载 " 7 核 GPU " ,根据其性能在 GT1030 和 GTX1050 之间的事实,料想水果自研 GPU 单个 cluster 的性能大致相当于 2/3 个 Pascal SM 或 3/2 个 GCN 2.0 CU ,更严格一些说,是 2/9 个 Pascal GPC 或 1/9 个 GCN 2.0 Shader Engine 。从设计上来说, A12X GPU 完全称得上 PC 级别的 GPU ,对标的正是 N/A 两家 。
  • A12X GPU 的功耗目前还不得而知,猜测和 A10X 差距不大。那么,由于 A12X GPU 性能大幅超过 GP108 ( 即使 30W 版本的 GP108 ) ,这个情况在事实上已经超出了制程红利所能解释的范围。可以认为, 至少在 <20W 的 Mobile GPU 领域,水果自研 GPU 的能效领先业界了
  • 拓展到整个 SoC 来说,水果和高通正在走两条路:前者把传统 PC ( WIN10 / macOS ) 上的应用逐渐" 迁移 "到 iOS 平台 ( 换句话说,软件为硬件定制 ) ,后者则是通过与微软合作搞二进制翻译器,将自家产品线" 延伸 "到传统 PC 领域 ( 硬件为软件服务 ) ,未来业界的格局会因此被重塑。
  • 更新关于能效的看法

  • 靠"降频降压"得来的能效高?
  • 电压、频率和性能之间不是线性的关系,各种制程工艺和芯片架构都有其理想的区间,能效高说明在上述几个参数间取得了比较好的 trade-off 。水果自研 GPU 面向的不是 GTX1080 这种 >100W TDP 的场景,用 A12X 的设定来估计其 GPU 频率提到 GHz 以上时的性能和功耗,或者拿 GTX1080 降压降频来类比 A12X GPU 的能效,我觉得都不太恰当。
  • die 面积、晶体管数量与性能的关系?
  • 这两个关系其实分别指的是"单位面积性能"和"单位晶体管性能",和本回答中说的"能效" ( 每瓦特性能 ) 是不同的概念。如果谈到上述两方面,我的确会认为 A12X GPU 的优势没那么大。换种思路,正因为水果在定价、制程和行业主导权上有优势,才不用在 die 面积方面顾虑太多 ( 成本、良率 ) 。作为结果,市场看到的是 iPhone / iPad 越来越贵了,有多少来自于成本的转嫁则不得而知 —— 水果开创了不好的先河,但无奈的是水果就是开了这种先河。

    Apple A12X 对 Intel 和高通的影响

    现在这个时间点,最尴尬的是 Intel 和高通。

  • 对于 Intel
  • 看看 MacBook Air 2018 ( Intel UHD617 ) 在图表中的位置,水果不会默许这种"倒挂"持续下去,那么 2019 年 Intel 就能拿出让水果满意的东西了吗?我想并不能。根据之前爆料,Intel Gen11 GPU 似乎是 [16EUs per slice] 的设计 ( 12月13日更新:应该是 16EUs per slice ,GT2 配置 four slices = 64EUs ) ,Gen11 GT2 相比 Gen9 GT2 一下子增加了 167% ( 链接:Gen9 的架构分析 ) ,推想 Ice Lake GT2 的性能还是不如 A12X 。Intel 的确有雄心勃勃的独立 GPU 计划,但水果未必有等到 2020 年之后的耐心了。我的观点是: 如果 水果打算把 ARM 和 iOS "搬"到自家笔记本上,那么 MacBook Air 这种轻量化的办公本可能率先付诸实践,而 2019~2020 年或许就是时机了 ( 12月13日更新:现在 Gen11 回了一口血,ARM-based MacBook 可能还需时日 ) 。
  • 对于高通
  • 图表中骁龙 835 只有 8.5fps ,几乎排在最后;骁龙 845 未列出,应该和 A11 GPU 相仿;骁龙 8150 ( 855 ) 情况不明;而高通将要推出的适用于 WIN10 笔记本/平板的 3GHz 骁龙,面对 A12X 想必也是凶多吉少。那么,如果届时消费者将 iPad Pro 和骁龙 WIN10 作对比 ( 后者未必拉开巨大价格差距,注意此处指未来要出的 3GHz 版骁龙,定价显然高于现在的骁龙 835/845 产品 ) ,前者有水果拿钱砸来的定制版软件,后者只能靠二进制翻译器来受罪,这种反差高通不好受却无能为力。我的看法是:高通不会也没打算拿出来媲美 A12X 的产品,骁龙的 WIN10 之路前景黯淡,甚至可以说是毫无希望。

    有必要指出,上面对 Intel 有一些悲观了。未来几年,PC 的生产力优势仍然存在,ARM+iOS 取代 x86+PC ( WIN10 / macOS ) 依旧是个天方夜谭 ( 即便水果强推 ) 。但是,我想用比尔·盖茨的原话作为总结:

    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

    别有一番情趣,不是吗?

    以下为相关测试数据

    自制图片,来源 GFXBench ,仅供参考 ,水果机型可能有 15% 水分

    根据 GFXBench 于 11 月 8 日更新的 A12X GPU 的测试结果 ( 链接是 Aztec Ruins High Tier Offscreen 项目 ) ,A12X GPU 跑到了 45.3fps ( 在图表的第 6 页 ) 。下面将 A12 GPU 、A10X GPU 、GP107/108 等方面的数据拿进来:

  • A12X 相比 A10X 在 GPU 上的领先幅度,超出了水果所宣称的 100%
  • 在 Aztec High 项目里,A12X 的性能是 A10X 的 251.7% ;在 Aztec Normal 项目里,这一比例是 225.6% ;在 Car Chase 项目里,是 219.7% 。以上结果均超出了水果宣称的两倍,这应该与 CPU 大核 Hurricane -> Vortex 以及缓存 / 内存带宽方面的进步有关。
  • A12X GFXBench 测试结果的波动明显小于 A12 ,和 A10X 基本相当
  • 在 Aztec High 项目里,A12 成绩的中位数 ( 18.1 ) 只有最大值 ( 28.0 ) 的 64.6% ,而 A12X 是88.6% ;在 Aztec Normal 项目里,A12 的这一比例是 64.0% ,A12X 是 80.8% ;在 Car Chase 项目里,A12 是 68.0% ,A12X 则是 79.0% 。A10X 和 A12X 则基本相当。有理由认为 A12X 的功耗 ( 尤其是 GPU 部分的功耗 ) 和 A10X 差别不大,A12 受到散热条件以及电源策略的限制,降频明显。
  • 与 PC 级 GPU 比较,A12X GPU 的性能位于 GT1030 与 GTX1050 之间
  • 以 Aztec High 为例,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 。根据以上客观数据,A12X 大幅度领先 GP108 ( GT1030 / MX150 ) 和 GM107 ( GTX960M ) ,甚至逼近 GP107 ( GTX1050 ) 。当然,测试本身是否客观就是另一个话题了。我认为还是能挤出一些水分来的,不至于这么夸张。

    ( 更新:站在 API 的角度,我这里测试 Vulkan 相比 D3D11 的领先大概是 15% 。 挤掉这 15% 的水分后 ,A12X GPU 性能基本位于 GT1030 与 GTX1050 之间,与开头的判断一致 )

    2018年11月16日更新

    一个多小时前 ANANDTECH 放出了有关 Huawei Mate 20 系列的评测,其中 GPU 测试部分有给出主流 SoC 的能效,如下所示 ( 单位 fps per watt ) :

    来源 ANANDTECH

    从中能看出 A12 GPU 相对于安卓全体的巨大优势,其能效的领先幅度已经超越了 7nm FinFET 制程的贡献。另附一张包含有骁龙 845 的测试结果:

    顺带一提,Kirin 980 在 7nm FinFET 加持下的性能稳定性还是不错的

    2018年12月13日更新

    Architecture Day 2018 的信息量相当大,其中 Gen 10 GPU 和之前猜测一致 ( 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,看看有没有机会逆袭一下

    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

    根据刚刚放出的 Snapdragon 855 QRD 的评测,这款 2019 年旗舰 SoC 在 CPU 部分的能效领先于业界,比起两年前广受好评的 835 可以说是有过之而无不及;而 GPU 部分的性能提升与官方宣称相仿,Peak 不太好看,依靠更低的功耗来做到更好的 Sustained Performance :

    同为 7nm FinFET 制程,骁龙 855 与 Apple A12 在能效上基本位于第一梯队,略微有落后