‘Kaiyun·yunkai(中国)官方网站’深度解析苹果A12处理器：性能和能耗比令安卓旗舰SoC汗颜

RAM传输，而这也就意味著苹果此前用于的GPU都不反对RAM传输（喵喵喵？？？），以及RAM传输可以明显提高GPU性能。所谓RAM传输，所指的就是指GPU到RAM的半透明帧缓冲区传输。

据理解，PC末端像NVIDIA和AMD这样的厂商早已应用于这一技术N多年了，即使在内存比特率没减少的情况下，它也能提升GPU的性能。移动SoC的GPU也必须内存传输，这是因为移动SoC的比特率比起桌面级GPU更为受限。Arm的AFBC是移动领域最公开发表谈论的RAM传输方案，高通和Imagination等其他厂商也都有自己的RAM传输技术。相比之下苹果在A12上刚引进这一功能或许太晚了，不过这也意味著A12将借此取得效率和性能上的明显提高。

Vortex核心：大规模内存改良在谈到Vortex核心之前，首先必须理解一下苹果新的SoC的频率。在过去几代中，苹果仍然在急剧提升其大核心的频率，同时也提高了微架构的IPC。下表是A12和A11的频率表格：A11和A12在单大核心装载时的最低频率分别为2380MHz和2500MHz；双大核心装载频率分别为2325MHz和2380MHz。

而在小核心重新加入工作后，A12的大核心频率仍被设计为平稳在2380MHz，而A11则不会更进一步上调至2083MHz。与越发保守的大核心比起，A12的小核心部分则更加贞激进。在只启动一颗小核心时，A11的频率为1694MHz，而A12则为1587MHz；启动两颗和三颗时A11为1587MHz，A12为1562MHz；而在四颗小核心装载时，A11仍能维持在1587MHz，而A12则更进一步降到1538MHz。正如之前所提及的，苹果在A12的内存结构和内存子系统上投放了大量的工作。

返回线性延后图上，我们看见以下针对大核和小核的几乎随机延后的不道德：大核心方面，与A11的Monsoon核心比起，A12的Vortex核心仅有5%频率提高，但L2内存的意味著延后从约11.5ns降到大约8.8ns，降幅高达29％，这意味著Vortex核心的L2内存可以在更加较短的时间内已完成读写访问。小核心方面，A12的Tempest核心与A11的Mistral核心延后展现出相近，但A12在L2分区和电源管理方面又有了相当大的变化，容许采访更大的L2物理区块。这里只展开了64MB队列深度的测试，似乎延后曲线在这个数据集中于并没显得陡峭，但可以显现出内存延后早已有所改善。

当小核心正处于活动状态时，内存控制器DVFS的仅次于频率不会提升，这也是Tempest核心的内存采访不存在较小的差异的原因：当大核心下有低阻抗时，它们的性能不会更佳。A12的分享内存也再次发生了极大的变化，虽然内存比特率比起A11有所减少，但采访延后获得了相当大提高。指令吞吐量和延后由于苹果并没像Arm和三星一样发布其架构设计，为了较为Vortex核心的后端特性，我们测试了A12的指令吞吐量，其中后端的性能由其继续执行单元的数量要求，延后由其设计质量要求。

Vortex核心与Monsoon核心看上去十分相近，整数乘法和浮点乘法的继续执行延后都增加了2个周期，浮点吞吐量则是刷了一倍。从架构的中端和后端来看，Monsoon核心是一次最重要的改版。此前A10处理器的大核心代号为“Hurricane（飓风）”，其解码宽度为6，而Monsoon核心解码宽度减少至7，同时后端的整数ALU单元也从4个减少到了6个。

Monsoon核心和Vortex核心皆有6个整数继续执行单元（还包括2个简单单元）、2个读取/存储单元、2个分支端口和3个浮点/矢量流水线，这样优渥的后端继续执行单元规模相比之下多达三星M3和Arm将要发售的Cortex A76。事实上，如果没非典型的分享端口情况的话，几乎可以说道苹果的微架构在后端单元方面相比之下多达其他任何处理器架构，还包括桌面CPU。

CPU性能2倍于安卓旗舰SPEC2006是一个最重要的基准测试软件，它与其他测试软件的区别在于所处置的数据集更大更加简单。虽然GeekBench 4早已沦为行业中的热门，但它的测试项目较小，工作阻抗也较重。

因此用于SPEC2006作为基准测试更加有代表性，它可以充份展出微架构的更好细节，特别是在内存子系统性能方面。性能测试在一个风扇较好的环境中展开，可以确保在1~2小时内原始运营测试套件会经常出现问题。在左侧轴上，条形图回应等价工作阻抗下的电能消耗情况，就越宽的条形意味著消耗的电能就越多。

条形上的文字标示表明的是消耗电能的明确数值（单位为焦），以及测试期间的平均值功耗（单位为瓦）。在大多数工作阻抗下，A12的大核心频率比A11低5％，但实质上频率并不是失灵的，因而在SPECint2006中，A12的展现出平均值比A11好24％。其中增幅大于的是456.hmmer和464.h264ref这两项测试，这也是SPECint2006套件中沦为瓶颈最少的测试。

由于A12架构方面或许没确实的根本性变化，小幅快速增长主要得益于更高的频率以及内存结构的改良。而在445.gobmk测试项上A12的改良则十分大，比起A11增幅为27％。这项测试的阻抗特征是存储地址事件中的瓶颈以及分支错误预测。429.mcf、471.omnetpp、473.Astar、483.xalancbmk以及部分403.gcc测试项对内存子系统很脆弱，A12在这几项上获得了30％~42％平均的性能提高，似乎新的内存结构和内存子系统在这方面获得了相当大的效益。

在能耗比方面，A12比起A11平均值提高了12%，但必须留意的是，这里的能耗比指的是最低性能时的功耗减少了12％，而A12展示出性能比起A11提升了24%，两个SoC的性能功耗曲线早已大不相同。不过，尽管7nm制程可以减少能耗，但在性能提高幅度仅次于的基准测试中，A12的功耗比起A11不降反升，平均功率从3.36瓦减少到了3.64瓦。也就是说，A12花上在提高性能上的功耗，要比7nm制程减少的功耗更加多一些。

接下来是SPECfp2006测试，由于XCode中没Fortran编译器且它不是NDK的一部分，要让它在Android上工作非常复杂，因此我们自由选择C和C++基准测试。SPECfp2006有更加多的内存密集型测试，在7次测试中，只有444.namd、447.dealII和453.povray在内存子系统约将近标准时才不会看见主要的性能重返。这对A12很不利，其在SPECfp的平均值性能增幅为28％，提高仅次于的433.milc一项甚至提高了75％。

某种程度的分析限于于450.soplex，杰出的内存结构和内存性能带给了40%的性能提高。而470.lbm是一项有意思的测试，它展出了苹果的架构与Arm和Samsung比一起有哪些性能优势。

470.lbm的特点最代码中有大量循环，拒绝架构中有更大的指令循环缓冲区来优化这样的工作阻抗，在循环递归中，核心将跨过decode阶段并从缓冲区提供指令。看上去苹果的架构刚好有某种类似于的机制，也有可能是苹果处理器内核的矢量继续执行性能Lbm的热循环大量用于SIMD，而超过3倍的继续执行吞吐量优势最后产生了杰出的性能。

（(公众号：)录：高通的Kryo架构由于独有的设计使骁龙820在这一项上的展现出仍高于最近的安卓阵营处理器。）与SPECint测试类似于，A12在SPECfp测试中的能耗比有显著提高，在所有测试中总能量比A11较低10％。另一方面A12的功耗也有所增加，平均值功耗从3.65瓦下降至4.27瓦，其中433.milc项目的功耗从2.7瓦减至4.2瓦，减少了75％；482.sphinx3项目的功耗则超过了A12所有SPEC测试项中的最大值5.35瓦。

总体而言，苹果在Vortex核心和内存子系统方面的改良，使A12的实际性能比宣传中的还要强劲。与目前最弱的安卓阵营SoC比起，A12无论在性能上还是在能耗比上都有将近2倍的压倒性优势，而如果是在长时间用于条件下A12的优势有可能还不会更大。

这也让我们对今年公布的三星M3 架构有了更佳的理解，即只有当功耗在高效率范围内时，更高的功耗才能带给更高的性能（Exynos 9810的功耗是苹果上代A11的2倍，但其性能却只有A11的一半）。GPU能耗比1.8倍于骁龙845GPU的性能提高是此次A12的仅次于亮点之一，通过 “非常简单的”将GPU从3核扩展为4核，以及引进RAM传输技术，苹果回应A12的GPU性能比起A11提高了50%。在转入基准测试之前必需要告诉的是，在最近两三年里，苹果开始侧重侧重峰值性能而忽略长时间运营时的稳定性能，用于中经常经常出现短路降频造成性能上升。

因此苹果近期GPU的峰值性能和峰值功耗是一个必需注目的大问题。在3DMark物理测试中，iPhone XS和A12比起去年的iPhone X获得了相当大的变革。3DMark物理测试此前仍然对苹果的处理器过于友好关系，这个境遇在A11上才获得了一定的减轻。

A12整体上再度提升了SoC的性能和能耗比，最后在本次测试中比不上了骁龙845。在3DMark测试的图形部分，iPhone XS的持续性比起去年的iPhone X提升了41％，不过一加6更为奔放的功耗和温度容许让其性能依然更胜一筹。

不过就性能峰值而言，iPhone XS在3DMark测试中遇上了大问题，如果测试时手机的温度较为较低，就不会迅速在测试中瓦解。监控表明在低温时处理器的频率很高，平台瞬时峰值功耗平均大约7.5瓦，系统无法获取充足的瞬态电流，不会引发电压上升，甚至损毁GPU。除了3DMARK之外，Kishonti的GFXBench多年来仍然是行业标准，新的Aztec测试给我们带给了有所不同的工作量。

不久前Kishonti公布了GFXBench的5.0版本，这个版本创建在新的图形引擎上运营，并引进了High Tier和Normal Tier模式下的全新测试场景Aztec Ruins。新的测试更为考验着色性能，利用更加简单的效果来特别强调GPU的算术能力。Normal Tier模式下的Aztec Ruins测试拒绝比较较低，iPhone XS的峰值性能相比于去年的iPhone X提高了51％，持续性能则提高了61%，比起一加6则提高了45%。

而在High Tier模式下，iPhone XS的持续性比起iPhone X高达61％，比一加6则高达31％。功耗方面，由于没时间在各种设备上测量Aztec，所以依然倚赖标准的曼哈顿3.1和T-Rex测试数据。在曼哈顿3.1中， iPhone XS的性能比iPhone X高达75％。

这里的改良不仅要得益于减少的核心，还有RAM传输技术减少RAM功耗的功劳。在环境温度22°C时，A12测试曼哈顿3.1时的峰值功耗超过6瓦。但即使在这样的峰值功耗下，A12的效率也多达了所有其他SoC，解释苹果对功耗的掌控是十分有效地的。

在运营测试3分钟后功率回升至合理的3.79瓦，而此时处理器的能耗比仅相比峰值功耗时提高了16%，证明A12的能耗比曲线十分平缓，6瓦的峰值功耗仍在芯片本身的高效率范围之内，至为苹果在芯片设计上的功力之强劲。在T-Rex测试中，iPhone XS的持续性能比起iPhone X提高了61％，而功耗与曼哈顿3.1测试时展现出相近，峰值功耗略高于6瓦，数分钟后降到4W以下，能耗比某种程度提高并不大。那么为什么将近两三年的苹果处理器在峰值性能和持续性能之间不存在如此大的差异呢？实质上这种变化是由于日常GPU应用于场景的变化，以及苹果将GPU用作非3D涉及应用于的加快市场需求。

苹果对API栈的横向构建和严格控制意味著GPU加快沦为现实，而峰值性能是一个最重要指标。苹果大量将GPU用作各种其他用途，例如在应用程序中用于GPU展开照相机图像处理的硬件加速。

这些应用于场景皆为事务性工作阻抗，必须较高的峰值性能以尽早处置已完成。相比之下，过去几年里Android在GPU计算出来方面仍然是一场灾难，这主要鬼没在AOSP中反对OpenCL——这使得供应商对OpenCL的反对十分不完备。

RenderScript由于无法确保性能而未曾取得过于多的注目，Android设备和SoC的碎片化意味著在第三方应用程序基本上无法用于GPU计算出来。归功于新的A12处理器，iPhone XS和XS Max展出了业界领先的性能和效率，并且目前是最佳的游戏移动平台。不过苹果还是应当在手机的热量产于上做到一些功课，iPhone XS一如上代iPhone X一样热量产于过分集中于，十分影响用于体验。

via：Anandtech版权文章，予以许可禁令刊登。下文闻刊登须知。

本文来源：Kaiyun·yunkai(中国)官方网站-www.tzjol.com