联发科三丛集被正名 高通海思纷纷采用新设计思路

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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。

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。

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。

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。

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。

不过Helio X20超前的设计理念显然也受到了IC行业的认可,甚至移动芯片IP设计基石的ARM公司也在今年去动推出了DynamIQ技术,这项技术不仅可以提供二级高速缓存,此外集群中还新增共享单元(DSU),可以配置4MB的三级高速缓存,优化了传统的CCI互联总线方式,这样就可以轻松在不同核心之间切换任务而无须进行大量的的工作信息交换,实现更灵活的CPU大小核搭配方案。

ARM早期的big.LITTLE和最新的DynamlQ设计思路对比。(图/网络)

简单来说,Dynamic IQ的本质就是带来了一种可以改变异构处理格局的新型架构,它的做法是将大小两个集群合并,从而形成一个兼具大小 CPU、完全集成化的 CPU 集群。进一步从数学公式上说, DynamIQ可以灵活配置X个76+Y个A76+Z个A53,组合方式几乎不受限,从而彻底打开了想象空间,而这与当年联发科X20的设计思路几乎是完全一致。所以我们现在再来看麒麟980、高通8150和三星Exynos 9820,不由得感慨联发科X20实在是有“生不逢时”的感觉。

另外根据目前信息来看,虽然联发科还没有曝光出未来产品的设计思路,但大胆猜测,联发科也会根据ARM最新的DynamIQ设计出最新的芯片产品,毕竟有了此前在三丛集方案的成功经验,联发科没有理由不这么做。但笔者觉得,联发科的优势其实还包括它在自主Corepilot温控平台上的深耕,以及整合AI人工智能的NeuroPlilot平台,而这也令业内更加期待联发科的下一款重磅产品。

虽然如今联发科的重心更多是在Helio P系列处理器上,但值得肯定的是,联发科开创了多丛集调度的设计思路,这家被唱衰无数次的IC老牌设计厂商,实际上还是有很强的技术功底。无论是此前的多从集,还是当下的AI专核、IoT物联网布局,还是即将到来的5G时代,我们可能将持续看到联发科再技术创新方面的领先。

来源: 手机之家

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