轉載：Apple A7處理器是怎樣用雙核擊敗八核的

雪茄先生

　　隨著 Apple 在iPhone 5s上祭出“業界首枚64bit手機處理器”，果粉們似乎找到了新一輪嘲諷Android的武器：Anandtech等權威媒體測試表明，運行頻率僅 1.3GHz的雙核A7處理器，性能堪比 Android 手機中的四核Cortex A15處理器。“Android就知道拼硬件，四核八核做出來，還不如我家 Apple 雙核快，丟臉不丟臉？”

　　實測：雙核秒殺四核/八核

　　好吧嚴肅一點，讓我們先把得意洋洋的果粉放到一邊。事實上A7處理器“以雙核戰翻四核”這個近乎於神話的結果本來也很有趣，這是否是 Apple 遠遠拋開業 界設計水平的佐証呢？要知道在如今的處理器設計中，在同樣的功耗前提下即便是差距大如英特爾 vs ARM，也幾乎不可能做到一個核心對抗對方兩個核心，更別說是ARM陣營的內部鬥爭了。

A7處理器兼容下一代ARMv8 64bit指令集，核心架構由 Apple 自行設計

跑 Google Octance Java這種單線程性能需求強勁的代碼，iPhone 5s把幾乎所有 Android 手機都轟成了渣

運行Sunspider Javascript測試程式時也獲得了類似結果，GS4大概只有iPhone 5s一半的性能

　　誠然，Apple A7是一枚設計優秀64bit的處理器，64bit帶來的額外寄存器資源如果優化得當，應用程式可獲得近乎翻倍的性能提升，但即使在現有的32位環境中，iPhone 5s表現依然搶眼， Apple 是如何做到這點的？

應用程式64位化之後，往往會帶來一些不可思議的性能提升，圖中iPhone 5s運行64位AES加密時性能較32位提升了825%

　　要解答這個問題，我們必須梳理一個思維盲區：直到現在，唯性能論者的潛意識里，各家廠商的處理器核心都是差不多的，因此超過一倍的性能差距往往會讓人覺得不可思議。但問題是：不同處理器的核心架構真的差不多嗎？或者我們換個問法：熊的力氣超過人類兩倍，這有什麼奇怪的嗎？

　　誰的功勞？

　　以拆機聞名的Chipworks日前公佈了A7處理器的核心分析圖，這個問題總算得到了明確的答案。由於A7採用的是 Samsung 28nm HKMG LP工藝，為了更好的對比，我們找來 Samsung 自家的Exynos 5410，兩枚處理器的核心X射線透視圖如下：

　　顯而易見， Apple A7的CPU雖然是雙核設計，但是它消耗掉的芯片面積(或者說晶體管數量)與四核Cortex A15幾乎相等。考慮到核心數量的設計只是邏輯層面的差異，半導體芯片運算能力的本質來源依然還是晶體管數，這也就意味著， Apple A7最終表現出與四核心 Cortex A15等同的性能是應該的，而不是不可思議的。

　　 Apple A7處理器單個核心的面積就接近兩個標準的ARM Cortex A15處理核心，因此A7的單線程性能比Cortex A15強完全正常。同時，由於邏輯核心只有兩個，A7的多線程性能比四個Cortex A15弱也是情理之中。

　　總體來看，Apple A7的設計對於晶體管的利用率反而低於Cortex A15，綜合單線程和多線程的性能，A7在使用了相同晶體管的前提下並沒有實現同等的性能，當然這也是正常的，大而少的設計本身就存在難以避免的浪費。

　　設計思路的差異

　　實際上， Apple A7處理器選擇的是消耗Cortex A15兩倍的資源，去實現一個單線程好於Cortex A15 50%-70%的設計。這樣的選擇是基於IOS系統的需要──iOS是一個對於後台任務限制很嚴格的系統，同時也是一個高度私有化、高度優化的封閉體系，在這樣的體系里 Apple 認為單線程性能更加重要一些，因此作出了這樣的選擇。

　　而Android是一個允許後台程式隨意執行和切換的開放系統，在這樣的系統下對於並行度的需求要明顯高過IOS，所以Android走上了多核心 之路，而IOS堅持大核心戰略。這樣不同的需求決定了不同的設計風格，自然也導致了在不同的測試條件下擁有不一樣的表現，而這一切本質上都是正常的：在相 同的半導體工藝環境下，沒有任何人用更少的代價實現了更多的性能，這一切只是取捨。

　　那麼，誰的設計更先進，或者說代表了誰的思路更正確？要回答這個問題，你可以假想自己是一個建築設計師。你手頭有100噸混凝土，你是用它去造兩間80平米的大客廳，還是用它去造10個20平米的小居室？答案當然是“取決於要求”。

　　如果是土豪拿來當家庭影院，顯然你要把房間造得大一點；如果你要將房子出租給大學生，房間自然是小一些、多一些為妙。嗯，現在我是甲方，我命令你在這兩個設計中選擇一個更“高級”，更“先進”，或者更“正確”的進行設計，你的答案是啥？

雪茄先生

其實… 而家呢個分別，係o係32 bit既情況下，如果過多2個月，o係64 bit既情況下比，相差會更加大
篇文解釋得好好，Apple之所以快咁多、性能強咁多，由一開始既思維上面已經決定左

張家輝

雞虫大支 發表於 2013-9-25 03:45
其實… 而家呢個分別，係o係32 bit既情況下，如果過多2個月，o係64 bit既情況下比，相差會更加大
篇文解釋得好好，Apple之所以快咁多、性能強咁多，由一開始既思維上面已經決定左

即係要有 ios 咁既配合先可以咁快 ?

Narhhy

very interesting concepts

雪茄先生

張家輝 發表於 2013-9-25 03:53
即係要有 ios 咁既配合先可以咁快 ?

夾埋個 iOS 7 係會快d
但今次 iPhone 5S 唔關事，未計 iOS 7 已經快一倍

twinkerz

hmm... 64bit optimization? Like windows 7 64bit runs more faster than winxp on the same machine? heehee

首石頭

回復 雞虫大支 #1 的帖子

即係話要D軟野撑.

補充內容 (2013-9-25 10:52):
家陣5S俾咗?RAM呀.

首石頭

回復 雞虫大支 #2 的帖子

觀乎PC由32升到64嘅指令,效能提升唔大,用户亦不應抱太大期望.再者5S原來只配1戟RAM.

ivancww

very interesting information, thanks for the info sharing

雪茄先生

首石頭 發表於 2013-9-25 11:32
回復 雞虫大支 #2 的帖子

觀乎PC由32升到64嘅指令,效能提升唔大,用户亦不應抱太大期望.再者5S原來只配1戟RAM.

係呀，因為iOS唔係點洗行ram，所以1gb夠做

首石頭

回復 雞虫大支 #10 的帖子

咁要存取海量data時點算,既然係敢,64bit咪攞黎搞既嘥電又冇乜實質功能.

雪茄先生

首石頭 發表於 2013-9-25 16:05
回復 雞虫大支 #10 的帖子

咁要存取海量data時點算,既然係敢,64bit咪攞黎搞既嘥電又冇乜實質功能.

ok，我慢慢解你聽
iOS 唔同 Andriod：
1）Andriod係後台會勁多唔同既apps/programme係度行，主要係俾google同唔同既開發商收集用家既數據。所以Andriod要行好多ram。正正因為呢個原因，Andriod機幾多ram都好啦，都係有lag time，touch screen反應都係唔夠 iOS 快。亦都因為係咁，呢個解釋左點解 iOS 比 Andriod 安全性高。

2）iOS 無乜background app，所以要求既ram好低（如果用家唔jailbreak，基本上512mb ram都用唔哂）。因為 iOS 唔俾開發商收集用家數據，所以係大家行app o個陣，幾乎所有資源都俾哂落某「一個」app度，所以根本就唔洗ram，主力用cpu，所以點解 iOS 無lag time、順同埋反應快。仲有，因為佢少ram，加上apple而家行 64 bit，連埋 M7 既威力，用電極少，所以就算得1500 mAh 佢既用電時間都比好多Andriod機長。

咁樣解釋你會唔會明d？

首石頭

回復 雞虫大支 #13 的帖子

內裡乾坤.謝喇.

雪茄先生

首石頭 發表於 2013-9-25 16:21
回復 雞虫大支 #13 的帖子

內裡乾坤.謝喇.

唔洗多謝，最緊要解釋到俾大家知

首石頭

回復 雞虫大支 #15 的帖子

都係一句.

ken393

回復 雞虫大支 #13 的帖子

現在明白晒！

kcrc100

so informative: thanks

foureyesboy

首石頭 發表於 2013-9-25 11:32
回復 雞虫大支 #2 的帖子

觀乎PC由32升到64嘅指令,效能提升唔大,用户亦不應抱太大期望.再者5S原來只配1戟RAM.

贊同，而且 apps 方面相信好多都會等到舊的 iPhone 都 obsoleted 先會出 64-bit 版，馬上出 64-bit 版 apps 的可能不多。

而且，睇返 32-bit vs 64-bit 個比較表，嗰D都係 encryption 嘅 algorithm，試問又有幾多 apps 係只做 encryption？事實上，普通 program logic 情況下，64-bit 同 32-bit 效能冇咁明顯。

雪茄先生

foureyesboy 發表於 2013-9-25 22:24
贊同，而且 apps 方面相信好多都會等到舊的 iPhone 都 obsoleted 先會出 64-bit 版，馬上出 64-bit 版 ap ...

係，但係今次個比較係o個32bit既情況下比較既
如果第日有多d app、配件支援64 bit，到時就要再比較多次

首石頭

回復 foureyesboy #18 的帖子

所以先前才估佢係噱頭.唔係踩佢,只不過今期佢部5S確實強差人意~做個勢,熱炒下啫.