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  • 五大联赛假球多吗:A12X和骁龙855这么强 ARM真的可以取代X86吗?

    CFan 电脑爱好者 2019-02-22 09:05产品 标签:处理器

    德乙积分榜2018-2019 www.s21l.net 随着苹果新一代iPad Pro、华为Mate 20、小米9(包括联想Z5 Pro GT)和三星Galaxy S10(欧版和韩版)的上市,A12X仿生芯片、麒麟980、骁龙855和Exynos 9820这些顶级ARM架构处理器(准确来说是SoC)正式亮相。

    从性能的层面来看,上述芯片中苹果A12X仿生芯片是ARM领域的最强之芯,哪怕是刚刚量产的骁龙855也难掩它的锋芒,其性能更是直接威胁到了X86架构处理器的程度。

    那么,越来越强的ARM处理器,它们有可能取代X86处理器的地位吗?

    来自iPad的冲击

    A12X的强还是有原因的。

    手机的轻巧形态,注定其与PC是两条难以交集的平行线,所以哪怕手机性能再强,也难以撼动PC在涉及“生产力”的计算领域的霸主地位。

    然而,以iPad Pro为代表的专业平板电脑,却凭借足够大的视野、更精准的触控(感压笔)、更持久的续航、更便携的尺寸、与专业键盘套结合就是笔记本形态等特性,如果再加上足以赶超X86处理器的性能,就足以威胁到以轻薄本和二合一设备为代表的PC设备了。

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    平板电脑硕大的机身,散热环境比手机好了很多,所以可以赋予SoC更高频率和规格

    因此,当苹果发布武装了A12X仿生芯片的新一代iPad Pro,并表示这颗芯片“超越了目前92%便携PC的处理器性能”时,整个业界一片哗然——平板电脑(ARM处理器)全面取代便携式PC(X86处理器)的时代难道就要从它开始?!

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    为此,ARM能否扳倒X86,从A12X仿生芯片身上也许就能找到答案。

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    大家还记得新一代iPhone搭载的A12仿生芯片吗?

    A12仿生是一颗由2个性能核心和4个节能核心组成的6核SoC,内部还集成了4核GPU和独立的神经网络单元。作为它的继任者,A12X升级为8核SoC(4个性能核心+4个节能核心),GPU也同时升级为7核,晶体管数量从A12的69亿颗提升到了整整100亿颗!作为对比,麒麟980和骁龙855的晶体管数量分别是69亿和60亿左右。

    在GeekBench 4.3的跑分数据库中,苹果A12X仿生芯片的单核/多核性能分别达到了5000和18000左右。

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    作为对比,英特尔针对游戏本定制的第八代酷睿i5-8300H则只有4300和13500左右的成绩。要知道,A12X仿生芯片全速运行时的TDP功耗应该只在10W上下,而酷睿i5-8300H却是一颗有着45W TDP的处理器!

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    一颗平板电脑专用的“芯脏”,跳动得竟然比硕大游戏本的“芯脏”还要有力,怪不得无数网友纷纷感叹“要变天了”。

    一些基本的概念

    在讨论ARM是否有望取代X86前,我们需要掌握一些最基本的技术术语。

    ARM

    ARM既是一家公司,同时也代表一种处理器专用的指令集和架构。ARM自己不生产芯片,但会将研发的指令集和公版架构授权给其他芯片商(如苹果、高通、三星、华为海思、联发科)完成从半导体芯片设计、生产到销售的其他流程,并通过授权费和提成实现盈利。

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    自研(定制化)

    如果芯片商只凭借ARM的指令集授权,并在此基础上研发芯片,则可被归类到“自研”(或定制化)。比如骁龙820、三星猫鼬核心、苹果从A5往后的SoC(处理器平台)就都采用了在ARM指令集的基础上自研CPU架构。

    原生架构

    ARM每隔一个时期都会发布新一代公版CPU/GPU架构,比如Cortex-A76、Cortex-A55和Mali-G76 GPU。如果芯片商旗下的SoC直接采用了公版架构,那我们就能将其视为采用了原生ARM架构的芯片。

    魔改(半定制化)

    芯片商在拿到ARM公版CPU架构后,可以对其进行一定程度的改造,从而实现更高性能、更多功能或更低功耗,而此类SoC就属于“魔改”,也就是半定制化的芯片,比如高通骁龙835、636、660、710和845所用的“Kryo”核心就都是基于公版Cortex-A架构半定制化而来。

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    RISC

    RISC即“精简指令集”,所有基于ARM指令集自研或ARM公版/魔改架构设计的SoC,都属于RISC阵营的成员。

    X86

    X86是和ARM同级别的处理器架构,英特尔和AMD旗下的桌面/移动处理器,全部都是基于X86架构设计的芯片。

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    CISC

    CISC即“复杂指令集”,所有基于X86架构设计的处理器(也包括SoC),比如我们熟悉的酷睿、奔腾、赛扬、Atom、锐龙、羿龙、速龙都属于CISC阵营。

    SoC

    SoC指的是在单个芯片上集成一个完整的系统,SoC除了CPU和GPU以外,还集成了包括ISP、DSP、Modem(基带或调制解调器)、射频相关的一系列芯片和电路的有机整体。一般我们会将手机/平板、超极本笔记本的“芯脏”称为SoC(或处理器平台),而游戏本和台式机的“芯脏”则可称为处理器。SoC中必然包含处理器,但处理器却并不一定是SoC。

    总之,iPad Pro所搭载的A12X仿生芯片是最强的ARM架构代表,而它所要挑战的则是X86架构的权威。

    换句话说,平板电脑和便携式PC之间的竞争,说白了就是RISC精简指令集和CISC复杂指令集的较量。

    并不对等的较量

    虽然A12X仿生芯片看似有着超越酷睿i5的性能,但这并不代表前者可以取代后者,因为两颗芯片背后的RISC和CISC指令集之间的较量并不对等。

    架构之间的兼容难题

    CPU之所以能完成各种计算任务,就是因为它可以“正常工作”(执行能力)、能“听懂人话”(依靠指令集)、有足够的“统筹能力”(调节任务前后顺序的逻辑能力),当这3种天赋技能集于一身后就成为了我们常说的“架构”。

    问题来了,不同的架构之间,执行效率有高有低、命令描述的语种存在差异、你也不能指望大家都有相同的逻辑思维能力。

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    典型的ARM架构图

    以上,就导致了不同架构之间的互不兼容——你给专门修自行车的老师傅一套维修飞机的操作指南,后者自然会呈现出一脸懵逼的表情了。

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    典型的X86平台架构图

    因此,ARM和X86架构之间,先天就存在互不兼容的问题。

    RISC和CISC的先天差异

    ARM和X86架构最本质的差异,就是采用了不同的指令集。而RISC和CISC指令集之间,由于设计出发点的不同,二者在逻辑思维和执行能力上也存在极大的差异。

    下面,我们就以让RISC和CISC分别执行“清洁地面”的命令为例,看看它们是如何处理的吧。

    逻辑上,“清洁地面”的大概思路是先拿起扫帚,扫地;拿起簸箕,用扫帚把垃圾扫进簸箕;放下扫帚和簸箕,润湿墩布;再用墩布擦地,直至清洁地面完成。

    对CISC复杂指令集而言,很容易理解“清洁地面”这套逻辑,下达“清洁地面”命令后,就能按照规则和顺序,一步步自动完成。

    对于RISC精简指令集而言,它一下子可理解不了如此复杂的逻辑,必须将复杂的逻辑顺序拆分,然后按照一项项简单的命令去完成复杂的操作。

    比如,想让RISC精简指令集完成“清洁地面”命令,就必须依次下达“拿起扫帚”、“扫地”、“拿起簸箕”、“把垃圾扫进簸箕”、“放下扫帚和簸箕”、“润湿墩布”、“墩地”……

    看起来CISC复杂指令集方便又强大?没错,如果要同时清洁无数房间地面,你只要对着不同的房屋说“清洁地面”、“清洁地面”、“清洁地面”……即可。

    而对RISC精简指令集,你需要对着每个房间都重复一整套复杂的命令,如果下达指令的人嘴巴不够快(带宽不够大),那清洁地面的效率自然受到影响,难以和CISC复杂指令集抗衡。

    但是,现实生活中,并非所有房间的地面都需要一整套的清洁流程,比如你只需要墩地一个步骤。

    对RISC精简指令集而言,你只需对着需要清洁的房间说“墩地”、“墩地”、“墩地”即可。而由于CISC复杂指令集没有单独的“墩地”动作,操作起来就要麻烦许多,完成相同的墩地操作会消耗更多资源,翻译过来就是发热更高更费电。

    这就是RISC和CISC的本质区别。说不上谁好谁坏,只能说它们所擅长的领域各不相同。

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    以ARM架构为代表的RISC精简指令集,最适合针对常用的命令进行优化,赋予它更简洁和高效的执行环境,对不常用的功能则通过各种精简指令组合起来完成。

    换句话说,RISC是将复杂度交给了编译器,牺牲了程序大小和指令带宽,从而换取了简单和低功耗的硬件实现。

    对以X86架构为代表的CISC复杂指令集,则适合更加复杂的应用环境。

    换句话说,CISC是以增加处理器本身复杂度作为代价,以牺牲功耗为代价去换取更高的性能。不过,X86架构则可通过对新型指令集的支持(如SSE4.1、AVX-512等),提高指定任务的执行效率和降低功耗。

    应用环境决定未来

    在过去的时间里,ARM和X86都在想办法渗透到对方所擅长的领域蚕食市场。

    比如,英特尔曾先后推出过“Clover Trail”、“Clover Trail+”、“BayTrail-T”和“Cherry Trail-T”等Atom(凌动)平台,比如Atom Z2580、Z3480、Z3740、X5-Z8500等,它们最大的特色就是可以运行专为ARM架构定制的Android系统,后期的平台还曾主打“Windows 10+Android”双系统,在智能手机、千元/百元平板电脑领域引起过不小的波澜。

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    可惜,Atom处理器在Android系统中总存在些许兼容性问题,功耗和发热量也难以保障。

    因此,英特尔随后不得不放弃这一产品线,致力于研发具备更高能效比的酷睿处理器,让X86笔记本也能具备媲美ARM架构设备“全天候续航”的能力。

    最近的1年里,高通也携手微软,推出了基于骁龙835平台的Windows 10笔记本(包括二合一),从而实现了让ARM架构运行X86架构专属Win32程序的梦想。

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    可惜,骁龙835在Windows 10系统下存在执行效率下降,不兼容64位应用,带不动大型3D游戏等缺陷。好消息是,2019年我们还能看到和骁龙855一脉相承的骁龙8cx,其性能和兼容性更好。

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    总的来说,最近几年ARM和X86在相互试探攻势中,谁都没能讨得便宜,毕竟X86主打的就是高性能,Atom这类超低功耗处理器先天就失去了性能优势;ARM的天赋技能就是节能省电,想实现接近X86架构的性能,功耗也将难以节制。至少在不远的未来,这种微妙的平衡还是很难被打破的。

    但不可否认的是,新一代iPad Pro,以及其背后的iOS系统,的确已经对X86产生了严重的威胁。

    X86在今天的繁荣,是因为过去数十年间整个世界的资源都对其进行了优化。如果未来更多的应用可以推出针对ARM架构的iOS和Android平板优化版,ARM还真的有机会赢得与超便携PC之间的战争(非游戏领域)。

    不相信?那我们不妨回忆一下。以往想获得一张美颜照片,我们需要先用手机/单反拍照,然后传输至PC,利用PhotoShop软件的各种抠图、模糊、调整曲线和渲染操,才能获得一张满意的美图。

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    如今,手机只需打开相机APP,确保拍照模式处于“美颜状态”,摆好POSE按下快门即可。

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    此外,以华为Mate 10/20,荣耀Magic2/V20/Note 10,三星Galaxy S8/S9等为代表的Android手机,还引入了类似电脑模式或DeX等功能,即通过USB Type-C接口可以和显示器相连,输出类似Windows 10的系统界面,结合鼠标键盘可以实现类似PC的操作体验。最关键的是,PC模式并不影响手机端的操作,你可以一面在电视上编辑文档、查阅资料,而手机端还能继续聊微信、看抖音,二者互不干扰。

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    三星DeX功能

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    华为荣耀手机的电脑模式

    当未来更多的主流应用都能找到对应iOS和Android平板(或电脑模式)的优化版本后,大部分手机连接显示器后都能变身PC时,你还会在PC上进行更复杂的操作吗?

    反正对小编每天的常规工作来说,手机+显示器的电脑模式除了没法登陆后台发稿以外,像写稿、修改PPT、上网查资料、看视频聊天、修图等工作都能搞定,而且还不存在Windows 10电脑开机慢,打开浏览器初始特别卡等现象。

    因此,ARM设备能否取代PC,性能只能算是调味剂,真正的催化剂,还是看整个应用环境,能否打破专业应用都被X86独占的霸权。

    最后再问个问题,你晚上回家后有多久没开电脑了?

     

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