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为什么高通和苹果A系芯片都是基于arm的芯片,性

作者: 科学  发布:2019-10-05

从底层一点的技术上来看,由于安卓采用的Java虚拟机导致了安卓系统对资源的占用要比苹果iOS要多,一直以来就使得安卓手机在体验上没有苹果手机流畅。

严格地来说,高通骁龙和苹果A系列芯片采用的是ARM的架构/指令集层级授权,而并非简单地使用了ARM的IP核心。

这种情况下,A7展现出了巨大的单核性能提升,高通方面直到骁龙652处理器发布才能够与之相比。

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我是简单同学,感谢您的阅读!

回答:

但是手机不是游戏机,决定手机使用体验的除了性能之外还有很多方面,其中就包括基带的信号和功耗。高通拥有自己的基带技术,基带与处理器之间的兼容性更好,因此网络信号质量更佳,且功耗比较低,手机发热量小。更重要的是,由于集成了基带,其它手机厂商购买了高通处理器之后,就相当于得到了一套完整的移动平台解决方案,基带、WiFi、蓝牙之类的都包括进去了。

A7 Cyclone是一个很宽的架构,每个时钟周期最多可以同时解码、发射、执行、收回6个指令/微操作,作为比较,上一代的A6 Swift则最多不超过3个。另一方面,A7的重排序缓冲达到了惊人的192,是上代的四倍多,同时巧合的是正好与Intel Haswell架构一样。分支预测错误惩罚也增加了,但幅度不大,而且又正好与Intel Sandy Bridge及其后的架构在同样范围内。也就是说,A7的规模几乎已经能和桌面版的core处理器相比较了。
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回答:

第一种情况:找一个跑得快的人,一个楼梯,每次上下楼用时3分钟,每次搬一箱,那么8箱就需要8次,用时24分钟;

题主说的没错,高通骁龙系列芯片和苹果A系列芯片都是用的ARM的指令集,但由于设计思路的不同,两者的CPU性能有着天壤之别。
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回答:

作为芯片设计者很难清楚,芯片其实就是速度、面积、功耗的折中,三者完全折中才是最出色的产品。当然,如果要追求高速度,那么就要加大面积,提高功耗。

第四种情况:就是多找几个人,坐着电梯上下,就会更快。这样的话,屋内的人多了,消耗多了,电梯也占了空间,那么就需要更多的空间。

苹果A系列芯片性能强于高通芯片,一个很重要原因就是苹果A系列芯片没有集成基带,只由CPU和GPU两个部分组成,甚至连WiFi芯片也没有。因此在相同的体积和工艺制程下,苹果A系芯片CPU的面积更大,上面可以集成的晶体管数量也就越多。

高通骁龙处理器一直以来都是魔改ARM公版架构,公版架构的规模相当小,同主频的时候公版架构性能只有苹果A系列的一半。因此高通处理器的单核性能相对较弱,但较小规模的架构可以堆更多的核心,因此,高通处理器的多核心性能还是不错的。我们能够看到,骁龙845的单核性能依然不如A9,但多核性能已经接近A11了。
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如果从芯片的角度来说,高通和苹果的产品不完全基于ARM,不过,总体的印象来说,苹果的A系列芯片确实会好过高通。下边先列举几个整体性的原因,后边说一些关于CPU的内容。

2、产品挡位。

芯片的表现是一个综合的概念,也要通过产品来实现。由于苹果品牌和价格上的优势,产品属于高端的原因,苹果手机的整体定位倾向于市场上最好的那类,如果产品表现好,也会去部分带动芯片的表现。

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其中一个比较重要的环节在价格,依托iPhone高端上比较大的销量,苹果可以在芯片上大量投入,可以把高性能的芯片更好的卖出去。这种更为良性的循环可以推动苹果设计出更好的芯片。安卓这边由于产品挡位铺的比较大,中低端的产品不再少数,其中一些芯片并没有使用那么先进的技术,而国内一些性价比的机型在突出性能的同时,在整体素质方面也会多少有些不足,这些在产品端的不足会对芯片的表现带来不利的影响,甚至可能不能发挥芯片性能的极致。当然,这里说的不光光是跑分,芯片是一个非常综合的东西。

回答:

系统原因

一个使用安卓系统,一个使用iOS系统。

  • 高通设计处理器更多考虑的是集成化方案,能够满足不同厂家的性能需求;

  • 苹果设计处理器仅仅从定制化考虑,能够满足自家的iOS系统即可。

设计对象的差异化,导致两款处理器性能也存在差异。图片 6


还有那些情况,能够造成苹果处理器要远远优于高通?

欢迎大家留言讨论,喜欢的点点关注。


回答:

题主的问题实际上是一个伪问题。

单从处理器角度而言,高通的高端处理器(8XX系列)和苹果A系列处理器综合比较,性能差不多。

下面是我在网上找的骁龙835和A10的性能评测数据

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在单核性能方面苹果占优,主要是因为苹果A10单核面积要比骁龙大,集成的晶体管数量占优。

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苹果A10是四核心,骁龙是8核心(最新的苹果A11是六核心)。在多核性能对比中,骁龙占优。实际上,我们应用程序大部分场景下都是单核运行,所以苹果的A10在用户实际体验中还是占优的。

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GPU部分骁龙占优。

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综合比较而言,骁龙还稍稍有点优势。

但为什么,我们实际体验中,苹果手机比安卓手机要明显流畅呢?这其实和操作系统架构有很大关系。

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谷歌的Android系统,是以linux为核心,在此基础上增加了Java虚拟机,所有的应用实际上是在这个虚拟机上运行的。这保证了应用程序的跨平台性。同时使用JAVA语言作为开发语言的程序员是全球数量最多的。谷歌也充分利用了这部分资源,使Android平台迅速聚集了最多开发者为其开发应用。

问题也就出在这个Java虚拟机,了解java虚拟机的朋友们都知道。虚拟机的好处是,程序员在开发程序的过程中,程序员不必关心内存资源回收的问题,虚拟机的内存回收机制会帮你处理这些问题,这样极大的减轻了程序员的开发负担。但缺点也同时存在,那就是虚拟机再运行过程中,占用系统资源很大。

这也就是为什么安卓旗舰手机内存比苹果手机内存大,但运行效果远不如苹果手机的主要原因。

苹果IOS系统是在其私有的UNIX基础上演变过来的,它不存在虚拟机机制,同时ios是一个闭源系统,苹果对其硬件和ios系统做了大量的优化和适配。保证了IOS应用高效的运行。而Android系统是一个开源系统,系统版本碎片化,导致硬件和软件都有很多兼容性问题,最终使得运行效率降低。

所以,典型的以三星为代表,就用堆硬件来解决android的运行效率问题。

长此以往,使人们认为,安卓手机性能不如苹果手机,进而认为高通不如苹果A处理器。

对了,多说一下,苹果IOS系统响应优先级中,屏幕响应为最高级别。这也是人们认为苹果运行快的一个原因。

回答:

其实苹果手机真的比安卓旗舰机性能好吗?我老婆用max,我刚买的mate20pro,对比了一下在打开应用,玩游戏的稳定性,续航等方面,华为比苹果强。其实都是获得arm授权的相同构架,就好比给能盖五层楼房的材料,苹果也盖不出六层楼来。性能,功耗,续航,总得有取舍。手机就这么大,要短时间的性能,那么就得放弃稳定性和续航。为什么苹果到现在为止也不用快充吗?我想并不是苹果觉得快充是鸡肋,而是在这苹果手机这有限的空间内,处理器做的太大了,而且还外挂基带,手机主板电路承受不了快充的高电压电流。

回答:

高通处理器在手机里相当于一个CEO,苹果处理处理器就相当于是一个刻板的机器人。为什么这样说呢,咱们就要从安卓跟苹果手机功能来做个对比,安卓几乎所有文件,手机里安装的软件都可以随时取用,调拨。这就好比是公司的资源,任何一个部门都可以为了更好的服务客户(对手机来说就是用户)而调动,取用。而苹果就不同了,所有的文件其他软件,几乎都不能查看,调用。

回答:

这个问题其实很多人没有关注arm的相关信息所以很纳闷,arm的授权,一直分为ip核授权和arm指令集授权两种,ip核授权利分为黑箱核和可修改核,黑箱就比如联发科之类的厂商,拿到ip核只利用输入输出连接起来,类似乐高积木,修改核就是你可以拿到这个ip核的内部数据,可以做出你需要的修改,也就是俗称的小改或者魔改,类似高通,华为,三星的处理器,一般都是基于某个通用构架修改。那么arm指令集授权就是另外一回事了,就是我授权允许你兼容我的指令集,方便基于arm指令集的程序能在你的处理器上跑,但是ip核你自己开发,我不管,苹果的a系列处理器和英伟达的danver构架处理器都属于自己开发的处理器,兼容arm指令,这类处理器都有着远超arm公版ip核的性能,以及面积和规格,根据已公开的英伟达danver架构,跟传统的arm核根本就是两个东西,英伟达使用硬件指令翻译器来将arm的指令翻译成他自己danver构架能识别的指令,内部跑的不是arm指令,苹果的a系列处理器类似。所以这就造成了苹果a系列处理器和高通的骁龙处理器同频率下天差地比的性能差距。

而高通本来是通信行业的,和手机处理器比起来,基带芯片才是它最拿手的地方。所以高通芯片一个主要特色就是将基带芯片也集成到了处理器当中。这样做的好处是让基带芯片也和CPU、GPU一样使用最先进的工艺制程,从而减少功耗,降低发热量。但是手机芯片的体积那么小,高通处理器再继承了基带、WiFi等模块之后,留给CPU、GPU的空间就比较小了。因此同一时期的高通芯片在性能上是不如苹果A系芯片的。

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这个级别的授权可以对ARM架构进行大幅度改造,甚至可以对ARM指令集进行扩展或缩减,苹果就是一个很好的例子,在使用ARMv7-A架构基础上,扩展出了自己的苹果swift架构。

相对的,苹果A系处理器由于没有基带芯片,只能寻求第三方的外挂基带。而使用外挂基带就存在与处理器的兼容性问题,而且功耗比较高,手机发热量大。比如iPhone XS Max使用的英特尔基带就是基于14nm的,而同期高通芯片集成的基带只有7nm,两者的功耗就差了许多。更早的iPhone X由于CPU和基带的功耗都比较高,一玩游戏就发热卡顿。

第二种情况:找一个跑得快的人,两个慢的人。快的用时3分钟一个来回,慢的人5分钟一个来回,那么快的人搬5次,慢的人三次,总共用时15分钟,比之前少用了9分钟,但是多请了一个人。

设计能力

ARM公司已经将基础框架搭建完成,如何进一步设计则看各家公司的研发实力。

  • 在芯片研发上,苹果投入了大量的资金,并且逐渐了世界接的芯片研发团队;

  • 执着于芯片能效,不会向性能出现任何的妥协,导致生产出领先同代厂家的处理器芯片。

所有的一切,同苹果高额的利润模式同样密不可分。图片 14


另外一个让我们觉得A系列芯片性能更好的原因是iOS对于苹果芯片的优化,正是因为苹果不仅有自研芯片的能力,更是在操作系统上形成了闭环,使得iOS配+苹果芯片的体验要超过安卓+高通芯片。

那既然都是架构/指令集层级授权,为什么高通骁龙和苹果A系列芯片的性能差异那么大?

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不过这两年随着芯片性能和内存容量的不断提高,安卓手机的体验已经越来越接近苹果手机。而骁龙的GPU性能要比A系列芯片更胜一筹,所以两者的差距事实上并没有想象中的那么巨大。

这样的设计对于日常应用和游戏来说很占优势,因为这些场景下CPU更多的是单核(或双核)工作。

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1、时间差。

高通的旗舰芯片大多出现在年初,而苹果的产品是在秋天,两款芯片之间是有着半年多的时间差。比如高通骁龙845表现非常不错,结果到了秋天,苹果弄出来一个A12。第二年高通的855出来了,但是产品上市,铺货,七七八八的事情处理完成,855这样的芯片大范围输送到用户手里可能要到年中,然而苹果下一代又要快来了。

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一般来说事情有个先后,而年份又是一个非常重要的整体概念和划分依据,即使两方的设计能力相当,并且都意图设计最好的芯片,但这种时间上的差就会造成晚出来的那个会有更好的表现,也更容易使用最新的一些技术。另外,苹果的运营效率不得不佩服,A系列芯片可以瞬间触及用户,技术的传到也会带来技术感知上的时间差。

回答:

3、不同的平台。

这个方面其实很好理解了,也就是经常提到的优化问题。

乔布斯提到一个类似这样的观点,好的软件公司都要有自己的硬件。软件是我们接触最直接的部分,系统相应,游戏表现等都是软件的图像带来的直接反馈。苹果的A系列芯片是为IOS专门定制,整体表现会占优势。反过来说,IOS就像是一个优化器,可以把A系列的性能更好的展现出来。

手机毕竟是多功能集成的产品,IOS的规则可以更好的实现资源调度。最常见的例子:安卓的后台问题直到现在还是会多多少少拖累整机的表现。


总体上来说,由于时间差,产品定位,不同平台的问题,苹果和高通的芯片在最终表现上确实会有差距。

不过从目前的表现来看,两者之间的差距其实并没那样巨大,一则是芯片技术的发展,另外一个原因在于手机这个品类的成熟。当中档产品已经可以满足大部分需求的时候,高端芯片差距的感知也会变少。

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问题中提到了ARM,这里简要说几个关于CPU的部分,也应该是熟知的部分了。

1、指令集

提到ARM,最直接的关联是指令集。ARM定了很多规范,不过苹果和高通如何使用这些规范则是另外一回事儿。而规范的使用和规范的制定存在相互影响,很难说苹果的芯片就是完完全全的按照ARM的规范来,也有可能是苹果和高通在一些地方用的好进而影响规范的制定。总之,ARM作为芯片行业中重要的一员,但并不是说万物就基于ARM。另外,现在手机芯片集成的功能很多,ARM也并不能完全覆盖,比如常说的人工智能芯片,GPU,ISP,网络模块等。

苹果和高通的芯片架构差别,比如A12,六核心,两个Vorex核心,四个tempest核心。

高通骁龙855,八核心,一个prime核心,三个performance核心,四个efficiency核心。两者在缓存,内存控制,调度极致方面肯定有很多不同。不过究竟哪个好还是会回到前边的内容,最终的产品和平台如何使用。另外,在宣传策略上也会有差异,苹果经常是丢出一句,非常强,参考对象变成了英特尔。而高通这边,除了和苹果芯片竞争,还要面对华为,三星等芯片的竞争,总体思路上也会有一些变化。

以上还只是CPU这一个部分,整个芯片的架构和最终表现的差异最终会更大。总体来说,把苹果和高通的芯片直接对比很难说的清楚。

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最后提下这里对移动芯片的看法。相比性能,多功能集成和进一步小型化封装或许更值得去关注。比如,apple watch的S芯片。另外,芯片是否有好的表现依托于产品,而只有产品有好的销量才可以维持芯片的不断进步。试想,如果没有智能手机的兴起,哪里有ARM的一统江湖。

回答:

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高通和苹果均使用ARM公司的ARM架构,为何性能差距这么大?

  • 并不仅仅只有高通和苹果,即便是华为,同样使用ARM架构;

  • 然而三款处理器的性能从高到底依次为苹果、高通、华为。

让我们一起来看看,为何苹果处理器要远远领先其他厂家呢。

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比较下来,苹果A系处理器的性能好,但是信号质量稍弱一些。而通骁龙处理器的性能不如苹果,但信号质量更好。所以一般对手机性能要求比较高的用户会选择苹果手机,但如果对信号网络质量比较高的用户则会选择高通手机。

不仅如此,苹果设计的芯片在流水线效率、通道、带宽和L2/L3上从不吝啬,目的就是为了把单核的性能提高。

大核设计

苹果处理器芯片面积较大,并且没有集成基带芯片,节省了一定空间。

  • 高通845,单个大核面积1.5平方毫米,苹果a11是5平方毫米 ,晶体管数量更多;

  • 自主设计GPU图形处理单元,通过高度的定制化实现性能的提升。

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苹果A系列芯片是用面积换速度!

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问题:为什么高通和苹果A系芯片都是基于arm的芯片,性能差别却这么大?

关于高通和苹果性能差异你怎么看呢?欢迎评论留言交流,喜欢请点击关注!

我们这里做一个简单的比喻,我们要把8箱苹果从楼下拿到楼上怎么速度够快呢?

我们知道,苹果是第一个用上64位处理器的手机厂商,为了发掘最强大的性能,苹果把自己的CPU做的非常强悍。于是,在当年令人无法想象的A7处理器就诞生了。

第三种情况:把楼梯改成电梯,缩短上下楼时间。那么就要在房间里安装个电梯,那么时间就更多短了。

其实单纯从跑分的角度来看,骁龙的多核性能和A系列芯片不相上下。但苹果采用的了“少核心,多性能”的策略,不计成本地增大核心面积和效率,用来换取功耗和性能。

其实芯片设计也一样,要么多核设计,要么增大面积,增加电路;苹果手机芯片内部没有基带芯片,所以相同的大小可以放更多的电路,那么势必导致其速度更快。当然功耗也随之增加,这也是苹果手机续航差的一个原因。

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