为什么苹果能“干翻”安卓?

发布于 2022-4-22 11:01
浏览
0收藏

在如今的移动处理器领域,苹果无疑是性能项目的头号玩家。在 iPhone 13 发布会上,苹果产品营销副总裁 Kaiann Drance 直言道,友商们还在苦苦追赶苹果两年前的芯片。从各项基准成绩和实际体验来看,这是不争的事实。

 

为什么苹果能做到这个地步呢?今天我们就来聊一聊,让苹果芯片更强的关键性因素。为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

01

大缓存,仅此一家

 

常常折腾电脑的小伙伴,应该听说过一个概念:处理器缓存(Cache)越大性能越好。

 


这句话并不准确,但也说对了一半,更准确一点的说法是,在处理器结构和工艺相近的情况下,缓存越大性能越好。


从原理上来说,处理器缓存是 CPU 与内存之间的临时数据交换器,一般集成于处理器内部,用于解决 CPU 处理速度与内存读写速度不匹配的矛盾。

 

现代的电脑处理器一般具有 L1、L2、L3 三级缓存,L1 缓存离 CPU 最近,速度最快、容量最小,L3 缓存速度较慢(相对而言,其实一点都不慢),容量最大。

 

这里的快慢是相对而言的,无论哪一级缓存,速度都要比内存和硬盘更快。

为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

01

大缓存,仅此一家

 

常常折腾电脑的小伙伴,应该听说过一个概念:处理器缓存(Cache)越大性能越好。

 


这句话并不准确,但也说对了一半,更准确一点的说法是,在处理器结构和工艺相近的情况下,缓存越大性能越好。


从原理上来说,处理器缓存是 CPU 与内存之间的临时数据交换器,一般集成于处理器内部,用于解决 CPU 处理速度与内存读写速度不匹配的矛盾。

 

现代的电脑处理器一般具有 L1、L2、L3 三级缓存,L1 缓存离 CPU 最近,速度最快、容量最小,L3 缓存速度较慢(相对而言,其实一点都不慢),容量最大。

 

这里的快慢是相对而言的,无论哪一级缓存,速度都要比内存和硬盘更快。为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

内存、多级缓存与 CPU 之间的关系


苹果的自研处理器一直偏爱大缓存设计。从 2013 年 iPhone 5S 上的 A7 处理器开始,苹果仿照桌面处理器,率先在智能手机上使用了 L3 缓存,具有 1 MB L2 缓存和 4 MB L3 缓存,A8 缓存规格与此相同。

 

此后的 A9、A10 处理器,苹果用上了 3 MB L2 缓存和 4 MB L3 缓存。为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

而安卓手机这边呢?ARM 直到 Cortex-A75 这一代,才为其公版架构加入 L3 缓存,最大可达 4MB,那是 2017 年的夏天。

 


首款采用 Cortex-A75 内核的高通处理器平台是骁龙 845,直到这一年的冬天才面世,具有 2MB L3 缓存(没有堆满),等到搭载该芯片的手机上市,又是 2018 年的事情了。


而另一边,苹果 2017 年的 A11 芯片取消了 L3 缓存,但将 L2 缓存增加到 8MB,比骁龙 845 三个级别缓存加起来都多。为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

2019 年,苹果 A13 随 iPhone 11 系列一同亮相,保持 8MB L2 缓存规格的同时,首次引入系统级缓存(System Level Cache)作为处理器的最后一级缓存,容量达到 16MB,可以充当芯片上所有 IP 的共享缓存,原理与 AMD 显卡的无限缓存(Infinity Cache)类似。


安卓平台这边,高通紧随苹果之后发布骁龙 865,同样引入系统级缓存设计。不过高通这一次依然不够大胆,骁龙 865 系统级缓存只有 3MB,比起 A13 的 16MB 相去甚远。

 

另外骁龙 865 的 L1、L2、L3 缓存加起来也不过 6.8MB,还不及 A13 的 L2 缓存大。

为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

到了 iPhone 13 这一代,满血 A15 的缓存容量已经接近桌面处理器水平,性能核心 L2 缓存增至 12MB,持平 M1。

 

而骁龙 888 的 L2+L3 缓存总共才 6.5MB;系统级缓存增至 32MB,而骁龙 888 只有 3MB,华为的麒麟 9000 堆到 8MB,比起 A15 还是要落后不少。


02

无他,舍得花钱尔

 

大缓存对性能提升这么直接,为什么苹果之外的厂商都不爱用呢?


这是因为,苹果的芯片比其他厂商的更“大”。一是物理意义上的大,即芯片面积;二是价格意义上的大,即成本更高。

 

此二者又是相辅相成的,正所谓芯片空间寸土寸金,芯片占用空间越大,成本就越高。为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

 

苹果 M1 Ultra 对比 AMD 桌面处理器


根据Linley 集团 2016 年的一份报告,苹果 A10 芯片的性能核心面积大约是竞品高端移动 CPU 的两倍,其能效核心也是如此,接近同期竞品处理器能效核心 Cortex-A53 的两倍。


再讲到我们前面谈论的缓存配置,苹果在 A13 上加入系统级缓存后,芯片上的 SRAM 面积直接翻了一番。

 

苹果在处理器缓存的价码越下越大,不仅直接地增加了物料成本,加上对公版处理器架构的大量改动,对工艺制程和设计能力的要求也是越来越高,进一步拉高了芯片成本。


苹果之所以能这么做,因为它卖的是成品的手机,而不是芯片。苹果造出来的芯片仅供自家产品所用,不卖给别的厂商,也就不用考虑太多的成本因素。

 

安卓手机的两大 SoC 供应商是高通与三星,为了卖芯片,高通和三星免不了要和手机厂商讨价还价,也就不得不考虑芯片成本的问题。 


这可以说是苹果绝无仅有的优势。据 Counterpoint 的数据,苹果 iPhone 以不到 20% 的智能手机出货量份额,掌控着全球 70% 左右的利润,多的时候能到 80% 以上。

 

有这么高的利润,苹果可以大举投入资金,反哺芯片研发和制造环节。为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

苹果手机的营收和利润比友商高出一个次元


苹果做手机真的太赚钱了,多花些钱造芯片又算什么呢?


03

快人一步的苹果

 

从 2010 年的 A4 到 2021 年的 A15,再到今年的 M1 Ultra,苹果的自研芯片历程只有短短 12 年,对于芯片制造这一行业来说,并不算长了,苹果对手们的资历要比这长得多。


华为旗下的海思成立于 2004 年,2008 年发布第一代自研芯片 K3V1;高通于 2005 年宣布进军手机处理器领域,其功能机处理器平台最早于 2006 年推出。

 


三星 2002 年就为 Danger Hiptop 打造了智能手机处理器 S3C44B0X,上世纪 90 年代便已投身 ARM 媒体播放器芯片研发。

 

主攻 PC 领域的英特尔、AMD、英伟达、IBM,还有退出了处理器市场的摩托罗拉,无一不是身经百战数十年的代表。

为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

搭载三星处理器的 Danger Hiptop(2002 年)


与其他对手不一样的是,苹果这 12 年,迈出了几个大跨步。


在推出首款自研处理器芯片之前,苹果进行了一系列重磅收购,最著名的两笔是 2008 年收购 PA Semi,以及 2010 年收购 Intrinsity,苹果造芯梦之队班底由此而来。

 

这两家公司的造芯历史,可以追溯到上世纪八九十年代,是芯片行业的老资历。 为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

 

踏上自研芯片之路后,苹果没有停止锐意探索的脚步。早在 2013 年的 A7 处理器上,苹果就用上了 64 位处理器架构。

 

高通对此不屑一顾,一位高管还宣称 64 位 A7 处理器只是噱头。数月之后,高通才后知后觉地做起了 64 位处理器,慢人一步。


从进军 64 位处理器开始,苹果就抢占了领先身位,并保持至今。

 

为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

值得一提的是,ARM 在 2016 年推出了一项计划,让芯片合作伙伴更早地接触其最新 CPU 设计,从开展设计和调校。从苹果自研处理器的步伐来看,或许苹果早早就在做这件事了。


04

性能很重要,但不是全部

 

谈及智能手机的性能,我们免不了会触及“性能过剩论”,即如今的智能手机性能已经够用,性能再强也是过剩。其实无论智能手机还是电脑,硬件性能都不会有够用一说,至少在可预见的时间内是如此。


计算机领域有一个著名的安迪-比尔定律,“安迪给多少,比尔就拿走多少。”大意是,新硬件带来的性能提升,都会被新软件消耗掉。

 

反过来说,开发者针对软件的更新,都是瞄准新硬件的性能来打造的,也必将消耗更多的硬件性能。购买手机或电脑时,设备的硬件性能越强,当然尽可能用的长久。

为什么苹果能“干翻”安卓?-开源基础软件社区

https://mp.weixin.qq.com/s/npmfyptvZ-LoQBbcDtBlsw

分类
已于2022-4-22 11:01:45修改
收藏
回复
举报
回复
添加资源
添加资源将有机会获得更多曝光,你也可以直接关联已上传资源 去关联
    相关推荐