智能手机SoC的“大小核”,正面临新一轮的剧变

最初的 ” 大小核 “CPU,曾经被视作笑话

早在 2013 年的第二季度,三星方面发布了一款名为 Exynos 5410 的芯片。事实上,这也业内首款定位旗舰的八核手机处理器方案。但这款 ” 旗舰八核 “SoC 在当时口碑却并不算好,甚至在许多用户看来,Exynos5410 的实际体验还不如高通同期推出的四核方案,也就是大名鼎鼎的骁龙 800。

为什么会这样?关键就在于 Exynos5410 采用了初代的 ” 大小核 “CPU 设计,其 CPU 部分是由四颗 Cortex-A15 和四颗 Cortex-A7 组成。其中 Cortex-A15 是 ARM 最早的 ” 超大核 ” 设计,虽然理论性能很高,但功耗也相当 ” 爆炸 “,而 Cortex-A7 作为最早的 ” 能效核 “,性能则又不太够用。

再加上三星在这款主控上使用了不成熟的 CPU 调度方案(要么只用大核、要么只能用小核,而且无法单独开启或关闭单个核心),就导致 Exynos 5410 根本无法发挥 ” 八核同开 ” 的性能。它要么处于四个 Cortex-A15 全开、功耗过高的状态,要么就只有四个 Cortex-A7 在工作、性能根本不够用。

相比之下,同期的高通骁龙 600/800 虽然只有四个 CPU 核心,但其四核架构源自 ” 魔改 ” 的 Cortex-A8,在性能与功耗上反而平衡得更好,用户口碑更佳也就不奇怪了。

或许正是因为意识到了彼时自家 ” 超大核 ” 的不靠谱,ARM 先是推出了基于 Cortex-A9 衍生的新 ” 大核 “Cortex-A12。此后他们还给 Cortex-A12 加上了 ” 大小核 ” 功能,使得其能够与 Cortex-A7 搭配组成异构多核设计,并将这个新的 ” 大核 ” 命名为 Cortex-A17。

然而仅仅在几个月后,苹果的 iPhone 5S 发布,整个业界都被新的 64 位移动处理器转移了注意力。于是 ” 末代 32 位大核 “Cortex-A17 也就草草收尾,仅留下了联发科 MT6595T 在魅族 MX4 上大放异彩的身影。

” 大中小 ” 的三丛集架构,如今已成为主流

当然,ARM 并不没有忘记 Cortex-A15 在移动端遭遇的惨剧。所以在此后的很多年里,都没有再在手机上出现 ” 超大核 “CPU 架构,即便是后来的 Cortex-A73、Cortex-A76 等,本质上都只能算是兼顾了能效比的 ” 大核 “。

直到 2021 年的骁龙 888 首发 Cortex-X1、Cortex-A78、Cortex-A55 的全新三从集架构,智能手机 SoC 中的 CPU 设计,才算是重新迎来了 ” 超大核 “。而 ” 超大核 “、” 大核 “、” 小核 ” 这样搭配,也很快在整个业界成为主流。

可能有的朋友这时候会说,不对呀,Cortex-X 系列超大核至今都基本上只有顶级旗舰才能用上,怎么能够叫做 ” 风行 ” 呢?

其实如今在整个市场中,许多中端、中高端的智能手机 SoC 虽然没有用大到 ” 真正的 ” 超大核,但在它们的 CPU 大核里总会有一个核心比其他所有核心的主频更高,有时甚至这个核心还会有额外更大缓存配置。这就是典型用增强版的 ” 大核 “,在一定程度上来 ” 模拟 ” 超大核的做法。

这种做法会带来两个方面的好处,一是可以更好的控制成本、同时拉升芯片的峰值单核(跑分)性能,另一个就是它使得此类 ” 非旗舰 ” 平台也能适用于 ” 三丛集 CPU” 的程序调度优化,因为这样一来,大家就相当于都有了 ” 超大核、大核和小核 “,开发者就不需要考虑旗舰与非旗舰机型之间的调度逻辑差异了。

手机多核设计再生变,新的调整或即将到来

但就在最近这一两年内,此事有可能会变得再次复杂起来。一方面,目前在骁龙 8 Gen2 上高通首创了 “Cortex-X3、Cortex-A715、Cortex-A710、Cortex-A510v2″ 的四丛集架构,不仅混搭了两种不同设计的大核,而且将 ” 超大核、大核、小核 ” 的比例改为了 1:4:3,首次降低了小核的占比。

并且相关爆料显示,下一代的骁龙 8 Gen3 或将完全转向纯 64 位架构,同时进一步将核心比例变更为 “1:5:2″。也就是说,它的小核可能会只剩下 2 个、而大核则进一步增加。这就将会带来两个方面的改变,一是使得骁龙 8 Gen3 的多核性能相比目前的骁龙 8 Gen2 再次增加 20%,其次就是促使开发者在应用适配方面进一步 ” 放弃 ” 小核,更积极的去使用那大核和超大核。

这还没完,日前有消息表明,到了 2024 年,高通方面或将时隔多年再次转向完全自研的 CPU 架构。届时的骁龙 8 Gen4 可能将使用 “2*Phoenix I+6* Phoenix M” 的 CPU 架构,也就是两颗自研超大核加上六颗自研大核,彻底的淘汰小核心。

那么这意味着什么?首先根据现有的爆料,骁龙 8 Gen4 目前的工程版本单核性能比骁龙 8 Gen3 提升了 15%,多核性能更是暴涨 40%。预期最终的量产版本性能极有可能还会更高。所以它或将意味着一次巨大的、飞跃式的体验进步,远远地将届时的 ” 老旗舰机 ” 全部甩在身后。

然而考虑到骁龙 8 Gen4 这样的 CPU 架构,我们还能得到其他的一些信息。那就是在高通的自研 CPU 架构中,无论 ” 超大核 “、还是 ” 大核 ” 都可能有着比 ARM 届时的 ” 公版 ” 架构,在能效比方面的表现优秀得多。因为若非如此,高通想必也不会完全在新的设计里舍弃 ” 小核 “。

但这样一来,一个新的问题也就凸显出来了。一方面,高通这几年连续削减 ” 小核 ” 的比重,势必会影响到部分开发者的优化思路。特别是对于大型手游来说,它们就有极大的概率会更积极的跑在 ” 大核 “、甚至是 ” 超大核 ” 上。

更不要说如果高通未来大范围转向自研架构,那么可以预想的是,他们的竞争对手为了与其一较高下,也有可能会推出 ” 无小核 ” 或者是小核数量较少、大核占比更高的 SoC。

但从另一方面来看,显然不可能指望所有的移动端 SoC 都在 CPU 中淘汰 ” 小核 “,例如智能手表、智能音箱这样的功耗敏感型设备,或是对于那些入门级智能手机来说,它们届时极有可能还是不得不采用以小核心为主的 CPU 设计。

于是乎,可想而知的是,这种 ” 旗舰 ” 与 ” 低端产品 ” 之间的巨大 CPU 架构差异,势必会造成开发者和消费者的困扰。至于届时的情况会是新的 ” 全大核 ” 旗舰 SoC 得不到充分的优化,还是依然以 ” 小核 ” 为主打的设备成为这一轮性能升级的炮灰,暂时就不得而知了。

【本文图片来自网络】

原文链接:http://app.myzaker.com/news/article.php?pk=6422e10db15ec07f673d5624

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