「全大核」會讓手機更耗電?實際上可能正相反

三易生活 發佈 2023-06-03T17:53:09.622809+00:00

與此同時,關於聯發科後續或將僅採用「4超大核+4大核」設計的新款旗艦SoC,以及高通旗下完全轉向自研「全大核架構」的新驍龍移動平台相關傳言,最近也吸引了不少朋友的關注。

幾天前,我們三易生活已為大家介紹了ARM剛剛發布的Cortex-X4、Cortex-A720、Cortex-A520全新CPU架構。與此同時,關於聯發科後續或將僅採用「4超大核+4大核」設計的新款旗艦SoC,以及高通旗下完全轉向自研「全大核架構」的新驍龍移動平台相關傳言,最近也吸引了不少朋友的關注。

很顯然,各上游晶片廠商之所以要力推「全大核」CPU,最重要的原因就是它們能夠輕而易舉地實現遠超現有「大中小」CPU架構的性能水準,從而可以大幅拉開新款旗艦機型與現有產品的性能差距。


特別是在如今高端機型已占到全球30%以上的出貨量,中低端和入門級機型越來越賣不動的背景下,各家會選擇在旗艦SoC的設計上格外「用力」,自然也是對於這部分消費者熱情的「投桃報李」。

ARM官方的「下一代典型設計」,是2超大核4大核2小核


不過我們也注意到,目前網絡中也出現了一些擔憂的聲音。有觀點擔心,「全大核」的CPU設計過於激進,可能會導致新款旗艦機型的功耗表現不佳。此外也有一部分人擔心,手機廠商為了控制「全大核」SoC在實際使用中的發熱問題,可能會有意將其限制在不高的運行頻率上,或許會影響到實際負載下的單核性能。


不得不說,這兩種擔憂其實都有著一定的技術合理性,但同時也表明有這些擔憂的消費者,可能對於近年來的智慧型手機SoC設計和應用優化,是缺乏一定了解的。所以這些擔憂更像是一種基於「經驗」的臆想,而非真正有價值的技術分析。


首先,更多的大核早已被證明不一定功耗就更高


為什麼我們會這麼說呢?首先大家要知道,智慧型手機里旗艦SoC的「大核化」演進,並非是一朝一夕突然做出的改動。它其實是經歷了一個很漫長的技術演化過程,甚至是「繞過彎路」之後,才逐漸演變成現在的局面。


其實早在2014年,就已經迎來了史上首款具備「大小核」設計、且能全核全開運行的手機SoC聯發科MT6595T。到了2015年,隨著驍龍810大行其道,消費者也可以說首次體驗到了製程不佳的「大核(Cortex-A57)」所可能會帶來的糟糕後果。

三星的「貓鼬M1」可能是智慧型手機里最早的「超大核」(比同期的Cortex大核要複雜得多)


後來隨著三星自研「貓鼬」核心的登場,它也成為了史上可能是最早的「超大核」設計。特別是在Exynos8890、Exynos8895等SoC上,我們實際上相當於早早地就迎來了「4超大核4小核」的CPU設計。


之後在2017年的聯發科Helio X30上,則探索了「2大核4小核4超小核」的三叢集CPU架構,但並沒有取得理想的效果。而等到2019年隨著驍龍855的登場,我們也迎來了如今廣為接受的、「1+3+4」超大核+大核+小核的CPU組合。

到了最近這幾年,一方面谷歌找三星定製的Tensor SoC就大膽使用了「2+2+4」的配置,證明了更多的「超大核」並不見得就會導致功耗失控。另一方面,第二代驍龍8的「1+2+2+3」四叢集架構也同樣大獲成功,更進一步證明了更少的小核也不會導致能效比劣化,反而可以在很多重負載遊戲裡同時帶來更高的性能和更低的功耗。


其次,低主頻的超大核也不一定會有性能問題


是的,我們有充足的實測數據可以證明,「更高的大核比例」在目前的智慧型手機上完全可能不僅提高性能、同時還能降低功耗的。

某「4大4小」中高端SoC,《原神》平均功耗6600mW

「1超大4大核3小核」的第二代驍龍8,《原神》平均功耗5600mW


這是因為CPU的功耗並不僅僅取決於核心的「大小」,同時還與它們的實際運行頻率有很大關係。對於那些「超大核」、「大核」來說,由於它們擁有比「小核」高得多的效率,所以這也使得在實際使用中,實際上可能僅需要(比小核心)低得多的運行頻率,就能滿足相同APP的「性能需求」。

這一點不僅在智慧型手機SoC的CPU上成立,在電腦CPU上其實也是如此。一個很典型的例子,就是酷睿i9-13900KS與至強W9-3495X的對比。前者擁有「8大核16小核」、大核主頻高達6GHz,在默認情況下實際功耗可達320W以上,而後者則是「56大核0小核」,實測自動控制頻率(2.9GHz)時全核全開的功耗約為500W。

乍看之下,好像大核數量多得多的至強處理器功耗明顯更「爆炸」,但查詢CINEBENCH R23跑分就會發現,同樣「全核全開」的前提下,3495X的功耗是13900KS的156.25%,性能卻可以達到後者的178.05%。考慮到至強W9處理器的架構實際上還要舊上一代,這實際上也就說明,低主頻的「大核」在實際運用中,能效比完全可以勝過高主頻+「大小核」的設計。


看到這裡,可能有的朋友會說,這個例子實際上也證明了「全大核」能效比高的前提,就是它運行在了明顯低得多的主頻上,在這樣的前提下,低主頻的大核處理器,難道單核性能不會很差嗎?

今後的旗艦手機SoC,大核會越來越多、越來越大,但總核心數量依然是8個


確實,如果此時純看單核跑分的話,低主頻+超大核肯定是「吃虧」的。但問題就在於,智慧型手機的CPU和電腦CPU還有一個關鍵性的差異,那就是智慧型手機的CPU從中低端到旗艦級,絕大多數都採用了8核心的設計,而不像電腦CPU那樣,不同級別的產品是依靠核心數量來拉開性能差距。


這也就意味著,對於智慧型手機的應用生態來說,它們基本不會出現電腦上一些常用程序「只吃單核性能」的情況,而是普遍能夠「吃滿」多核性能。在這樣的前提下,擔心低頻率+超大核設計會影響未來智慧型手機SoC的日常應用性能,顯然也就毫無必要了。


【本文圖片來自網絡】

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