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联发科三丛集被正名 高通海思纷纷采用新设计思路

11-30 IT文章

移动处理器这几年的竞争可谓是相当激烈,尤其是手机领域更是呈现出高度白热化。目前高通、联发科、海思大有三足鼎立的情况,不过其中比较特别的是来自华为旗下的海思,由于它并没有在公开市场上发售,仅作为华为“内部自家使用”的产品,因此受到不少网友的关注。目前最新的海思麒麟980已经登场,其也将会成为未来一段时间华为高端旗舰手机使用的处理器,展开与高通的正面博弈。

作为国产手机芯片的代表作,麒麟980除了在全球首次实现基于Cortex-A76的开发商用之外,其实有一大亮点,那就是它使用了三簇CPU集群设计的子系统及智能调度机制,例如它的设计架构是为2+2+4的三档核数能效,进一步细谈就是说麒麟980的运行模式其实是三部分,分别是两个主频2.6GHz的超大核(基于Cortex-A76定制)、两个主频1.92GHz的大核(基于Cortex-A76定制)以及四个主频1.8GHz的小核(Cortex-A55),这样的模式其实此前并不多见。

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而实际上除了麒麟980以外,还有多家IC设计公司都使用了这样的三簇集设计,例如最新的高通骁龙8150也就同样采用两个大核心、两个中核心以及四个小核心的方案。此外甚至连最新的三星Exynos 9820也同样是在7纳米制程下选用了2个Exynos M4核心、2个A76核心和四个A55的三簇集群核心架构,一时之间,似乎三(多)簇集群设计成为了业内的主流方案。

为什么三簇集群,甚至是未来的多簇集群设计方案会一时盛行呢?其实有其原因。首先对于智能手机而言,性能与功耗之间容易出现左右手互搏。我们总是希望CPU性能越来越强,但功耗增加同样不可避免,这容易导致一个尴尬局面就是当任何轻量级的任务需要动用大核心,无异于杀鸡用牛刀。

相比于传统的大小核两档位设计,三档能效架构提供更为精确的调度层次,让CPU在重载、中载、轻载场景下灵活适配,在获得更高性能体验的同时拥有更长的续航体验。主要的优点就是可以针对不同的运算需求分配不同的核心去执行,将性能均衡分配,当然续航效果也更优。

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不少网友肯定会想,既然这样的设计比较优秀,为何苹果没有采用这样的方式?实际上苹果很早就有这样的构思,只不过它在核心数设计上跟安卓平台的移动处理器比较不一样。例如苹果在A10 Fusion就引入了大小核设计,包含两个性能核心、两个效率核心。其中,效率核心在运行时的功率则可低至高性能核心的1/5,从而大大延长了手机电池续航力。而接下来的继任者A11 Bionic甚至是最新的A12则都是非典型的六核心处理器,包含两个性能核心和四个效率核心,而通过性能控制器,可同时激活全部六个核心,以应对多线程工作负载。


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苹果最新的A12 Bionic处理器内部设计思路图。(图/网络)

老实来说,苹果的做法仍旧是相对保守,因为想要更有效地处理不同工作负载种类,包括目前大趋势的AI专核,其实还应该有更先进的组合,而多簇集群调度模式就会是接下来各大手机处理器研发企业的设计方向。而要说这种调度方式的始祖,麒麟980还不是第一家,而是联发科。

早在2016年,联发科就推出了Helio X20十核心SoC移动处理器,其就使用了三丛集核心设计,例如两颗以2.5GHz频率运行的Cortex-A72核心,主要负责提供极致的性能;四颗以2.0GHz频率运行的Cortex-A53核心,负责中等负载任务; 四颗以1.4GHz频率运行的Cortex-A53核心,负责轻度负载任务,而这样超前的做法实际上在当时引发业内一片哗然。

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当年大家对联发科X20的解读大部分停留在十核到底是为了什么,是盲目追求多核还是满足营销需要?虽然如今联发科也已经专注在Helio P系列中高端处理器,不过我们现在回过头去看,其实联发科的前瞻性思路确实是对的,甚至一定程度上还推动了IC产业的技术演进。

为什么这么说?主要在于IC行业技术的革新。联发科当年面对空前复杂的三丛集核心群,是通过自研的MCSI互联总线进行连接,并以CorePilot 3.0异构运算技术进行实时调控,不过由于当时的制程工艺无法支撑如此巨量的异构计算模型,所以导致Helio X20无法彻底普及多丛集这一概念。

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