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最初的“大小核”CPU,曾經被視作笑話
早在2013年的第二季度,三星方面發佈了一款名為Exynos 5410的芯片。事實上,這也業內首款定位旗艦的八核手機處理器方案。但這款“旗艦八核”SoC在當時口碑卻並不算好,甚至在許多用戶看來,Exynos5410的實際體驗還不如高通同期推出的四核方案,也就是大名鼎鼎的驍龍800。
為什麼會這樣?關鍵就在於Exynos5410採用了初代的“大小核”CPU設計,其CPU部分是由四顆Cortex-A15和四顆Cortex-A7組成。其中Cortex-A15是ARM最早的“超大核”設計,雖然理論性能很高,但功耗也相當“爆炸”,而Cortex-A7作為最早的“能效核”,性能則又不太夠用。
再加上三星在這款主控上使用了不成熟的CPU調度方案(要麼只用大核、要麼只能用小核,而且無法單獨開啟或關閉單個核心),就導致Exynos 5410根本無法發揮“八核同開”的性能。它要麼處於四個Cortex-A15全開、功耗過高的狀態,要麼就只有四個Cortex-A7在工作、性能根本不夠用。
相比之下,同期的高通驍龍600/800雖然只有四個CPU核心,但其四核架構源自“魔改”的Cortex-A8,在性能與功耗上反而平衡得更好,用戶口碑更佳也就不奇怪了。
或許正是因為意識到了彼時自家“超大核”的不靠譜,ARM先是推出了基於Cortex-A9衍生的新“大核”Cortex-A12。此後他們還給Cortex-A12加上了“大小核”功能,使得其能夠與Cortex-A7搭配組成異構多核設計,並將這個新的“大核”命名為Cortex-A17。
然而僅僅在幾個月後,蘋果的iPhone 5S發佈,整個業界都被新的64位移動處理器轉移了注意力。於是“末代32位大核”Cortex-A17也就草草收尾,僅留下了聯發科MT6595T在魅族MX4上大放異彩的身影。
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“大中小”的三叢集架構,如今已成為主流
當然,ARM並不沒有忘記Cortex-A15在移動端遭遇的慘劇。所以在此後的很多年裡,都沒有再在手機上出現“超大核”CPU架構,即便是後來的Cortex-A73、Cortex-A76等,本質上都只能算是兼顧了能效比的“大核”。
直到2021年的驍龍888首發Cortex-X1、Cortex-A78、Cortex-A55的全新三從集架構,智能手機SoC中的CPU設計,才算是重新迎來了“超大核”。而“超大核”、“大核”、“小核”這樣搭配,也很快在整個業界成為主流。
可能有的朋友這時候會說,不對呀,Cortex-X系列超大核至今都基本上只有頂級旗艦才能用上,怎麼能夠叫做“風行”呢?
其實如今在整個市場中,許多中端、中高端的智能手機SoC雖然沒有用大到“真正的”超大核,但在它們的CPU大核裡總會有一個核心比其他所有核心的主頻更高,有時甚至這個核心還會有額外更大緩存配置。這就是典型用增強版的“大核”,在一定程度上來“模擬”超大核的做法。
這種做法會帶來兩個方面的好處,一是可以更好的控制成本、同時拉昇芯片的峰值單核(跑分)性能,另一個就是它使得此類“非旗艦”平臺也能適用於“三叢集CPU”的程序調度優化,因為這樣一來,大家就相當於都有了“超大核、大核和小核”,開發者就不需要考慮旗艦與非旗艦機型之間的調度邏輯差異了。
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手機多核設計再生變,新的調整或即將到來
但就在最近這一兩年內,此事有可能會變得再次複雜起來。一方面,目前在驍龍8 Gen2上高通首創了“Cortex-X3、Cortex-A715、Cortex-A710、Cortex-A510v2”的四叢集架構,不僅混搭了兩種不同設計的大核,而且將“超大核、大核、小核”的比例改為了1:4:3,首次降低了小核的佔比。
並且相關爆料顯示,下一代的驍龍8 Gen3或將完全轉向純64位架構,同時進一步將核心比例變更為“1:5:2”。也就是說,它的小核可能會只剩下2個、而大核則進一步增加。這就將會帶來兩個方面的改變,一是使得驍龍8 Gen3的多核性能相比目前的驍龍8 Gen2再次增加20%,其次就是促使開發者在應用適配方面進一步“放棄”小核,更積極的去使用那大核和超大核。
這還沒完,日前有消息表明,到了2024年,高通方面或將時隔多年再次轉向完全自研的CPU架構。屆時的驍龍8 Gen4可能將使用“2*Phoenix I+6* Phoenix M”的CPU架構,也就是兩顆自研超大核加上六顆自研大核,徹底的淘汰小核心。
那麼這意味著什麼?首先根據現有的爆料,驍龍8 Gen4目前的工程版本單核性能比驍龍8 Gen3提升了15%,多核性能更是暴漲40%。預期最終的量產版本性能極有可能還會更高。所以它或將意味著一次巨大的、飛躍式的體驗進步,遠遠地將屆時的“老旗艦機”全部甩在身後。
然而考慮到驍龍8 Gen4這樣的CPU架構,我們還能得到其他的一些信息。那就是在高通的自研CPU架構中,無論“超大核”、還是“大核”都可能有著比ARM屆時的“公版”架構,在能效比方面的表現優秀得多。因為若非如此,高通想必也不會完全在新的設計里舍棄“小核”。
但這樣一來,一個新的問題也就凸顯出來了。一方面,高通這幾年連續削減“小核”的比重,勢必會影響到部分開發者的優化思路。特別是對於大型手游來說,它們就有極大的概率會更積極的跑在“大核”、甚至是“超大核”上。
更不要說如果高通未來大範圍轉向自研架構,那麼可以預想的是,他們的競爭對手為了與其一較高下,也有可能會推出“無小核”或者是小核數量較少、大核佔比更高的SoC。
但從另一方面來看,顯然不可能指望所有的移動端SoC都在CPU中淘汰“小核”,例如智能手錶、智能音箱這樣的功耗敏感型設備,或是對於那些入門級智能手機來說,它們屆時極有可能還是不得不採用以小核心為主的CPU設計。
於是乎,可想而知的是,這種“旗艦”與“低端產品”之間的巨大CPU架構差異,勢必會造成開發者和消費者的困擾。至於屆時的情況會是新的“全大核”旗艦SoC得不到充分的優化,還是依然以“小核”為主打的設備成為這一輪性能升級的炮灰,暫時就不得而知了。
第二代驍龍7+解析:全面繼承旗艦設計,背後或大有乾坤
中端機全面“旗艦化”的背後,或許還有深意。