说说三星的“真假八核”处理器
农步祥 于 2013.11.06 04:58:39 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.08/109

用于Galaxy S4 i9500和魅族MX3上的三星Exynos 5410处理器,主处理器部分由4个1.8GHz Cortex-A15核心加4核1.2GHz Cortex-A7组成,自然称其为8核处理器[Octa]。纠结于iPhone 5S和i9500之间的普通消费者往往被这个“八心八箭CPU”给吸引了,八核当然比双核强!但也有说5410是假8核,三星做为选择有利的一方自然懒得对其中的误导进行科普。这颗处理器的核心究竟是如何工作的?我们也会尝试解释出现这种奇特架构的处理器的原因。

  • 在科普前,首先要从ARM自身谈起,随着市场对低成本应用处理器的需求越来越大,也给了ARM向服务器等专业级性能领域发展的大好机会,2011年,ARM就公布了基于ARMv7A的高性能Cortex-A15处理器架构,具备了乱序超标量流水线和最大4MB的低延迟2级缓存等高级处理器特性,同时还支持服务器领域常用的硬件虚拟化和大内存扩展能力。通过基于NVIDIA Tegra 4处理器的小米MI3手机体验中,其处理器单核性能已媲美同频率的英特尔酷睿架构的X86赛扬级处理器,足以胜任普通的桌面级应用,服务器系统管理员们自然也挡不住物美价廉的ARM诱惑了。

    制造商=PHASE;型号=P45+;焦距=80毫米;光圈=F22.0;感光度=ISO100;曝光时间=1347/336749秒;日期=2011.10.15 15:19:43

    但手机平板不同于服务器,电池容量始终是非常有限的,Cortex-A15架构虽然先进,但高主频和较大的处理器核心面积导致满负载功耗居高不下,首次尝鲜A15处理器量产的三星就因为步子迈得太大扯着了蛋。在32nm制程下,1.7GHz双核Exynos5250在Google Nexus 10平板上TDP功耗居然高达5W,甚至超过了当时的英特尔Atom。在诺基亚将20万伏电压天打雷劈无线秒充技术从实验室带入现实生活之前,消费者和手机厂商只能苦逼地计较着不是完蛋就是即将完蛋的系统剩余电量。

    各处理器厂商也在努力控制能耗平衡,例如Terga 4的“4+1”核心模式或是苹果的M7运动处理器。而ARM官方则在推广被称为big.LITTLE大小核的模式。Exynos 5410正是采用了big.LITTLE设计。

    在ARM的官方资料中,big.LITTLE处理器的负载架构有CPU迁移和任务迁移两种不同的模式。CPU迁移的工作原理是当系统检测到某个CPU正在以最大频率运行但仍需要更高的性能,则将工作负载移至“更大”的CPU[A15]。一旦工作负载减少,就可以将其移回到一个“更小”的 CPU[A7],由于Cortex-A7核心面积仅为Cortex-A15的1/5,应付简单的任务相对要比A15省电许多,但CPU迁移的缺点则是A7和A15核心无法同时工作。而Exynos 5410的big.LITTLE架构正是采用了CPU迁移方式,因此在单位时间内最多仅能四个核心同时工作,并不是名副其实的“8核处理器”。

  • 不过这个缺点已被ARM的工程师们解决:big.LITTLE的任务迁移模式,与仅移动负载核心不同,任务迁移会将工作整体迁移到高性能核心,而此时小核心依然接受并进行新的任务处理,所有核心可同时工作。因此任务迁移相比CPU迁移更能充分压榨ARM处理器的性能。三星新推出的大屏手机Galaxy Note3所使用的正是这种改进型大小核的Exynos 5420处理器,其8个处理器核心可同时工作。

    和“字库门”不同,我们对于三星设计制造高性能处理器是持肯定和支持态度的,Exynos 5410的4+4核结构算不上什么缺陷,消费者不必在意所谓的真假8核,两者处理器部分的性能差异对日常应用体验的影响几乎可以忽略不计,在同样的28nm制程下8核全开的功耗自然更高。更值得关注的倒是两者图形单元的变化。Exynos 5410的GPU是PowerVR SGX544MP3,运行频率533MHz。新推出的5420则是来自ARM的Mali-T628MP6,其理论性能几乎翻倍,目前NOTE3已经成为三星的新跑分王,与Tegra 4、骁龙800、苹果A7等目前顶级ARM处理器打得难解难分。

  • 但遗憾的是,Android平台下除了3D游戏外,很难将这种性能优势转化为主流WEB应用平台的体验。即使是落后的Tegra 3处理器,在系统操作和日常应用中微软Surface RT的流畅体验依然远好于现在的顶级Android系统平板和手机。而Android系统下只能依靠大幅度提升CPU运算性能弥补GPU使用率不足的问题,不仅核心性能要求高,系统的多任务设计还需要更多的处理器核心数量分担工作,给消费者最直观的印象反就是手机平板变得更发烧更费电了。这也是为何苹果只需要把双核做好,Android系统的低效反而成了这些“八心八箭”处理器在手机平台生存和发展的最大理由。甚至部分手机厂商为了“看上去”流畅和减轻处理器负担而将图形渲染偷工减料。而这一切似乎都是Google的错?谷歌声称在未来几周内即将推送的Android 4.4更新将大幅度提升系统效率,但真实表现还需观察。