相比一两年前厂商一面的百家争鸣,以及明年新公版架构以及多家自主架构的参与,今年的移动处理器行业一切看起来还是按部就班的,也就是CPU普遍的64位大小核的采用;当然除此以外图形处理以及通信上还是有相当的竞争,作为年终季,还是让我们来看看今年智能手机领域的各个等级SoC平台的性能相比一年前、两年前又达到了怎样的高度。
从"芯"选择 2015年主流移动处理器横评
“大小核”普及 A57/A53代替A15/A9/A7
相比两年前的旗舰SoC行列还能看到公版A15、高通自主微架构Krait、以及乳臭未干还只能开四核的big.LITTLE,2015年的这一领域就显得单调的很了,ARM公版64位ARMv8指令集的big.LITTLE微架构一统江山,八核暂时成了标配;到底是苹果引得64位迅速普及到Android阵营还是这本来就是大势所趋,反正今天的时代已成定局。
另一方面,核心选择上,今年的旗舰级别SoC也都从之前的A7、A15或者两者的组合而升级到了A53、A57和两者的组合;Cortex-A53/A57发布于2012年11月,隶属ARM首个采用64位指令集ARMv8的Cortex-A50系列。
且不说今年的顶尖产品性能相比一两年前如何,这么多年的智能机生涯当中,以iPhone为例,今天的iPhone 6相比八年前的第一代iPhone、CPU性能提升了50倍,GPU性能也提升了84倍。
与之相对应的,我们在智能机上获得的体验也从十多年前挤在一片176x144的1英寸屏幕上面、用着以今天的眼光来看根本就不可用的GPRS网络登录着Java版本QQ的窘况,飞升到了如今用着装不进裤兜的大屏和超越游戏主机性能级别的处理器看4K视频的时代。
作为年终季,今年我们的对比选择了出现在2015年所发布的Android机型上的绝大多数主流平台,包括骁龙410、骁龙615、骁龙616、骁龙801、骁龙805、骁龙808、骁龙810、三星Exynos 7420、联发科MT6735、MT6752、MT6753、MT6795(T)以及来自海思的麒麟620、935。
2测试平台组成及参数简介
测试平台组成及参数简介
从今年的移动处理器的规格来看,除了仍被采用的高通以往的32bit架构骁龙801、805之外,其他主流平台均采用了64bit ARM公版架构、或者在公版架构之上的改款;64bit平台的具体表现为;
骁龙410、MT6735、MT6753、麒麟620这样的入门级别平台,CPU采用4核或8核的小核(Cortex-A53)配置,运行频率普遍在1GHz左右;GPU则是两年前左右的型号或者当时型号的小升级款;
骁龙615及616、MT6752这样定位中端的平台,CPU仍然是全部小核(Cortex-A53)配置,但有的依据频率上的高低不同分成了类似big.LITTLE架构的两个集群(比如4x1.7GHz和4x1GHz),有的则是八核均可以运行在1.7GHz左右的高频;GPU则是入门款的迭代型号或同系列当中的高端型号;
骁龙808及810、Exynos7420、MT6795、麒麟935这样定位中高端(或者从品牌上定位中高端)的平台,CPU部分或者是更高频(2.2GHz左右)的八小核配置、或者是标准的big.LITTLE(Cortex-A57+Cortex-A53)大小核配置;GPU部分也是同品牌已商用当中的性能最佳型号或者中端平台所用GPU的多核高频版本。
此外,几大品牌的最新平台——比如高通骁龙820、MTK Helio X20/30、三星Exynos8890、麒麟950当中仅有最后一款商用,并且未能及时赶上我们的评测档期,因此这里会在每项测试后单列出麒麟950的成绩,也以此可以大概对明年的旗舰平台性能水平有所初步了解。
3CPU性能单项测试部分
CPU性能单项测试部分
跟以往一样,由于智能机集成度太高,处理器之外的其他部分都可能影响到处理器最终性能表现,而目前的普遍测试条件所限我们无法规避这些误差,而且理想状态下的零误差就成了拿各平台的开发机测试而忽略了成品机型的真实体验;因此开始综合性能测试之前有必要重申几点关乎整个测试过程的测试条件限制。
特别值得注意的是:
1、关于优化,由于各厂商对于处理器平台的优化功力不同,容易造成对该平台本身的性能增强或减弱;而且此次横评横跨高中低平台,必然有与定位相符的屏幕分辨率、内存容量上的较大区别,因此我们尽量选择不受分辨率、内存大小影响的测试项来规避误差,但仍然有可能由于上述原因造成实际测试成绩与各处理器平台理论成绩的差距。
2、关于降频,大部分机型出于续航和热量控制两方面的考虑,不能够持续高负载的运行,长时间运行会出现降频现象;由于不同厂商采取的温控策略不同,我们无法统一,因此这也会对最终结果带来误差。
3、关于测试条件,所有机型测试过程统一在恒定室温条件下进行,每项测试每次完成之后自然冷却至室温,再重新进行第二次或者其他项测试,以此来规避高温降频对于最终性能的影响。
4、关于电池策略,测试机型有的可以选择“均衡模式”“性能模式”等电池策略,有的则可以在跑分软件开启时自动进入性能模式,为了探究各平台的最大性能,有该策略的机型开启“高性能模式”,其他保持默认。
5、关于型号区别,由于各个厂商的调校,不同平台最终出货可能并不处于它的最高主频上;这部分误差同样需要考虑。
6、关于续航发热,由于不同机型的续航发热不仅与处理器有关,还与屏幕、射频信号耗电、各机型散热措施等有着非常大的关系,因此这里的测试不包含这两方面内容。
CPU性能单项测试部分
这里采用GeekBench以及几种Javascript Benchmark测试CPU部分的性能,以及采用PCMark for Android测试系统整体性能。
GeekBench 3.0
GeekBench 3.0采用对单核心和多核心分别的方式对CPU性能进行测试,主要衡量CPU和内存的运算能力,得分分四个大项——整数运算、浮点运算、内存性能以及内存带宽性能。
【麒麟950该测试得分:单核 1793 多核 6275,理论性能高出参与测试的所有平台,可以预见A72的实力还是很值得期待的】
WebXPRT
WebXPRT主要针对网页浏览,在JavaScript和HTML 5两方面进行测试;WebXPRT基于浏览器,可以适配于IE、Chrome、Firefox和Safari等。在Web XPRT的测试中,会进行大量模拟浏览网页时的图片、数据、图表读取以及编辑操作七次,测试的时间也较长,从而得到更加全面的结果。
PCMark for Android
PCMark可考察设备的性能、电池续航能力,能看出设备在上网、看视频、处理文档、编辑照片等日常使用中的表现。测试基于日常应用,而非抽象的理论算法;测试成绩也可反应真实性能,而非可望而不可即的最高性能。
【麒麟950网页、视频、文字、照片各项得分分别为6984、4848、7010、6867,也超越了目前参与测试的所有平台】
理论上来看,不同层级之间的处理器CPU性能体现的定位还是非常明显的,基本符合之前的三级划分;而从实际体验上来说差距却并没有那么大,无论是入门的销量410、MT6735、麒麟620等,还是最高阶的骁龙810、Exynos 7420在网页处理、视频解码、文字处理和照片处理方面的差距远没有理论性能多,也就是说如今在这些较轻的任务下,从入门到高端的平台满足日常需求并无问题。
4GPU性能单项测试部分
GPU性能单项测试部分
接下来我们首先采用来自Futuremark的3DMark安卓版本,对设备的图形处理能力进行测试,每个场景通过两段动画检验GPU的图形处理能力,另有一段动画用以检测CPU的物理渲染能力,总成绩中GPU图形测试所占比重更大。
3DMark
值得一提的是,3DMark如今为2K屏幕设备加入了要求更高的场景SlingShot,它用于考察手机、平板机的OpenGL ES 3.1/3.0图形性能,负载相当之高。该测试基于PC版的Cloud Gate模块改造而来,可以看做是它的轻量版,针对移动平台而设计,能最大程度地压榨移动GPU图形性能,全面考察各种API功能,包括多渲染目标、即时渲染、统一缓冲、转换反馈,还有大量的体积光照、后期处理效果。
现在看来它的作用类似GFXBench 3.0当中的“Manhattan”,就是让你四五千买的手机跑游戏也跑不了几帧;放张三星Galaxy S6的2560x1440分辨率截图你们感受一下。注意底部白框左侧的fps……
实际测试部分,“次世代”场景SlingShot当中除Exynos 7420之外,最佳表现基本被高通包揽,无论是骁龙810还是805、808,连去年最流行的旗舰平台骁龙801都是中端平台GPU性能的两倍以上。中端平台的骁龙615和615、MT6752基本持平,麒麟935的GPU实在太老,而最新麒麟950采用了与Exynos 8890同款的Mali-T880,未来值得期待。总的来说由于该场景实在负载过重,这两个最好成绩也只有几个FPS。
由于该场景需要最低1080p以及OpenGL ES 3.0以上版本的图形API,因此部分机型由于分辨率或者API规格不够不支持次测试,而MT6795我们测试了多款该平台手机都无法支持因此无成绩。
而回到以往我们常用到的IceStorm场景的“Unlimited”模式,“图形”上依然是Exynos 7420以及骁龙810、805领先,骁龙808、801以及MT6795次之,高通的Adreno表现依然是最好的。
出自ARM Mali的几款GPU性能上也呈现与年代成正比的关系,比如MT6752的T760>MT6753的T720>麒麟935的T-624>麒麟620的T450。单就Mali-T760来说,用到八核GPU的Exynos 7420也比仅有双核GPU的MT6752性能好非常多。
【麒麟950 3DMark Slingshot及IceStorm Unlimited得分分别为1182和18049,理论性能上类似骁龙801、MT6795】
GFXBench 3.0
而GFXBench 3.0部分,前面说过横跨平台过多因此涉及到屏幕分辨率的Onscreen项目略过,理论成绩也就是Offscreen,Exynos 7420与骁龙810依然处于顶端且几乎并驾齐驱。与此同时MT6795的性能几乎只是骁龙810的一半,麒麟935几乎只是MT6795的一半。(麒麟620由于不支持OpenGL ES 3.0 API无曼哈顿场景成绩)
【麒麟950 GFXBench 3.0的得分为1069、2153,理论性能接近骁龙805、808,也就是Adreno 418/420,比目前最佳的骁龙801的Adreno 430以及Exynos 7420的Mali-T760MP8尚有50%的差距,还应该是GPU仅有四个核心的原因所致】
5实际场景测试《Asphalt 8》
实际测试《Asphalt 8》游戏
性能这件事,给的多但不一定要的多,虽然理论性能方面各等级的GPU性能经常有着几倍的差别,但实际表现上也会有曲线救国的方式来实现类似的体验。因此GPU的最后也是基于实际场景《狂野飙车8》的游戏测试——由于这里会涉及到所用机型的屏幕分辨率,而相同理论性能驱动的1080p屏幕一般要比2K更流畅,因此这里特别标记了除1080p之外其他的分辨率规格。
由于最新的《Asphalt 8》并不支持画质调整,因此这里你会看到比如骁龙410与骁龙801跑出相同帧数,或者同样是2K屏幕的骁龙805和808帧数差距太大的情况,大都是由于画质不同所造成的。
从详细的帧数记录可以更好的解释上面的异常,比如骁龙410可能是由于GPU性能有限、FPS始终跑不到30帧的理想状况;比如骁龙808、810的GPU性能拔尖,可以驱动2K屏幕跑出四五十帧的表现;骁龙805、Exynos 7420可能是遇到了《Asphalt 8》的高画质锁帧,始终维持在30fps;而一些中低端平台也有跑出四五十帧表现的,则是受默认画质较低或屏幕分辨率较低两方面的帮助。
6系统整体性能测试
系统整体性能测试
最后,我们按照惯例来娱乐一下跑个安兔兔。由于恰逢安兔兔 6.0 Beta版本发布,而且最近正保持每天一个版本的更新,跑分规则实时在变,况且熟悉安兔兔的用户大概都知道每一代安兔兔的跑分规则差距巨大,造成各代之间分数毫无对比价值,因此这里的跑分仅供参考!仅供参考!仅供参考!不代表任何ZOL观点。(比如那台霸榜的魅族 PRO 5就凭着高性能模式都在我们手里十几次跑不出Exynos 7420的水平。。)
【麒麟950成了最新的霸榜选手,CPU、3D、UX及RAM性能分别为30241、16891、33485、6143,弱势依然在GPU上,不过其他方面的优势标志着国产走到这一步也算不易】
最后的最后,让我们来谈谈未来
按照惯例,最后让我们谈谈未来,也就是必然会比今年更加有看点的2016。
big.LITTLE时代的公版架构比以往更加“普惠”,换句话说它也在让以往有着自主架构研发能力的厂商优势渐失,也给了很多以往不曾涉及IC设计或能力不足的厂商以机会;从近两年Cortex-A57/A53对于Cortex-A15/A9/A7架构的替代趋势来看,明年的趋势则是最新的Cortex-A72、A35公版架构的采用。
Cortex-A72、A35新架构
公布于年初的A72已经借助麒麟950商用,未来还有联发科Helio X20/X30这样的平台采用。与目前流行的A53/A57相同,全新的Cortex-A72架构同样基于64位的ARMv8设计,并且我们从这个数字也能看出,它与Cortex-A53、Cortex-A57同属于64位处理器架构,初期采用台积电16nm FinFET制造工艺。
性能方面,ARM表示A72最高可以以2.5GHz频率运行,性能水平相当于Cortex-A15的3.5倍,同时也是目前的主流高端核心Cortex-A57的两倍左右,而且据称整体能耗并不会太过分;当然ARM这也是基于台积电的16nm FinFET工艺而言的,本身相比A15/A57时代的20nm和28nm工艺就有着功耗上的优势。
作为A57的下一代,同为big.LITTLE架构当中“大核”身份的A72可以与现有的“小核”A53共用。
而作为目前视频、游戏等应用的重要倚靠, ARM也公布了全新的T800系列GPU Mali-T880;Mali-T880有着1.8倍于目前T760的性能表现,以及40%的功耗节省;对移动游戏玩家而言,意味着能够获得更先进的主机级游戏体验。
7Cortex-A72、A35新架构的采用
前面提到,A72的首次商用来自于华为Mate 8所采用的麒麟950,不出意外的是4xA72+4xA53的配置,主频分别为2.3GHz以及1.8GHz,GPU部分为Mali-T880 MP4,此外还采用了16nm工艺。
依笔者看虽然CPU GPU以及工艺都领先,最值得庆贺的大概是终于换掉了老旧的Mali-T628,而用到了最新的Mali-T880,不过GPU四核版本的配置让它的性能毕竟不如12核版本的三星Exynos 8890,就GFXBench的测试看起来性能相当于骁龙808的Adreno 418/420,不及目前的骁龙810的Adreno 430或者Exynos 7420的Mali-T760 MP8,但CPU的配置以及华为的传统优势为其加成的通信能力已经能够让其比麒麟910、920、930等更加具备跻身旗舰平台的能力。
另一款值得关注的A72要数联发科的十核心处理器Helio X20,今年5月公布的它是世界首款10核心三CPU集群的处理器,也就是说Helio X20的CPU部分拥有10个核心,分为三个集群,分别是两个2.5GHz Cortex-A72核心、四个2.0GHz Cortex-A53核心以及四个1.4GHz Cortex-A53核心;GPU部分则为ARM的Mali-T800系列,或为四核700MHz的Mali-T880。
其中两个A53核心为我们常见的big.LITTLE架构,剩下的高频高规格的A72核心从命名上就不难看出是用来飙极限性能的,这款Helio X20 MT6797将采用20nm工艺制程。虽然今年的MT6795没有摆脱又被无良友商拉下水的命运,而联发科冲击高端的心依然不死,相对于目前仍有华为自己采用的麒麟950,Helio X20在明年的中高端市场将有更加广阔的空间。
当然这也少不了高通,不过骁龙810的痛让高通并未将A72用于800系列而是600,800系列回归自主架构;骁龙618、620将分别采用2个和4个A72核心。
除了Cortex-A72这个“大核”,小核方面Cortex-A53将继续在未来发挥余热,从目前公布最多的高通来看,它的骁龙400系列多款型号都将采用八核A53的配置,主频依据各自的定位略有不同,为1.2GHz~1.4GHz。
至于“更小核”方面,仍以高通为例,未来骁龙200系列这一超低入门的系列还将沿用以往“能效比最佳”的A7核心,但随着其64bit替代品“Cortex-A35”的发布,不排除未来某些厂商的入门平台从A7过渡到A35的可能;相比A7,A35不仅实现了64bit,而且性能依然有6~40%的提升,功耗也有10%的下降。而A35也可以和A72/A57/A53等核心组成big.LITTLE 大小核结构的SoC,可以让厂商根据需求,搞出各种大小核的组合产品,甚至是A35+A53+A72的三核心簇的SoC。
8旗舰针锋相对:高通回归与三星自主
旗舰针锋相对:高通回归与三星自主
除了公版架构之外,明年另外的亮点在于三星自主架构处理器以及高通的回归。很多年前听过的三星将推出自主架构CPU的消息如今成为现实,在麒麟950、骁龙820之后,三星也迫不及待的推出了新一代旗舰处理器Exynos 8890,与往年在来年CES上才会云集的新处理器发布不同,今年这一密集的发布时间提前很早。
三星Exynos 8890
三星在年初推出的Exynos 7420就首次把14nm工艺带到智能机并由此大红大紫,而这次则带来了传说已久的自主定制大核(代号“猫鼬”Mongoose),除此之外,仍然是八核big.LITTLE设计的Exynos 8890还搭配四个Cortex-A53小核心。Exynos 8890将采用新一代与骁龙820相同的14mm FinFET LPP工艺制造,相比上一代Exynos 7420,性能提升30%以上,功耗降低10%。
而具体运行频率像骁龙820一样并没有公布,此前据称猫鼬核心的标准频率为2.3GHz,但可以超频到2.5GHz;而另一半的A53核心标准频率为1.56GHz,也能超频到2.2GHz。
不止是14nm工艺与自主定制核心,三星Exynos 8890此次甚至用到了12核心的Mali-T880,不同于前几天麒麟950虽然型号相同但仅为四核心的配置。据悉与Mali-T760 GPU相比,Mali-T880性能提高1.8倍、能效提升40%,完全支持当前和下一代图形API,如此强大的配置目标同样瞄准了浸入式3D游戏以及虚拟现实。
从之前的跑分信息、以及刚刚曝光的骁龙820机型小米5的跑分来看,Exynos 8890的CPU单线程性能与骁龙820不相上下,不过由于后者是四核配置,多线程性能并不能与8890匹敌;而GPU性能方面还未见分晓。虽然骁龙一向占优,不过这12核应该也是很值得看……
而更加惊喜的是Exynos 8890在基带方面差不多追平了骁龙820,下行和上行分别支持Cat.12/Cat.13标准,也就是说理论下载速度提升到600Mbps,上传150Mbps。
告别被公版架构和20nm制程双双限制的或许并不情愿跟进的骁龙810,Kryo+Adreno 530+Hexagon 680 DSP+X12 LTE+2x2 MU-MIMO WiFi+QuickCharge 3.0等等所组成的大招也在年底前如约而至。
不同于基于ARM标准big.LITTLE、4x Cortex-A57/4x Cortex-A53的骁龙810,这次“回归”的Kryo意味着骁龙820用回了自主架构,也是继以往的Scorpion、Krait之后的首款64位微架构;而具体到骁龙820(三星14nm FinFET工艺)上面,CPU部分回归四核配置,最高主频可达2.2GHz。
但最终的版本共有几款、CPU分别拥有多高的主频还未确定,根据AnandTech的推测,骁龙820的Kryo采用了类似big.LITTLE架构的设计,四核组成为2+2——也即两颗高性能的2.2GHz核心+两颗1.6~1.7GHz主频的核心,此外可能存在三级缓存。
而骁龙传统强项图形处理方面,为骁龙820搭配的GPU升级到了Adreno 530,性能相比上代也就是骁龙810当中的Adreno 430有40%的提升,功耗则有40%的下降。
作为对目前可能是手机最重要用途的“拍照”的支持,骁龙820集成的Spectra ISP光谱相机借助14位双ISP可提供更广泛的色彩和更自然的肤色,同时支持高达三个摄像头(例如一个前置摄像头和两个后置摄像头),以及通过每秒30帧速度零快门延迟拍摄高达2800万像素影像。
除了通常的对焦白平衡和曝光优化,Spectra ISP更容易明显体现的提升在于“宽容度提升”和“弱光拍摄优化”。其中前者借助动态的局部色调映射(LTM)技术,对色调重新映射而后叠加,从而实现高动态范围图像(HDR)。它能够增强画面阴影的层次,使细节更加清晰;并且改善对比度最终使照片更接近真实场景的自然色彩表现。
另一个传统优势基带方面,骁龙820搭载全新命名的“X12”LTE Modem,先说数据传输方面,它支持理论速率600Mbps的Cat.12标准的下行网络,比骁龙810的理论速率450Mbps的Cat.9标准快33%,另外支持理论速率150Mbps的Cat.13标准的上行网络,是骁龙810的三倍。在运营商支持下,就算是高码率的4K视频都能流畅上传下载。
骁龙820处理器将采用14nm FinFET LPP(Low Power Plus)工艺,也就是说将由三星代工,三星14nm FinFET制程LPE(Low Power Early,Exynos7420和A9采用的旧版)版本相较于既有20nm 制程,晶片速度提升20%,耗电量降低约35%,且LPP版本整体性能和耗电量表现,更明显优于旧版LPE。它将如约出现在2016年的大部分旗舰智能机上。
Final Words:
至此,很容易理清今年移动处理器行业的版图,依规格配置划分的三个层级,可以分别对应千元4G市场、主流中端市场以及高端旗舰市场,虽然理论性能每个等级之间都有数倍差距,实际体验上却需要通过分辨率、高清画质以及拍照对焦、处理照片等的速度细微差别来区别,性能提升带来的边际效用愈发减小。
而未来,堆料拼性能的现象依然存在,比如已经知道的10核心CPU、12核心GPU等等,但今年Exynos 7420的表现让我们尤为期待14、16nm工艺带来的能耗比的提升,骁龙自主架构以及三星自主架构的侧重点也让浸入式体验来到我们面前,让我们来年再见。
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