雷鋒網(wǎng)消息，距離Arm今年6月首次公布新的Cortex A76 CPU微體系結(jié)構(gòu)還不是太久，久。Cortex A76發(fā)布時Arm在新核心的性能和效率改進方面做出了重大承諾，如今我們已經(jīng)看到采用該架構(gòu)芯片的手機已經(jīng)上市。Cortex A76的表現(xiàn)是否如預(yù)期？A76對2019年的智能手機而言又意味著什么？

雷鋒網(wǎng)在《麒麟980性能表現(xiàn)大起底：既有情理之中，又有意料之外》一文主要介紹了麒麟980的表現(xiàn)，但對于那些沒有購買華為Mate 20和Mate 20 Pro的人興趣或許沒那么大。本文將更多關(guān)注麒麟980內(nèi)部新的Cortex A76架構(gòu)，探討新架構(gòu)將在新一代SoC競爭中發(fā)揮的作用以及將對2019年新款手機產(chǎn)生的影響。

是否達到Arm的性能預(yù)測？

Arm此前表示Cortex A76時鐘頻率高達3GHz，相應(yīng)地性能預(yù)測都是在這個頻率上。正如Anandtech作者在5月份所寫的那樣，3GHz的頻率是一個過于樂觀的目標，2.5GHz更加現(xiàn)實。最終麒麟980的時鐘頻率為2.6GHz，這更符合本文作者的預(yù)期。

3GHz的Cortex A76的性能表現(xiàn)預(yù)計會比2.4GHz的Cortex A73（高通驍龍835的配置）整數(shù)和浮點計算分別提升1.9和2.5倍。如果是2.6Ghz的時鐘頻率，預(yù)計會有1.65和約2.15倍的性能提升。

實際情況是，麒麟980整數(shù)計算跑分提升1.77倍，浮點計算跑分超預(yù)期達到2.21倍的增長。之所以跑分超預(yù)期，可能是Arm模擬運行時是采用2MB L3，而麒麟980的芯片配置是4MB L3。

再看SPEC2006，因為有一系列更復(fù)雜，更強大的工作負載，可以更好地代表用戶期望的更廣泛的應(yīng)用程序。

 

Arm對此項性能預(yù)測更加樂觀，因為已經(jīng)進行了IPC比較以及絕對分數(shù)比較。 Arm聲稱，在3GHz的絕對改進中，3.3GHz時有2.1倍的提升且“無熱約束”，在5W TDP內(nèi)有1.9倍的提升。后一項的數(shù)字非常令人困惑，因為Arm的營銷這對于這到底意味著什么是矛盾的。長期以來作者一直質(zhì)疑CPU是否會以某種方式達到單線程SPEC工作負載的熱限制，結(jié)果會很糟糕。

IPC比較更直接，與Cortex A73相比將在整數(shù)和浮點中分別看到1.58倍和1.79倍的提升。

在實際測試中，麒麟980和Cortex A76提供了更多，我們看到整數(shù)和浮點分數(shù)提高了1.89倍和2.04倍。 在IPC方面，基于Cortex A73的麒麟970和驍龍835的增幅更為顯著，提升分別為1.78倍和1.92倍。實際上，因為麒麟980的性能比預(yù)期的要好，所以它實際上達到了預(yù)計的3GHz Cortex A76的預(yù)計成績（基于Arm的數(shù)字），而實際只是采用2.6GHz的時鐘頻率。

內(nèi)存子系統(tǒng)非常重要

CPU中的內(nèi)存子系統(tǒng)似乎一直被誤解，CPU的帶寬可以非常寬，且具有任何數(shù)量的執(zhí)行資源，但是無論微架構(gòu)有多大，如果內(nèi)存子系統(tǒng)（高速緩存，內(nèi)存控制器）無法使設(shè)備正確地提供數(shù)據(jù)，那么它就不重要了。過去幾年的在移動領(lǐng)域可以看到與過去幾十年中在桌面設(shè)備上看到的相同的工作負載的增加，而且速度正在加快。移動應(yīng)用程序變得更大、更復(fù)雜，并且它們處理的數(shù)據(jù)也顯著增長。

這種變化的問題在于，如果它們無法準確地再現(xiàn)如今日常應(yīng)用程序的微架構(gòu)工作負載特征，那么我們通常使用的基準測試的工具可能會過時。隨著麒麟980的推出，基于GeekBench 4，我看到一些人得到了錯誤的想法，并在芯片組的實際性能方面得出了錯誤的結(jié)論。

為了解釋這一點，需要展示最新一代SoC的演變，所有這些都與固定的起始數(shù)字有關(guān)。這里選擇驍龍 835，因為它代表了一個平衡且受歡迎的手機SoC。

 

在SPECint2006中，分數(shù)似乎與GeekBench4的分數(shù)差別不大，這對大多數(shù)SoC都有效。唯一的重大差別來自蘋果的A11和A12芯片，這兩款芯片展現(xiàn)出比GB4更大的SPEC工作負荷性能。

再看SPECfp2006，除了基準測試在他們的程序中使用更多浮點數(shù)據(jù)類型的明顯事實，也看到更大比例的工作負載，其特點是對內(nèi)存子系統(tǒng)提出了更多的需求，我們發(fā)現(xiàn)不同SoC之間存在更多差異。蘋果A12能夠展示出在SPECfp中比GB4 FP工作負載更大的升級改進 ，需要指出，蘋果新一代處理器進行了大量內(nèi)存子系統(tǒng)性能的改進。 Exynos 9810則相反，它在SPEC中的性能遠遠低于在GeekBench4中的表現(xiàn)，再次顯現(xiàn)出了芯片組的致命弱點，因為這款CPU的內(nèi)存和緩存子系統(tǒng)在很大程度上落后于競爭對手 。

在這里要說的是，絕大多數(shù)實際使用的應(yīng)用程序表現(xiàn)得比SPEC更像GeekBench4，最值得一提的是蘋果的新A12以及三星的Exynos 9810在兩個極端情況下對比如上所示。在更具代表性的基準測試中，例如瀏覽器JS框架性能測試（Speedometer 2.0），或者在Android端的PCMark 2.0，我們看到比SPEC更大的指令和數(shù)據(jù)壓力，乘以SPECfp體現(xiàn)的差異。

還有一些基準測試與工作負載表征相反，Dhrystone或Coremark的內(nèi)存占用量非常小。在這里，大多數(shù)基準測試將完全適合CPU的較低緩存層次結(jié)構(gòu)，而不會對較大的緩存甚至DRAM施加壓力。這些仍然是他們自己基準，但不應(yīng)被視為現(xiàn)代應(yīng)用中整體性能的代表。安兔兔的CPU測試屬于這個范疇，因為它占用空間很小，并且不會測試執(zhí)行引擎和第一級緩存層次結(jié)構(gòu)之外的任何部分。

海思的麒麟980以及Arm的Cortex A76在這方面似乎取得了很大的平衡，SPEC和GeekBench4之間的性能并沒有太大差異。

頂級能效，絕對性能仍然落后于蘋果

在功率和能源效率方面，Arm提出，在相同的功率使用情況下，Cortex A76的性能比Cortex A75高40％，相同的性能下，Cortex A76只使用Cortex A75 50％的功率。當然，這兩個數(shù)字的意義不是特別大，因為制程節(jié)點在發(fā)展。

 

看SPEC的結(jié)果它們似乎不僅僅證實了Arm的說法。正如之前提到的，根據(jù)Arm在5月份的數(shù)據(jù)進行了性能和功率預(yù)測，實際結(jié)果超過了預(yù)期。由于Cortex A76超越了IPC預(yù)測，它能夠在比3GHz估計更高效的頻率點上實現(xiàn)目標性能點。

結(jié)果非常出色，麒麟980的性能比驍龍845高45-48％，但完成相同的工作能量消耗少25-30％。如果要降低麒麟980的時鐘頻率或?qū)嶋H測量的1.9GHz A76能量效率以匹配驍龍845的性能點，可以很容易地看到麒麟980使用不到一半的能量。

對于Arm而言并不完全出乎意料的一個指標是在相同的功率下Cortex A76的性能提高40％。Arm選擇了一個750mW的任意點進行比較，這可能會使聲明準確，我們不知道這個交叉點在哪里，并且需要更精確地測量兩個芯片組的頻率。事實上，Cortex A76是一款耗電量更大的CPU，單核有源平臺的功耗上升了14-21％。

這里可以與蘋果最新產(chǎn)品進行比較，麒麟980的能源效率略高于A12，這意味著兩個SoC的每瓦性能幾乎完全相同。最大區(qū)別在于，蘋果能夠?qū)崿F(xiàn)61-74％的性能優(yōu)勢，線性成本增加60-70％的功耗。

對于下一代驍龍和Exynos 9820意味著什么？

麒麟980的出色表現(xiàn)對即將發(fā)布的驍龍旗艦處理器是個好事，但我們期待高通在核心時鐘頻率方面更加積極，比麒麟980的2.6GHz高一點。功率和效率的實際表現(xiàn)還有待觀察，但理論上性能也應(yīng)該很好。

高通確實有一個方面可以變得復(fù)雜，那就是SoC的系統(tǒng)緩存。顯然，高通試圖在進入DRAM之前模仿蘋果進一步擁有系統(tǒng)范圍的緩存層次結(jié)構(gòu)。對驍龍845而言，這是一把雙刃劍，因為內(nèi)存延遲比驍龍835降低了，但這種降級似乎導(dǎo)致驍龍845中的Cortex A75可能無法實現(xiàn)其全部潛力。希望新一代SoC在這方面的影響較小，可以期待良好的性能數(shù)據(jù)。

三星上周正式發(fā)布了Exynos 9820，但情況不太樂觀。Exynos 9810在基準測試中表現(xiàn)不佳 ，不僅因為調(diào)度程序問題，還因為微體系結(jié)構(gòu)似乎并不平衡。麒麟980能夠超過Exynos 9810的峰值性能，同時消耗不到一半的能量。在更合理的2.3GHz頻率點，性能差距擴大到23-30％，仍然表現(xiàn)出比麒麟980約42%-47％的能效劣勢。

三星稱，Exynos 9820的性能提升20％或功耗提高40％，這里的關(guān)鍵字是“或”。 以2.7GHz作為基準比較，20％的性能提升可能會與Cortex A76競爭，但芯片的糟糕能效仍將保持不變。同樣，將更高效的2.3GHz結(jié)果作為基準性能，效率提高40％將與麒麟980的效率相匹配，但性能不足。

三星的市場數(shù)據(jù)不夠好，從表現(xiàn)看，如果結(jié)果如此平衡那么Exynos 9820的競爭力讓人懷疑。 唯一的希望是，就像蘋果對外宣傳的A12的性能低于實際表現(xiàn)，S.LSI正在低估Exynos 9820的改進。唯一可以看到的方案是聲稱性能跳躍僅代表GeekBench4分數(shù)，SPEC的實際改進和更實際的工作負載看到了更大的提升，縮小了上面討論過的兩個基準之間的比率差距，希望是后一種情況。

Cortex A76是一款非常強勁的CPU

隨著Deimos和Hercules的曝光，Arm承諾下一代CPU性能提升15-20％。Arm的優(yōu)勢在于在強大的功率范圍內(nèi)提供一整套卓越的性能。雖然PPA指標不是消費者本身應(yīng)該關(guān)心的東西，但Arm也能夠使CPU保持極小。

我們剛看到Arm新的服務(wù)器核心--Ares應(yīng)該是Enyo / A76的基礎(chǔ)設(shè)施，也是最近宣布的Neoverse系列CPU內(nèi)核的一部分。在單個芯片上設(shè)置這種機芯的32或64個核心并不難。 總體而言，我們期待未來幾個月更多令人興奮的產(chǎn)品，無論是在移動和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。

雷鋒網(wǎng)編譯，via anandtech

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