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苹果CPU为啥轻松秒杀安卓?背后一支世界级芯片团队

真实跑分证实,A11 CPU拉开与三星华为旗舰的差距,加上自主GPU差距更大,这一切不是对手想做就能做的。

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 近两天,苹果硬件技术高级副总裁斯强尼·斯洛基(Johny Srouji)在发布会结束之后,接受媒体访问时表示,苹果会提前 3 年开始一款芯片的开发,3 年前发布搭载 A8 芯片的 iPhone 6 时,苹果就已经在开发 A11 仿生芯片了,然而三年前移动行业关于 AI 和机器学习的话题还不多。三年之后,苹果的最新一代旗舰智能手机 iPhone 8、iPhone 8 Plus 和 iPhone X(iPhone 10),均搭载了全新的移动芯片 A11 仿生。得益于自主设计的 GPU 图形处理单元和拥有无限潜能的神经网络引擎,以及一系列前所未有的高度定制单元,苹果表示 A11 仿生是 iPhone 上有史以来最强大、最智能的芯片。几天之前,来自 Geekbench 4 非官方的 A11 仿生芯片基准测试显示,苹果在幕后有一个快速的芯片,无论是但和平均得分还是多核跑分成绩,均秒杀所有手机行业内同基于 ARM 授权设计的移动处理器。关键是,对比 x86 平台的 2017 年款 MacBook Pro,这款搭载 3.1 GHz 英特尔 Core i5 处理器 A11完全没有甘拜下风。如下图:

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跑分证实 A11 CPU 性能爆炸,强无对手日前,真正来自 Geekbench 新增加的官方跑分终于出炉了,结果显示 A11 仿生的成绩甚至比泄露的数据还要高。其中,iPhone 8 的 A11 单核成绩达到了 4203 分,多核测试跑分高达 10065 分。

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对比之下,作为今年最好的 Android 旗舰智能手机标杆之一, Galaxy S8 的单核分数仅为 1965 分和而多核也只有 6494 分,与 A11 芯片相比这的确一个巨大的差异。事实上,这样的分数应该看作是与去年的 iPhone 7 系旗舰竞争,而不是最新 iPhone 8 系,而苹果的优势可延续到明年。

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与此同时,从上面的跑分我们还可以看出,同样是搭载的 A11 仿生芯片,苹果 iPhone 8 和 iPhone 8 Plus 的 Geekbench 分数要比 iPhone X 高一些,单核差异几乎可以忽略不计,但多核大约差 7% 左右。之所以有区别,常规猜测大多认为这与显示屏分辨率和内存大小有一定的关系。另外,按照苹果官方的说法,A11 仿生的 CPU 采用了六核心设计,由 2 个高性能核心与 4 个高能效核心组成,相比 A10 Fusion,其中两个性能核心的速度提升了 25%。我们通过 Geekbench 分数对比 iPhone 7 和 iPhone 8, A11 相比 A10 的的确如苹果所说,单核的速度上快了 25%,不过多核提升就相当惊人了,速度提升了 80%。

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当然了,A11 仿生足够全能这点毋庸置疑,但 Geekbench 主要是针对 CPU 性能的测试,A11 仿生芯片提供了新的神经网络引擎、自主设计的 GPU、相机 ISP 图像信号处理单元和其他单元,这些功能模块自然不在 Geekbench 基准测试的范围内。这一次最新来自 Geekbench 官方数据,再一次证实了 A11 仿生芯片的强大之处,至少在 CPU 性能上超过了目前所有 Android 旗舰级智能手机的 ARM 芯片。而这也是意料之中的事,因为近几年来前苹果的 A 系列芯片都在干同样的事情,尤其是在单核心性能上强无敌,即便是两年前的 A9 单核性能依然击败了今年的所有 Android 旗舰。

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再次对比 2017 款 13 英寸 MacBook Pro,发现 A11 的分数 A11 确实可比肩 Kaby Lake Core i5,单核接近,多核甚至更高。但需要说明的是,很多性能转化的任务,在 MacBook Pro 上可以实现,而这些却无法运用到智能手机上。例如说,MacBook Pro 可以驱动更大、更高分辨率的外接电视,并在上面执行相应的任务,而 iPhone 做不到。

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芯片之外的一些东西众所周知,更高的分辨率意味着要处理更多的像素。这也是为什么 iPhone SE 的 A9 芯片(单核 2394,多核 4083)性能仍可击败新 Android 旗舰手机的原因之一,毕竟分辨率更低总像素更少。大多数 Android 旗舰一直在追求超高分辨率的显示屏,尤其是三星,长期将自己开发的屏幕作为主要卖点,但分辨率越高同样的芯片性能表现劣势便越明显。相比之下,苹果并没有急于为 iPhone 搭载高像素的显示屏,而是先从移动 SoC 芯片着手,通过努力研发芯片以满足现有高分辨的显示屏需求。而对于显示屏选择,苹果所考虑的则是分辨率之外的其他定性因素,比如颜色精度和色彩范围等等。自从 3 年前推出 iPhone 6 和 iPhone 6 Plus 以来,苹果就没有改变接下来新款 iPhone 的分辨率。只有在 iPad 上的方向不同,苹果通过研发带有更强 GPU 图形性能的“AX”系列芯片(如 A8X、A9X 和 A10X )平衡分辨率的提升,毕竟近年来新 iPad 和 iPad  Pro 这些机型的屏幕分辨率要比 iPhone 高得多。

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几年前,相信很多人注意到,屏幕分辨率更高的 iPhone 6 Plus ,在跑分中被尺寸更小的  iPhone 6 击败,在实际使用中同样如此。就是因为其屏幕像素更多,大概 200 万左右,相当于 iPhone 6/7/8 的两倍。其实 Plus 机型一直是将原生像素点 3x 渲染,然后再执行 1.15 倍的缩放,才正好是实现显示在屏幕上 1920 x 1080 像素。苹果全新的 iPhone X 做了调整,与 Plus 的机型一样,像素也会做 3x 渲染,但现在是完美呈现 3x 分辨率,也就是苹果所说的超视网膜(Super Retina)级别的 2436 × 1125 像素。因此总像素超过 270 万,几乎是 iPhone 6/7/8 的三倍像素,没有进行任何缩放。那么高的分辨率,苹果必然将 A 系列芯片的图形性能改进,而这些改进正是基于之前 AX 芯片的积累,才满足了 iPhone X 驱动高分辨率屏幕的需求。

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相比之下,很多盲目追求分辨率的安卓厂商,如三星 Galaxy S8 提供了超高 420 万总像素的屏幕。然而,至今却没有与这一像素相匹配性能的芯片问世,因此在实际性能表现上,S8 也就与 1080p 分辨率的旗舰机差不多而已,包括与华为和小米这些分辨率要更低的旗舰手机相比,毕竟芯片性能够满足后两者。 A 系列芯片的优势源于世界级的芯片团队如今在移动领域,定制芯片的手机厂商不少,包括三星、华为和小米,这些都是苹果的竞争对手。不过,这些竞争对手与苹果的差距依然不小。就拿三星来说,早在 2010 年时苹果和三星仍就芯片事宜曾密切合作,三星拥有自己的芯片工厂,而且在苹果首次推出定制 A4 芯片之前,三星在移动领域已经有多年的芯片研发经验了。然而,在过去 7 年时间里,这一切发生了翻天覆地变化,针对芯片研发苹果投入了大量资金,特别组建了一支世界级的芯片团队,并且非常执着于能效,而且也不会以牺牲性能来换取。在一切努力下,每一年苹果研发的 A 系列芯片,都能在超过 2 亿出货量的 iPhone 中服役。不仅如此,苹果还扩展更多应用于不同设备的芯片,包括 S 系列芯片、T 系列芯片和 W 系列芯片。相比之下,三星以及其他所有定制芯片制造商,虽然拥有定制芯片,依然无法摆脱传统芯片供应商的依赖。例如三星,虽然设计了 Exynos 系列芯片,但旗舰机主要使用的还是高通的骁龙芯片,华为也是从近年才开始满足定制芯片的供货需求,不过华为的 CPU 依然是公版设计,称不上全定制。并且,这些拥有定制芯片的手机厂商,实际基于定制芯片的产品出货量规模,依然比苹果小很多。

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当然了,这一切也与公司的规模有关,苹果通过高端移动设备赚取了行业最高的利润,得以规模化长期维持芯片研发,并投入到核心技术专利中。相比之下,其他竞争对手大多担负不起芯片技术研发费用,不具备开发定制芯片所需的巨大资源,更别提打造最先进、最出类拔萃的芯片了,大多数 OEM 厂商只能从高通直接购买解决方案。而这一次,苹果在 A11 仿生芯片当中,又更进一步还引入了自主设计的 GPU,从定制 CPU 再到自主 GPU,一枚自主芯片的复杂程度远远超过迄今所有 OEM 厂商,无疑再一次拉大了与这些竞争对手的差距。很难想象接下来苹果还会自主设计哪一些关键核心部件,考虑到定制芯片作为苹果长期重要的战略之一,必将有助于保持其在移动中持续占据主导地位。话说回来,那跑分高定制多又有什么用呢?相信很多人一定会问这样的问题,毕竟有太多人陷入了国内外单纯比拼应用启动速度的测试当中。在这里需要说明的是,性能相差不大的同期芯片,自然不用期待应用体验之间的巨大差异。但随着 A11 性能逐渐拉开差距,再加上大量的定制特性,同样的应用程序将越来越难移植到 Android 平台上。简单来说,这个差距将导致这样的局面:同一注重性能和功能的 app,iPhone 运行流畅无比,针对硬件定制的功能丰富,而 Android 无法保持同样的高效运行,更无其定制功能。

苹果CPU为啥轻松秒杀安卓?背后一支世界级芯片团队

正如两天的采访中,苹果公司全球市场营销高级副总裁菲尔·席勒,以及苹果硬件技术高级副总裁斯强尼·斯洛基所提到的,如果 A11 背后没有一支疯狂、专注的芯片开发团队,或许它也只是一块不足挂齿的芯片。其中,斯洛基表示:“我们 10 年前就开始做这样的事情,设计我们自己的芯片,这是为苹果硬件和软件特别优化,实现真正定制的最好办法。这不是你随随便便,想做就做的事情。”而席勒则表示:“现在我们走在一条非常明确的发展道路上。每一代产品的核心元素之一都必将是其内置的芯片,对于我们而言,这些芯片本质上是产品定义的重要组成部分。”

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