站长之家 - 数码 2015-11-03T07:47:26 +08:00

[多图]iPhone6SA9处理器探秘

这几年,几乎每一代iPhone诞生之后,苹果都会在CPU、GPU处理器方面带来惊喜,进步之大往往令人难以想象,比如今年的iPhone 6S A9,就率先整合了新一代六核GPU PowerVR GT7600。CPU方面,苹果对核心数量极为保守,iPhone仍然坚守双核,iPad才进入到三核,但这并不代表苹果不想进步,因为苹果更关注的是架 构效率。当然,多核是大势所趋,苹果下一步也会调整战略,甚至考虑六核。

A9处理器已经进步到了第三代64位架构,而且每一代都是苹果自主设计的,已经足以让其他芯片厂商汗颜。

苹果A系列处理器频率变化

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【两种工艺之争:不要在意细节】

它还率先采用了台积电16nm、三星14nm联合制造,但也因此造成了两种芯片之间存在一些差异,一度引发很大争议,不过最终看来都在可控范围内,不同样本会有些许不同但完全可以接受。

台积电、三星两个版本的核心面积截然不同,前者有104.5平方毫米,而后者控制在了96平方毫米,差了约9%。

不过,它们的内部结构是一样的,都有相同的CPU、GPU、内存控制器、协处理器等等,只不过在不同的工艺条件下,具体布局、细节略有差异。

说起核心面积,苹果A系列处理器一直控制在100平方毫米上下,不过随着每一代都升级新工艺,也有明显的起伏波动。45nm A5是近来最大的,达到了122平方毫米;20nm A8则是最小的,只有89平方毫米。20多亿个晶体管的A9其实不大不小。

A9内部结构简图

A9内部结构简图

好了,还是来看看我们已经知道的吧(注意都是非官方数字):

最核心的六发射宽度、192指令记录器缓冲都没有变,看来苹果认为这样的64位架构是非常稳妥高效的。

最有趣的是分支预测延迟,从上代的平均16个周期降低到了只有9个,但没有更多架构细节不太好评价。可能是流水线更短了,但至少在分支预测错误的时候,A9的效率大大提高了。

FP/NEON单元、整数单元、载入/存储单元数量都没变,但是性能均得到了提升,包括整数和浮点性能,比如FP32加法(每周期还是三个)的延迟从四个周期缩短到了三个,再结合频率提升就相当于实时延迟从2.9纳秒缩短到了1.6纳秒。

FP32乘法延迟也从五个周期缩短到了四个,因此有能力每周期执行三个FP乘法,因此浮点密集型负载的表现将会大大提高。

整数方面是另一个样子,整数乘法延迟反而从三个周期增加到四个,回到了A7的水平,但还是每周期两个,所以整数乘法性能实际是下降的,可能是高频率的牺牲品。

缓存方面,一级还是64KB数据、64KB指令,而二级从1MB大幅增至3MB,能存储更多数据和指令,但访问时间一般会增大

三级也从4MB翻番至8MB,而且它是CPU、GPU共享的,更大了都有好处,不过苹果的缓存设计有个特点,下一级会完全复制一份上一级的数据,所以实际有效的三级缓存容量其实是6MB。 

惊喜的是,延迟方面也有了大幅度的改进,相比于A8缩短了30-40%,尤其是在1-3MB范围内,A8耗尽了二级缓存,A9却可以维持稳定。

【A9 CPU理论性能测试:完爆A8】

首先祭出SPECint2000,权威的整数性能测试工具,包含12个子项目。

A9相比于A8简直是翻天覆地的提升,最少的一个也有24%,大部分都在70%上下,最高的甚至到了120%。

即便排除450MHz(31%)的频率之差,A9依然能普遍提升40%左右,平均约为30%。

作为对比,A8相比于A7即便算上100MHz的频率提升,性能平均提升幅度也不过大约20%。

接下来转向Geekbencfh 3,先看整数部分:

A9依然有出色的发挥,只不过因为测试方法不同, 幅度没那么大了而已,但也普遍在30-70%,当然排除频率之后就小多了,甚至还有倒退的,符合之前的分析。

再看浮点部分:

至少也有44%,最多超过70%,排除频率之差后依然没有个位数,这与之前对FP32浮点设计变化的分析也是相符的。

再来说说内存带宽,A9首次使用了2GB LPDDR4,相比于A8 LPDDR3理论上带宽翻番,实际上不会那么大但依然很可观:

50-80%的提升,已经很猛了。

【A9 CPU性能实测:傲视群雄】

最后是一些常见的测试项目,iPhone 6S A9几乎横扫天下,就像GPU那样。看似简单的架构优化加频率提升就能带来这么大的变化,实在黑科技。

访问:

苹果在线商店(中国)

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