市面主流处理器理论性能分析
前言
不服跑个分，很多安卓粉们都喜欢这么说，尤其是专为发烧友而生的小米手机，米粉们已经把跑分列为了一项日常项目。说到跑分，目前使用最广泛的跑分软件就是安兔兔了，可惜虽然安兔兔在安卓上一统天下，却一直没有出iOS的版本，不能进行跨平台的跑分。而iOS版本的安兔兔进过了几个月的测试之后，终于在App Store上架，与用户们正式见面了，至此，iOS用户终于能和安卓用户在跑分上战个痛快了。
跑分的基础在于硬件，而硬件的核心部分在于CPU和GPU，所以决定跑分高低最重要的东西，其实是处理器的型号。目前来说，市面比较流行的处理器有高通、英伟达、三星、苹果、英特尔以及MTK，其中英特尔在一众ARM架构中是奇葩，而MTK的目标定位较低，理论上真正有实力争夺跑分王的只有高通、英伟达、三星和苹果四家。
高通骁龙S4 Pro APQ 8064
在2013年初最强的手机处理器是什么？高通骁龙S4 Pro的APQ 8064处理器想必是当仁不让的。这款处理器最初为平板而生的处理器最终还是在2012年的第四季度用在了手机上。APQ 8064有着4颗Krait200架构的核心，频率为384MHz-1512MHz，内存带宽为8.5GB/S，内嵌频率为400MHz的Adreno 320 GPU，采用了28nm LP工艺制造。从规格上，这块SoC（System on Chip中文译为片上系统）的确成为了2012年最后的王者，同时也统治了2013年的头几个月。
骁龙S4 Pro
而APQ 8064在2012年最大的对手就是三星的Exynos 4412了，作为三星自行研发的SoC，其实Exynos 4412的性能是很强的，Cortex-A9的性能在多项性能测试中都击败过Krait200，而高通的Krait架构其实并不像他们说的那样具有和Cortex-A15同级别的性能，但是在GPU上Exynos 4412采用的是Mali-400MP4，虽然在频率上后期在频率上有所提升，但先天的架构落后和堆料不足让其在浮点运算能力上要弱不少，完全不是APQ 8064所采用的Adreno 320的对手，游戏优化上的事情暂且不谈，就从整体性能上而言，2013年初的性能王，APQ 8064当之无愧。
而在APQ 8064的各种跑分数据上来看，Sunsider的数据约为1200ms左右，Geekbench约为2200分左右，安兔兔跑分约为22000分左右。
高通骁龙600 APQ 8064AB
在APQ 8064之后，高通公司当然也在继续不懈的努力，将旗下的产品系列做了一个新的分类，将骁龙系列的处理器分为了骁龙200、骁龙400、骁龙600和骁龙800，在骁龙800还未上市之前，在2013CES上发布，三月份上市的骁龙600就成为了高通骁龙系列的最强音。而其实在骁龙600中还有着几个不同的型号，有1.7GHz的APQ 8064T，有1.9GHz的APQ 8064 AB还有内存带宽高但频率低到1.5GHz的APQ 80641AA等，而1.9GHz的APQ 8064AB就是骁龙600系列中最强的一个型号了。
骁龙600系列
相比原版的APQ 8064处理器，骁龙600系列在频率和架构上都做了增强，不过工艺上还是28nm LP工艺，APQ 8064AB采用了Krait300的微架构，相比krait200的微架构新增加了内部的乱序执行和提高了分支预测的命中率，简单的说就是有了更好的性能。同时将最高频率也提升到了1.9GHz，内存方面也有原来的LPDDR2提高到了LPDDR3，GPU的频率也提升了50MHz，所以骁龙600并不能说是APQ 8064的简单超频版。而通过诸多测试最后得出的结论为，骁龙600相比APQ 8064在CPU上有了约30%的提升，在GPU上的提升约为12.5%，但毕竟这两个系列发布时间相近，提升的复读不够巨大也是意料之中的事情。
骁龙处理器强劲芯动力
通过性能测试软件来看，安兔兔跑分为26000分左右，Sunspider约为1000ms，3DMark的Ice Storm场景11000分左右，极限模式为6800分左右。
高通骁龙800 MSM8974
在今年的7月份，高通今年最强的系列骁龙800终于重磅登场，不算基带区别的话目前骁龙800分为两个型号，分别是MSM8974和MSM 8974AB，看到AB的后缀型号是不是很眼熟？没错，MSM8974AB就是MSM8974的增强版。而目前MSM8974其实也有两个频率的版本，分别是2150MHz的版本和2265MHz的版本，前者有索尼的XL39h和L39h，以及Nubia Z5S和金立ELIFE E7等机型在采用，而后者有小米3联通版vivo Xplay 3S等在采用。
高通骁龙800系列
MSM8974相比骁龙600系列，将最高主频提高到了2.3GHz，工艺也升级到了28nm HPM工艺，虽然还是四核心的架构，但是微架构提升到了Krait400，内存带宽也提高到了12.8GB/S。除此之外，GPU性能的提升也是相当强悍的，Adreno 330将Shader单元数量比Adreno 320进行了翻倍，也就是说在理论的浮点运算能上Adreno 330可以达到 Adreno 320的两倍，但是在纹理拾取和像素填充方面仍然是Adreno GPU的一贯弱点。
MSM8974AB则有了更多频率方面的提高，首先是内存总线频率由原来的800MHz提高到了933MHz，GPU频率则由450MHz提高到了550MHz，就连ISP频率（Hexagon DSP）也由320MHz提高到了465MHz。高通官方宣布骁龙800相比上一代处理器能够获得40%的性能提升。
目前骁龙800是市场上最强的处理器
而从性能测试软件的数据来看，骁龙800在安兔兔跑分上有了巨大的提高，平均得分在35000分以上，而MSM 8974AB更是能跑到37000分以上的高分。Geekbench得分约为2700分，Sunspider的分数可以跑进600ms内。
三星Exynos 5410/Exynos 5420
三星的处理器向来只有寥寥几家厂商在用，除了三星自家和魅族之外，并没有长期稳定使用的厂商，上一代的Exynos 4412还有联想在使用，而今年4月份推出的Exynos 5410就只有三星和魅族两家了。Exynos 5410作为上一代Exynos 4412的升级版推出，在各方面都有了相当大的提高。
三星Exynos 5系列处理器
首先在核心数量上Exynos 5410相比Exynos 4412实现了翻倍的提升，达到了八个核心，不过其采用了Big·Little架构，所以这八个核心中有四个是Cortex-A15架构的核心，而另外四个是Cortex-A7架构的核心，A15核心最高频率为1.6GHz，A7架构最高频率为1.2GHz。ARM官方宣布A15架构相比A9架构可以获得40%以上的性能提升。Exynos 5420同样采用了八核心的Big·Little设计，只是将A15核心的频率提高到了1.8GHz，A7核心提高到了1.3GHz。
目前Exynos 5有两个型号
GPU方面Exysnos 5410采用了PowerVR 544MP3，频率最高为533MHz，性能上很强，虽然浮点计算能力弱于Adreno 330，但却有更强的像素填充能力。而Exynos 5420则完全不同，采用了MaliT-628MP6，官方宣布相比PowerVR 544MP3有50%的性能提升。
A15核心的威力自然是强大无比，在1.6-1.8GHz的CPU性能就已经能媲美骁龙800，但是功耗上也达到了同样的水准。Exynos 5410的安兔兔分数在30000分左右，而Exynos 5420在35000分以上。
NVIDIA Tegra4
今年第四季度上市的Tegra4可以说是一款性能很强的SoC，NVIDIA从Tegra 2开始进入手机处理器的领域，但是当年的Tegra2在各方面都有着很大的不足，不仅在GPU性能上比较孱弱，同样在多媒体能力上也不能让人满意。而一年后Tegra 3虽然在视频播放上有了爆表的表现，但CPU性能和GPU性能仍然让人诟病。
Tegra 4处理器
Tegra 4在CPU上同样采用了A15架构的设计，但是却没有采用Big·Little的大小核架构，而是采用了和Tegra 3类似的设计，除了四颗主核心之外，还有一颗低频率的辅助核心用来省电，所以Tegra 4可以称为4+1核心设计。Tegra 4核心频率最高设计为1.9GHz，但是手机上采用了比较注重功耗的AP40型号，所以频率最高只有1.8GHz。
Tegra 4处理器
在GPU架构上Tegra 4还是延续了老的架构，但是这回堆上了6倍的掉，一共有72个单元，在性能上处于Adreno 320和Adreno 330之间，算是比较让人满意了。为了省电手机上采用的AP40型号在GPU频率上限制为了672MHz。
Tegra 4今年仍然没有打开市场，虽然它的性能并不弱，但是却不想高通有强大的基带加持，所以到目前为止只有寥寥几款机型，而未来目前也看不到曙光的存在，相传Tegra 5将会采用NVIDIA目前最先进的Kepler，若是性能能够获得飞跃性的提升，应该还会占据一席之地。Tegra 4的安兔兔跑分和骁龙800接近为35000+
Apple A7
在移动处理器领域今年最大的一个意外就是苹果了，A7处理器的横空出世可谓打了所有人一个措手不及。为什么这么说呢，因为A7处理器首次在移动处理器领域使用了64位的设计，我们先不管64位能够带来多少的性能变化，首先在噱头上A7处理器就赢了，而在随后的性能测试中A7处理器的表现也十分的两眼，尤其的Sunspider和Geekbench的测试中甚至在单线程性能上力压A15架构，而频率却只有1.3GHz。
A7是手机上第一款64位处理器
其实苹果并没有什么黑科技，首先它的处理器只供自家使用，所以可以不用考虑市场需求而更快的采用新的技术，所以在今年A7处理器就使用上了最新的64位和ARMv8指令集，而其他ARM处理器生产生却需要等到明年才能上同样采用64位技术和ARMv8指令集的Cortex-A53以及Cortex-A57架构。其次，在GeekBench的等测试软件中有一些像AES及SHA-256这样的加密项目测试，而ARMv8指令集在指令层面对这两种加密方式有了硬件支持，所以A7处理器在AES加密测试上获得了825%的提升。
A7处理器性能强劲
再次，性能中一个不可忽略的部分就是晶体管数量，我们可以称之为堆料，堆的料越多，也就越强。而A7处理器显然也采用了堆料的方法，将晶体管数量大大增加，只是双核心的设计甚至比其他厂商的四核心处理器面积还要大，而这种做法的确也获得了很好的性能提升。
无论是不是噱头，64位技术仍然是最近两年的一个趋势所在，就像ARM本来就计划在A50架构系列上原生支持64位，而苹果的确是先人一步的抛出了，从市场反应来看，消费者显然也很吃这一套，A7处理器也获得了“再一次秒杀安卓全家”的赞誉。
未来：自主架构
北京时间1月6日中午，英伟达发布了旗下最新移动芯片产品Tegra K1，点燃了2014年移动领域芯片大战的第一把火。Tegra K1其实就是Tgera4的下一代产品，不知道为什么英伟达这次没有采用Tegra5来命名，但我们仍然可以把它看作Tegra系列的第五代产品。
英伟达Tegra K1
Tegra K1就是在之前披露的线路图中代号是Logan，也是美国著名的漫画超级英雄金刚狼的名字，而Tegra4的Wayne则是蝙蝠侠的名称。英伟达自从进军移动领域以来，一直就想做一个鹤立鸡群的超级英雄，但可惜由于经验不足，Tegra2、Tegra3和Tegra4几乎都沦为了酱油炮灰的角色，而这次Tegra K1的重新命名，表明了这将是Tegra系列出现以来最大的一次变化，英伟达对此也充满了信心。
另一方面，Denver版本则是采用了双核的设计，基于ARMv8指令集和64bit，性能方面将会比四核A15更加的强大，最高频率飙升到2.5GHz，A15的三发射指令宽度也升为七发射的指令宽度。从架构图来看，Denver架构的CPU核心面积将会大的惊人，完全超越A15的核心面积，最可能的情况是应该会堆砌很多执行单元，从而带来一个很高的性能，最后值得注意的一点是两个版本的针脚是彼此兼容的。
官方宣称两倍的性能提升
自主架构还有一个就是苹果，苹果的A7处理器有一个重要的信号是，它使用了最新的ARMV8指令集，采用了基于ARMv8指令集Cyclone架构，这是如何得知的呢，因为ARMV8指令集才支持64位架构，而现在顶级的处理器也是在使用ARMv7的指令集，按照ARM给出的路线，到明年的A50系列的架构就会全线采用ARMv8的指令集了，所以说也不能说三星跟风什么的，64位处理器早就在产品路线中了，更何况经历了发热巨大功耗难以降低的A15之后，三星应该也对这个架构表达不满，转向下一代架构或者拿指令集自己做架构也是非常合理的事情，而对于ARMv8指令集具体的改进，很遗憾目前还并不清楚，但相信性能提升应该是基于ARMv8指令集和微架构的改进以及执行单元的堆砌，也许A7处理器的频率也有提升。
仍是噱头：64位
处理器从32位换成64位并不会带来两倍的性能提升，64位带来的提升其实在于理论数据的吞吐量上达到了以前的两倍，其他方面其实和32位差距不大。要发挥64位的威力需要三个方面，一是64位的处理器，二是64位的系统，三是64位的软件，三者缺一不可。前两者苹果官方已经完成了，可最后一个却是一个比较庞大而漫长的项目了，数不胜数的开发者们究竟对64位有多少兴趣呢，要想强制提速，苹果只能动用它强大的生态圈控制能力，而在这个过渡期内，用户也同样感受不到多少64位带来的提升。
智能手机第一款64位处理器
对于使用windows的用户来说，在最近两年内存越来越便宜的情况，升级的时候应该有听到过因为系统是32位的，所以不支持3.25GB以上的内存吧？全部64位化对普通用户显而易见的最大好处应该就是这里了——能够支持4GB以上的内存，但是对于iOS来说，最新的iPhone5s也是1GB的RAM，所以里4GB目前还是遥远了点，不过未雨绸缪做做准备还是非常准确的做法，下一代iPhone搭载的RAM容量势必会提升，而且64位的软件也要比32位的软件更吃RAM一些。
在苹果自家的MAC OS X上早已经推进到了64位，所以从这里来推断64位究竟能带来多少提升也是比较合理的，而通过Adobe的帮助文档发现，64位下的性能提升大概在8%-12%左右，这对于用户来说，并不会造成很明显的体验提升。
总结
在2013年，手机性能的提升还是非常明显的，从APQ 8064到MSM 8974在性能上获得了接近翻倍的提升，而在核心数量上今年也达到了八核，也是相比去年翻了一番，不过需要注意的是，真正的八核心设计的A15架构处理器并没有出现，由于A15架构过于惊人的功耗表现，八核心的设计将会给电池带来过大的负担，而在电池技术还未有变革的当下，续航已经成为了手机最大的制约之一。
明年的移动处理器大战毫无疑问将会摆脱核心大战和主频大战，反而是转向64位技术和新的指令集以及架构上，这样的带来的性能提升无疑才是更有意义的。高通已经紧随苹果之后发布了自家旗下的首款64位处理器，骁龙Snapdragon 410系列的MSM8916，可以预计在明年下半年才能够送到消费者的手中，而且这块SoC还是一款低端产品，但64位提前之势已经不可逆转，高通很可能将64位提速。此外三星也宣布了将会在下一代旗舰也就是Galaxy S5上采用64位处理器，相信目前也在加紧研发之中，而NVIDIA究竟会迅速跟进还是保持观望现在还犹未可知，总之明年的移动处理器大战，看来又有了新的看头。
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