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[经验分享] 64位1.2 Ghz手机处理器和32位2.4Ghz的一样快么?

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发表于 2016-7-26 09:38:27 |显示全部楼层
#每日一帖第一天#

很多手机厂商在对外宣传时总是喜欢拿处理器的表面参数说事,什么采用了多少核心,主频达到了多少,性能比其它手机提升了几倍等等。然而,实际上并非如此,手机处理器的性能不光决定于主频的高低,其采用的架构、缓存、带宽、GPU以及系统优化等都对处理器的性能产生重要的影响。

影响处理器性能最大的始终是架构

架构做为处理器的基础,对于处理器的整体性能起到了决定性的作用,不同架构的处理器同主频下,性能差距可以达到2-5倍。可见架构的重要性。那么什么是架构呢?

为了大家更好的理解,我们不妨做个比喻,架构就像是一座建筑的结构设计部分,而处理器就相当于一个完整的建筑,只有有了稳定的结构作为基础,才能建造出各式各样的房子。换句话说,架构只相当于一座建筑的框架,至于最后建造出来的房子长什么样,舒适度如何,就是由处理器厂商自己决定了。不过有一点需要说明,假如结构的设计值是十层,容纳人数的上限是100人,那么最后建好的房子也不能超过这个上限。这也就是说,采用相同架构的处理器,性能基本上已经锁定在一定的范围之内,不会有本质的区别。所以,看处理器的性能要先看架构。

举个例子:

目前ARM公司最先进的架构,Cortex-A72架构在同样的主频、运行环境下,能比上两代A15和A57性能高出了好几倍。
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所以这也就是为什么当年发烧友把摩托罗拉里程碑超频到1.25GHz还是卡顿的原因(Cortex-A8架构太落后了)

处理器主频很重要?

作为消费者最为熟知的主频,其自然也代表着一部手机的性能。虽然不同架构的同主频处理器会有所差异。但如果在相同的条件下,高主频显然意味着更强的性能。

CPU的主频,即CPU内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)。通常所说的某某CPU是多少兆赫的,而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度,其实不然。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度,与CPU实际的运算能力并没有直接关系。

主频和实际的运算速度存在一定的关系,但目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系,因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标(缓存、指令集,CPU的位数等等)。由于主频并不直接代表运算速度,所以在一定情况下,很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。比如Tegra 2,虽然性能很强,但是由于带宽太小,所以性能发挥不出来。

另外,前些年经常被一些玩家诟病“高频低能”的高通S3处理器,由于采用了异步双核的方式,主频虽然能达到1.5GHz,但是性能较相同主频Cortex-A9同步双核的产品要弱(当然这也带来了省电的优势)。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。

CPU的主频不代表CPU的速度,但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说,假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令,那么当CPU运行在100MHz主频时,将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半,也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半,自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度,还与其它各分系统的运行情况有关,只有在提高主频的同时,各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后,电脑整体的运行速度才能真正得到提高。


提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求导线越细越短越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制,是CPU主频发展的最大障碍之一。

那么制程又是个什么玩意?

制程工艺的纳米是指IC内电路与电路之间的距离。更小的制程也就意味着更低的功耗和散热,同时在同样面积的芯片上更小的制程也就能集成更多的晶体,而晶圆的数量又是决定处理器性能的关键因素,所以,工艺制程越先进,处理器性能越强。手机处理器从较早的90纳米,到后来的65纳米、45纳米(Tegra 3)、32纳米(猎户座4412)一直发展到目前最新的28纳米(高通晓龙801),而14纳米制程工艺将是下一代CPU的发展目标(猎户座7系列)。
64位性能真的强?

64bit计算主要有两大优点:可以进行更大范围的整数运算;可以支持更大的内存。不能因为数字上的变化,而简单的认为64bit处理器的性能是32bit处理器性能的两倍。实际上在32bit应用下,32bit处理器的性能甚至会更强,即使是64bit处理器,目前情况下也是在32bit应用下性能更强。所以要认清64bit处理器的优势,不可迷信64bit。

要实现真正意义上的64位计算,光有64位的处理器是不行的,还必须得有64位的操作系统以及64位的应用软件才行,三者缺一不可,缺少其中任何一种要素都是无法实现64位计算的。

所以正因为如此,因为架构的差距,即使你把低端Cortex A7架构堆上8个核心,主频超到1.7GHz,也干不过双核A15的产品(参见猎户座5250和MT6592)

最后举个简单明了的例子,最新的高通低端产品骁龙410,虽然采用了64位架构,核心数也堆到4个,主频1.4GHz也不低;但是实际性能却很弱。(最高分辨率只能拖1080P,摄像头高于1300W像素就运算不来了)

归根到底还是410的架构Cortex-A53太弱。

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