手機(jī)CPU核心數(shù)提升比計(jì)算機(jī)快的秘密
智能手機(jī)發(fā)展太快了，尤其是移動(dòng)處理器上，今年年底聯(lián)發(fā)科的10核處理器就要跟大家見面。 或許你也想問，為何手機(jī)處理器上的核心比數(shù)目提升的比計(jì)算機(jī)快？難道就是為了單純的制造噱頭嗎？現(xiàn)在有網(wǎng)友在知乎上，給出了自己的詳細(xì)看法。最根本的是，PC和手機(jī)兩個(gè)領(lǐng)域?qū)μ幚砥饔蟹浅２煌男枨?，前者可以以一味地追求高主頻，高單核性能，因?yàn)樗梢园惭b風(fēng)扇或者安裝很大塊的散熱裝置，可以直接接入家用能源。 手機(jī)則是核不可以“一味地”追求高頻，它小巧，它隨身攜帶，它要考慮發(fā)熱，要考慮電池的容量。 所以，智能終端的SOC在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須在兼顧溫控與能耗的情況下。這注定智能終端的SOC要走PC的多核化老路，并且做更多樣化的嘗試。 以下是具體的解答： 多核只是其中一種嘗試。因?yàn)閱魏嗽谥黝l上去以后，要求的電壓更高，發(fā)熱嚴(yán)重，而隨著發(fā)熱量的增加，漏電率又會(huì)增加，會(huì)進(jìn)一步增加能耗與發(fā)熱。而這兩項(xiàng)恰會(huì)影響手持設(shè)備的兩個(gè)重要體驗(yàn)，即續(xù)航與溫控。 在單核方面，相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)有HPM，漏電率比LP下降不少，所以同樣的主頻可以跑在更低的電壓上。除此之外，還有一些篩選和區(qū)分不同品質(zhì)晶圓的技術(shù)，例如三星的ASV，晶圓質(zhì)量高的同頻下可以跑更低的電壓。 與此同時(shí)，還有各種類型資源的DVFS支持，idle支持，clock gating，regulator gating，power domain……好了，那單核的性能努力如何呢？從當(dāng)前市場(chǎng)上在售的來看：“Cortex-A57是ARM最先進(jìn)、性能最高的應(yīng)用處理器，號(hào)稱可在同樣的功耗水平下達(dá)到當(dāng)今頂級(jí)智能手機(jī)性能的三倍；而Cortex-A53是世界上能效最高、面積最小的64位處理器，同等性能下能效是當(dāng)今高端智能手機(jī)的三倍。這兩款處理器還可整合為ARM big.LITTLE（大小核心伴侶）處理器架構(gòu)，根據(jù)運(yùn)算需求在兩者間進(jìn)行切換，以結(jié)合高性能與高功耗效率的特點(diǎn)，兩個(gè)處理器是獨(dú)立運(yùn)作的?！? 而未來上市的全新Helio X20（即MT6797）的大核A72可以到2.5G。那問題來了，雖然性能很強(qiáng)勁，但是發(fā)熱的劇增會(huì)導(dǎo)致處理器持續(xù)高頻不了多久。因?yàn)橥獠咳梭w的溫度是恒定的，37度，再溫一點(diǎn)，42~43度，再熱一點(diǎn)45~47度，再就燙起來了。所以這個(gè)加上主板的散熱結(jié)構(gòu)已經(jīng)阻止了固定工藝和技術(shù)下的性能成長(zhǎng)空間。也限制了高頻核心的高性能的應(yīng)用。 而加強(qiáng)手持設(shè)備的結(jié)構(gòu)空間限制，又限制了散熱技術(shù)的應(yīng)用，這個(gè)是PC和服務(wù)器根本就不存在的問題。 既然往上漲不了了（實(shí)際上還有技術(shù)和成本制約），那是不是可以橫著漲呢，好了，嘗試多核，而多核又有同構(gòu)多核，異構(gòu)多核，有真多核還有偽多核。到這個(gè)份上，咱們就可以得到一個(gè)初步的結(jié)論，多核完全是為了迎合消費(fèi)者，不是為了迎合和迎合，而是為了給用戶更好的體驗(yàn)。 為什么會(huì)提供更好的體驗(yàn)？ 隨著主頻的提升，單核的工作能耗會(huì)隨著指數(shù)級(jí)上升，相應(yīng)的熱量聚集也會(huì)更高。換算到同等計(jì)算能力（單位時(shí)間內(nèi)可執(zhí)行的指令數(shù)）的多核，能耗上升呈線性關(guān)系，熱量聚集會(huì)明顯降低。具體量化起來，得畫個(gè)圖表，把頻率，核數(shù)和能耗關(guān)系繪制出來，這里先省掉。 1、對(duì)于遠(yuǎn)古時(shí)代的單一任務(wù)系統(tǒng)，多核是沒有意義的。任務(wù)的工作量沒有辦法分派給其他核心執(zhí)行。并行不起來。 2、現(xiàn)今的系統(tǒng)，包括Android等手持設(shè)備的系統(tǒng)默認(rèn)任務(wù)數(shù)量已經(jīng)非常多，具體數(shù)量會(huì)有差異。稍微看了下MX3，有100+，實(shí)際線程數(shù)只會(huì)更多。 3、多核相比單核，無用的任務(wù)context switch會(huì)減少，能耗利用率會(huì)提高，任務(wù)的響應(yīng)能力（最高頻率滿足條件下）也響應(yīng)會(huì)增加。甚至對(duì)于一些關(guān)鍵的任務(wù)，可以通過獨(dú)占某一個(gè)核心獲得最好的響應(yīng)能力。 那核數(shù)是不是越多越好呢？是不是100個(gè)任務(wù)就開100個(gè)核呢？肯定不是，首先有硬件成本的限制，其二，核數(shù)多了以后，負(fù)載均衡，任務(wù)遷移，甚至任務(wù)同步也是很大一筆開銷。