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骁龙8 Gen3的多核性能升级,真的没用吗?手机性能过剩论纯属谬谈

2023-12-15手机

导语:

之所以要写这篇文章,是因为经常被问道,说看到网上有人讲手机CPU的多核性能没用——认为日常使用主要靠的是CPU单核性能,问手机处理器是不是真的性能过剩了。

不知道为啥这种谬论会传得这么广,转头想想「手机性能过剩论」又确实传了很多年。为了讲清楚这事,下面就先验证一下手机多核调度的真实情况,后面再进行详细解析。

1,可验证方式

要看手机CPU的实时数据,最简单的方式就是在系统选项中找。假如系统选项没有集成这类子项,则可以去官方应用商店下载。

如上图所示,可以明显看到八个CPU核心之主频是动态调整的(低负载场景);假如这时候打开崩坏三游戏小窗的话,还可以看到多核全部都跑满了(高负载场景)。

既然连日常低负载场景都要用到八颗核心,那多核性能又怎会无用呢?只要峰值能效优秀,那么就可以更省力地完成各种任务,换言之就是更省电。

真正没用的多核性能,应该是那种无脑拉高主频从而大幅增加功耗的「跑分秀」。下面就来看一下,为了提升能效,多核调度经历了怎样的技术演进历程。

2,DSU 的演进

比较久远的多核调度方案是 ARM 的big.LITTLE,经典四大核加四小核的CPU核心配置就是基于这个方案的设计。但是,自从2017年Cortex-A75架构首次引入 DynamIQ 技术后,多核调度就开始迎来了高速发展期。

  • DynamIQ 技术首次引入被所有核心共享的三级缓存,从而简化了大核与小核之间的任务共享,同时还减少了内存延迟,简单来说就是可以提高CPU的整体能效。
  • 此外,通过这个全新技术,DSU(DynamlQ Shared Unit)不仅可以自由控制每颗核心的开启和关闭,还能让每颗核心都跑在自身所需的频率上。最后,其还具备关闭部分三级缓存的机制,从而实现省电运行。

    第二代的 DynamIQ 共享单元被ARM命名为DSU-110,其随 ARMv9 指令集架构一同于2021年发布。

    这代最多支持的核心数从前代之8个增多至12个,同时所支持的三级缓存最大容量也从前代之4MB扩展至16MB。

    ARM宣称DSU-110的总带宽增加了整整五倍!同时还显著提高了单核带宽,并继续优化了三级缓存的漏电问题。

    很快,在2023年ARM又推出了第三代际的DSU-120,这代所支持的核心数继续增大至14个,并将所支持的三级缓存容量翻倍至32MB!继前代剑指桌面端之后这代进一步深入。

    当然常规的优化还是少不了,例如这代通过将逻辑、三级缓存、探听过滤器分割成片(最多8个),与基于双向环形的拓扑结构链接,从而降低了延迟并允许更高的带宽。

    这代还具备多种节能方案,其中最主要的一种就是,三级缓存池的一半或者全部都可以被关闭! 结合其它节能方案,ARM宣称这代在空闲或者低负载期间可将功耗降低三分之二!

    3,大核之崛起

    从上述多核调度共享单元的演进过程可以看出,为了让多核性能往能效更高的方向前进,ARM可谓花费了不少心思。与此同时,ARM的小核架构却越来越拉胯了。

  • 原来,一直都是顺序架构设计的ARM小核,除了性能被苹果的小核吊打之外,在能效表现上也处于被碾压的状态。原因很简单,苹果的小核皆为乱序架构设计——更契合如今移动端的性能需求。
  • ARM的小核连「立身之本」——能效表现都不行了,那岂不是很鸡肋?所以最新的天玑9300就将小核给砍了,以往小核的任务就交给中低频能效表现极佳的A720架构来负责。

    可能这种现状会与很多人的固有印象相悖,毕竟小核能效优秀的印象已经持续了太多年,现在突然就说小核能效不行且大核能效优秀了,一时之间是难以接受的。

    没关系,现在就回想一下当年小核能效优秀的时候,移动端所使用的都是什么核心架构吧,以及当时的日常使用的都是些什么场景。

    如下图所示,为当年麒麟920的PPT,其中详细罗列了在「4+4」大小核架构下,应用运行与CPU占用的关系。表里的A7是小核架构,A15则为大核架构,皆为十年前的古老架构。

    里面涉及到多核深度参与的场景,主要就是3D大游戏、拍照、跑分应用;至于主要由A7小核深度参与的,则主要是鹅系应用、网页浏览、网购应用、导航应用、邮件应用等场景。

    由于这十年来应用膨胀的速度极快,例如以往单纯聊天的鹅系应用,现在都已经成为一站式的超级APP,所以这十年来的内核架构进步其实已被榨得差不多了。 大核大部分情况下还可游刃有余,但性能进步缓慢的小核就直接是不堪重负了。

    另外,现在哪部手机不是后台应用一堆的呢?手机厂家之所以不遗余力地堆运存容量,同时注重应用保活,为的就是适应这种现状——这无疑又为鸡肋的小核平添了多重负担。

    总结:

    随着手机端性能需求的不断膨胀,手机处理器的设计,已经越来越接近桌面端处理器了。例如要适应越来越多的实时多任务场景(例如小窗操作),要应付越来越吃性能的3A大作(例如原神和崩铁)。

    此外,有旗舰级传感器加持之需要超高吞吐量的拍照录像场景,保活机制健全情况下的大型应用高频切换场景,这些都是日常会遇到的高负载场景,对于多核性能的需求只多不少。

    若是低负载场景,那么 DSU 就可通过自由调控每个核心的频率与关闭,以极低功耗处理轻松的任务。此外中负载场景亦无忧,因为大核可以发挥「大马拉小车」的优势 ,快速完成任务从而达到省电的效果。

    至此,多核调度和负载需求既然都讲清楚了,那么「多核无用」与「性能过剩」这两种谬论就应该适可而止了吧?芯片设计并非象牙塔工程,而是匹配市场的商业行为 ,所以存在即合理。

    END

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