ARM推出的Cortex-A76被描述为一种“完全从零打造的全新架构”到底有多厉害

ARM推出的Cortex-A76被描述为一种“完全从零打造的全新架构”，到底有多厉害？一提到当前的旗舰手机处理器，大家首先都会想到高通骁龙、三星Exynos、华为海思——不过，如果你对相关“行业内幕”有所了解，应该就会知道它们其实都是基于同一个“源头”：英国的ARM（安谋）公司开发的Cortex系列处理器方案。具体来说，大家喜闻乐见的骁龙845CPU部分就是基于ARMCortex-A75和A55架构“改修”而来，上代的骁龙835CPU本质上是ARMCortex-A73的“变体”；而华为麒麟960、970等，更是原封不动地买来了公版的ARMCPU和GPU设计，就算是这三家中“原创度”最高的三星，旗舰芯片Exynos9810的大核心是自己原创的，但是小核心也是ARM的公版Cortex-A55无误……当然，对于消费者来说，这种芯片厂和手机企业“集体抱大腿”的行为，其实并不能算是坏事。因为大家都基于相同的基础架构，使用相同的处理器指令集，这当然就大大地简化了新产品的开发流程，也大大地简化了软件开发者进行适配的难度。可以说，正是得益于ARM在移动设备处理器的统治地位，才使得我们每年都能有新设备可用，整个手机业界才能心无旁骛地开发新技术、新产品、“新旗舰”~明白了这个道理，就不难理解当ARM于近日官宣“下一代旗舰CPU”Cortex-A76的时候，几乎是吸引了全行业关注的理由了。ARM说，新核心性能秒杀老旗舰，可是……在ARM的官方宣传资料里，Cortex-A76被描述为一种“完全从零打造的全新架构”，它主打高性能体验，旨在取代近两年的Cortex-A73、A75两代大核心。对于Cortex-A76的性能，ARM官方资料提供了对比数据：Cortex-A76相比于“上上代”的Cortex-A73，整数性能提升了90%，浮点性能提升了150%，而综合起来的性能增幅也有80%。如果是和上一代的Cortex-A75相比，那么综合性能提升幅度也高达35%。同时，ARM还说，由于指令集层面上的改进，Cortex-A76运行“机器学习应用”时的性能最高可以提升400%，而在能效比上，新架构也有着高达40%的改进……是不是觉得“很好很强大”，别急，让我们来做个简单的算术：在ARM的官方对比资料中，最新款的Cortex-A76测试平台使用了目前尚未量产的7nm制程，运行在3GHz频率下；而惨遭秒杀的“前前代”Cortex-A73则是基于现有的10nm制程，主频仅有2.45GHz，同样被拿来对比的Cortex-A75主频也是只跑到了2.8GHz——换言之，所谓“80%的性能提升”，其实并非同频率下测得，并不能完全反应架构革新带来的执行效率增加。因此，假设官方资料中的Cortex-A73性能指标为100（参考值），则可以算出，在相同频率下，全新的A76架构同频性能相比两代之前的A73，实际的提升程度是(180/3)/（100/2.45)-100%=47.02%；而如果和当下的A75架构相比，则实际同频性能提升则仅有（180/3)/(145/2.8)-100%=15.9%……一言以蔽之：只考虑架构上的改变的话，全新的Cortex-A76其实并没有比现有的Cortex-A75强很多。主频提升换来的性能涨幅，其实不怎么靠谱有的朋友看到这里，可能已经在思考着明年是否有必要换新机了。不过，当然也会朋友提出：没错，照这样算，新架构的效能提升是不大，可是它频率高了不少啊！即使IPC（每时钟周期性能）不怎么增长，但直接提高主频，难道不是会带来更高的最终性能么?笔者承认，同频性能不提升的情况下，直接拉升新处理器的主频，的确也是一种行之有效的性能提升办法。这方面典型的例子就是台式电脑上的英特尔酷睿i77700K与6700K之间的提升——英特尔自家都承认，7700K的同频性能相比6700K完全没变化。但是靠着高了10%的主频，7700K的实际性能就是比6700K高了10%。但是请注意，那是在台式PC上的情况——在台式PC上，CPU的功耗、散热调节都十分宽裕，完全可以一直维持在设计的最高频率上。可是手机、或者说移动计算平台的情况与台式PC是完全不同的。在手机上，不管是多“旗舰”的SoC芯片，其在工作的绝大部分时间里都根本达不到标称的最高主频——2.8GHz的骁龙845，即便是在运行3DMARK这样的高负载跑分软件时，最高也只有2.3GHz的主频记录。更不要说3GHz的“Cortex-A76”了——就算用上了7nm制程，其真正在手机里，也绝不可能一直运行在3GHz下。换句话说，当这种性能“打折扣”的时候，它的实际体验会不会比前代旗舰们有明显的差异，其实就很难说了。或许，ARM从一开始就“另有打算”如果说，ARMCortex-A76架构“借助”高频率实现的性能提升，在实际的手机产品上或许并不会带来明显的消费者感受改善的话，那是否意味着ARM“吹牛”过度了呢？可以这么说，但也存在着另外一种情况：如果，Cortex-A76的假想消费级平台并不只是手机呢？如果ARM一开始就打算将它用在笔记本、甚至是台式PC里，那么在充足的供电和散热加持下，八核心3GHz的全新旗舰，就真的能够长时间“火力全开”，发挥自己的全部性能了。“非常巧”的是，就在ARM官宣Cortex-A76架构的同一天，有外媒曝光了高通全新的骁龙1000系列处理器——它的设计功耗高达6.5W，和英特尔的酷睿m系列相当，最重要的是，它的确就是专门针对未来笔记本平台打造的全新产品线。考虑到ARM处理器原本就相比x86架构有着更高的能效比，因此从理论上来说，同为6.5W功耗，高通骁龙1000的性能有望超过英特尔最低端的酷睿产品线，带来更好的超轻薄笔记本体验。同时，如果活用“降频省电”的做法，它也不是不