安卓不是對手！為何說蘋果iPhone XS搭載的A12處理器最強大？

iPhone XS、iPhone XS Max 發(fā)布一個多月啦，而這幾款手機搭載的A12處理器成為其最大的亮點之一，作為第一枚商用的7nm芯片，到底又多強大呢?本文將從多個方面來闡述A12處理器的性能、結(jié)構(gòu)和功能。

上個月，蘋果正式推出新一代iPhone，包括iPhone XS、iPhone XS Max及iPhone XR。按照蘋果的宣傳，iPhone XS系列是自家迄今為止最先進的新一代iPhone，實現(xiàn)了智能手機面向未來的一次巨大跨越。不過，三款新品都搭載了強大的A12仿生芯片。對于這枚芯片蘋果聲稱，A12仿生是iPhone迄今最智能、最強大的芯片，采用開創(chuàng)性的7納米芯片，具有更節(jié)能的設(shè)計，提供出眾的性能表現(xiàn)。

 

 

具體到A12仿生芯片內(nèi)部和性能，蘋果沒有非常詳細的講解，只是簡單的表示A12仿生采用六核心融合架構(gòu)，與A11仿生相比，兩個性能核心的速度提升最高可達15%，四個能效核心的節(jié)能最高可達50%，同時蘋果自主設(shè)計的新四核心圖形處理器，其圖形性能提升最高可達50%。

那么，究竟蘋果口中所說的A12仿生芯片與上一代相比達到宣傳的性能提升嗎?CPU和GPU實際性能如何呢?只是iPhone迄今為止最強大而已嗎?與安卓陣營的SoC芯片相比又如何呢?近日，權(quán)威評測站AnandTech對A12進行了相當詳細的評測，并認為A12是當前移動領(lǐng)域最強的芯片，我們來看看這份評測報告中講述了些什么。

第一枚商用的7納米芯片結(jié)構(gòu)分析

AnandTech表示，在過去的幾年里，蘋果的芯片設(shè)計團隊始終引領(lǐng)行業(yè)架構(gòu)設(shè)計和制造工藝。Apple A12是蘋果又一次飛躍，因為它是全球第一枚商用的7nm芯片。

當談及工藝制程，一般來說，數(shù)字越小，晶體管就越小。盡管近些年更先進的工藝節(jié)點已不等于實際更小的物理尺寸，或者說兩者無必要關(guān)聯(lián)的意義，但依然可以代表密度的提升。因此，在更先進工藝的芯片內(nèi)，總是能裝入更多的晶體管。

此前，另一專注芯片結(jié)構(gòu)解析的網(wǎng)站TechInsights公布了關(guān)于蘋果A12的內(nèi)部圖片，因此AnandTech據(jù)此發(fā)布了一篇簡要分析。

 

 

AnandTech稱，12仍遵循此前蘋果SoC芯片的布局結(jié)構(gòu)，在右邊可以看到GPU集群，內(nèi)有四個GPU核心和共享邏輯。而在下邊則是CPU的復雜結(jié)構(gòu)，2個大CPU核心靠中間偏左，在其靠右一旁是更大的L2緩存，然后緊挨著4個小CPU核心以及為其配置的L2緩存。

芯片中間是4大塊SRAM，作為系統(tǒng)緩存的一部分，位于內(nèi)存控制器及內(nèi)部系統(tǒng)互連和塊儲存器子系統(tǒng)之間，主要當做SoC范圍緩存層的作用。蘋果利用這塊充分實現(xiàn)節(jié)能功能，因為DRAM內(nèi)存交換在能耗使用方面一點不小，直接在芯片內(nèi)緩存內(nèi)容可以減少大量的能耗，還能增強性能。

蘋果A12芯片的系統(tǒng)緩存發(fā)生了自A7推出以來最大的變化，布局上的巨大變化也相當于這塊功能上的巨大變化，現(xiàn)在可以清楚地看到這一部被分離成明顯的四塊。在之前蘋果的SoC芯片如A11或A10上，系統(tǒng)緩存看起來更像一個邏輯塊，似乎是兩塊，如今塊數(shù)增加可能意味著這部分的性能發(fā)生了非常大的變化。

最后，A12芯片最重要的變化之一是NPU神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎的一次重大改造。針對這部分，蘋果官方聲稱已經(jīng)從A11的雙核設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)槿碌陌撕嗽O(shè)計。去年據(jù)一些傳聞了解，蘋果的NPU設(shè)計似乎來自CEVA IP，不過這點從未得到完全的確認，因為蘋果也不希望這其中的細節(jié)被人所知，而且官方的營銷材料多次提到“Apple-designed”，強調(diào)這是蘋果內(nèi)部自主IP。

A12采用了8核設(shè)計，其實際的理論性能提升接近8倍，從A11的600GigaOPs增加到A12的5TeraOPs。通過對比A11到A12大小的變化，可看到臺積電新7nm制程節(jié)點帶來的好處。需要注意的是，芯片內(nèi)幾乎所有的IP塊都發(fā)生了變化，所以用很難做有效的對比，尤其是確定新制程對密度提高是多少。

 

 

盡管如此，如果將單個GPU核心作為對比的參考，不難發(fā)現(xiàn)，A12與A11相比，其尺寸減少了37%。很明顯，新的工藝制程的確幫助蘋果在A12內(nèi)塞進了更多的GPU核心，而且GPU內(nèi)核在A12中真的非常小。

CPU部分更大了

在CPU綜合體部分，參見來自TechInsights和ChipRebel Apple A11的圖(下圖，前者是A12，后者是A11)。A12新的CPU核心變得更大了，而且這應(yīng)該是蘋果幾代A系列芯片以來CPU布局上變化最大的一次。同時，新“Vortex CPU”核心中L1緩存翻了一倍，從64KB增加到128KB。同時，SRAM這塊也是之前的雙倍大小，其主要歸因于L1指令緩存，因為現(xiàn)在已經(jīng)加到到了128KB。

 

 

在大內(nèi)核方面，全新A12的L1從64KB躍升到了128KB，這里的增長是毫無疑問的。然而，轉(zhuǎn)到L2緩存，AnandTech認為這就有點奇怪了，特別是關(guān)于延遲方面。很明顯，在3MB范圍內(nèi)，延遲會增加，現(xiàn)在直接到了6MB左右。需要注意的是，只有在完全隨機模式下訪問時，才會出現(xiàn)較慢的每秒3MB的行為。

 

 

AnandTech不打算深入討論這個問題，而是深入系統(tǒng)緩存服務(wù)的6MB以上區(qū)域。他們表示，一開始很難弄清楚這一點，因為整體延遲較低會造成偏移，但總的來說，延遲曲線在達到大多數(shù)DRAM延遲之前會進一步擴展到4MB左右。這與之前在芯片內(nèi)部實際看到的情況是一致的，即新系統(tǒng)緩存塊不僅加了一倍，而且容量也從4MB到8MB完全增加了一倍。

繼續(xù)看小內(nèi)核，之前A11小內(nèi)核的L2被限制在512KB以內(nèi)，而A12則高達1.5MB，然而AnandTech認為他們被高速緩存的電源管理策略迷惑了，因為看看A11 Mistral核心延遲，可以看到他們在768KB和1MB之間明顯跳躍，但在2MB的A12內(nèi)核中也可以看到了類似的跳躍。

 

 

AnandTech表示，大核心的L2緩存在A11和A12之間沒有看到任何結(jié)構(gòu)上的變化，兩者都有128個SRAM宏實例，被分成兩個塊。如果L2確實只有6MB，那么這意味著每個SRAM塊為48KB。在小內(nèi)核中使用了相同的SRAM宏，A12小內(nèi)核L2已從16個增加到32個，看似增加一倍。然而，L2實測延遲深度至少增加了三倍?？傊?，在A12上“Tempest核心”似乎只有512KB可用，而A12實際物理系統(tǒng)緩存可能達到了8MB。

引入無損內(nèi)存壓縮技術(shù)的GPU更強了

在GPU綜合體部分，AnandTech稱對A12有很高的期望，不僅在性能方面，而且還包括在架構(gòu)方面。去年有一份來自Imagination的官方新聞稿稱，蘋果已經(jīng)通知他們未來在15至24個月內(nèi)不再在新產(chǎn)品中使用其IP，事實的確如此。這最終導致了Imagination股票價格暴跌，隨后公司被出售給一家公司，而蘋果則擁有了自主GPU設(shè)計。

蘋果宣布A11 GPU自主設(shè)計時，其內(nèi)部看上去仍然非常很像Imagination的衍生設(shè)計，因為其塊設(shè)計非常類似于之前Rogue那一代，仍然是TBDR(基于平鋪的延期渲染器)設(shè)計，而這方面IMG擁有諸多專利。最重要的事實是，蘋果仍然公開支持其專有格式PVRTC (PowerVR紋理壓縮)，這意味著其GPU仍然可能與IMG的IP有明顯關(guān)聯(lián)。在這里，AnandTech認為這不是通常所說的“干凈”設(shè)計。

至于A12 GPU，參見來自TechInsights和ChipRebel Apple A11的圖(下圖，前者是A12，后者是A1)，其型號為G11P，仍看到了一些非常明顯的類似于去年A11 GPU的設(shè)計，各個功能塊在很大程度上似乎位于相同的位置，并以類似的方式構(gòu)造。

 

 

AnandTech認為，蘋果在A12 GPU上最大的進步是現(xiàn)在支持了無損內(nèi)存壓縮技術(shù)。他們表示，當初在發(fā)布會上聽到這個消息時，非常驚訝，因為這將意味著兩件事：首先之前蘋果SoC及GPU顯然沒有內(nèi)存壓縮技術(shù)，再者現(xiàn)在增加該技術(shù)支持本身就足以顯著提升新GPU的性能。

內(nèi)存壓縮，主要是指從GPU到主內(nèi)存的幀緩沖區(qū)壓縮。在桌面領(lǐng)域，像Nvidia和AMD這樣的顯卡提供這一功能已有很多年了，即使在內(nèi)存帶寬沒有增加的情況下，它也能提高GPU的性能。智能手機GPU同樣需要內(nèi)存壓縮，這不只是因為移動SoC上的帶寬有限，而更重要的是由于高帶寬要求時可降低相關(guān)功耗。ARM的AFBC幀緩存壓縮技術(shù)一直是移動領(lǐng)域公開的機制，而且高通和Imagination等其他廠商也有自己一套的壓縮內(nèi)存相關(guān)技術(shù)。

蘋果只在A12上介紹了這一功能，看起來似乎太晚了，但意義卻很重大。因為這意味著A12相比前一代能夠在效率和性能上獲得異于尋常的巨大提升?？紤]到蘋果在發(fā)布會上也表示新GPU性能提升顯著，所以引入內(nèi)存壓縮技術(shù)此舉意義重大。

A12 CPU內(nèi)核頻率

在過去的幾代芯片中，蘋果一直在穩(wěn)步提高芯片大內(nèi)核的頻率，同時也提高微架構(gòu)的IPC性能。AnandTech對A12和A11的頻率特性做了快速測試，得出了下面對比的表格：

 

 

大內(nèi)核方面，從A11到A12，實際上最大的提升就是拉高了最大頻率，A11的Monsoon大核心為2380MHz，A12的新Vortex大核心則提高到2500MHz，不過在ST應(yīng)用中這只是5%的頻率提升。到第二大線程的頻率，A11和A12的頻率分別為2325和2380MHz。至于第三線程的測試，A11和A12的頻率調(diào)度有所不同，A11已經(jīng)下降到了2083MHz，A12則保持同樣的2380，直到達到散熱極限才最終減速。

小內(nèi)核方面，相較于A11的Mistral內(nèi)核，A12新的Tempest核心實際上更加保守。當A11只有一個小內(nèi)核運行時，其最高頻率可以達到1694MHz。而在新的A12芯片上，小內(nèi)核最高頻率限制為最高1587MHz。同時，當4個小內(nèi)盒完全滿載時，頻率也進一步從1587MHz輕微降低到了1538MHz。

內(nèi)存延遲大大改善

正如前述，蘋果顯然在A12緩存層次結(jié)構(gòu)和儲存器子系統(tǒng)中投入了大量的工作。通過AnandTech提供的線性延遲測試圖，可以看到對于大核和小核的完全隨機延遲改善明顯，具體如下：

 

 

與A11的Monsoon大內(nèi)核相比，A12的Vortex核心雖然只高了5%，但是L2內(nèi)存延遲從11.5ns降到了到8.8ns，這是29%的提升。這意味著現(xiàn)在新Vortex核心的L2高速緩存可以在更少的周期內(nèi)完成操作。在Tempest小核心方面，L2周期延遲似乎保持不變，但在L2分區(qū)和電源管理方面又發(fā)生了很大的變化，允許訪問更大的L2物理塊。

AnandTech只在64MB進行了測試深度測試，顯然在這個數(shù)據(jù)集中，延遲曲線并沒有變得平緩，但是可以看到DRAM的延遲已經(jīng)有所改進。當小內(nèi)核處于活動狀態(tài)時，內(nèi)存控制器DVFS的最大頻率會提高，這可以解釋為什么Tempest小內(nèi)核的DRAM訪問存在較大差異，而當大內(nèi)核有大線程運行時性能會更好。

A12的系統(tǒng)緩存在其行為設(shè)計上發(fā)生了一些重大的變化。不可否認，帶寬是緩存層次結(jié)構(gòu)的一部分，雖然A12相比A11有所減少，但延遲卻得到了很大改善。這里主要可以歸因于L2預取器，或者系統(tǒng)緩存端的預取器，包括延遲性能和流預取器數(shù)量都已經(jīng)增加。

指令吞吐量和延遲時間

為了比較Vortex大內(nèi)核的后端特性，AnandTech測試了指令吞吐量。后端性能由執(zhí)行單元的數(shù)量決定，延遲由設(shè)計質(zhì)量決定。AnandTech表示，A12具有6個整數(shù)執(zhí)行管道，其中2個是復雜的單元，還有2個加載/存儲單元，2個分支端口和3個FP/矢量管道，這就等于是13個執(zhí)行端口，遠超過ARM即將推出的Cortex- A76，也比三星的M3也更寬。事實上，蘋果的微架構(gòu)在通道寬度方面似乎遠遠超過了其他任何陣營，包括桌面CPU。

 

 

A12 CPU性能：達到桌面級水平

關(guān)于CPU性能的測試，AnandTech選擇的是編譯的SPEC 2006這個軟件。在他們來看，SPEC這個測試軟件權(quán)威性更足，并稱其為一個重要的行業(yè)標準化的CPU測試基準套件，這與一般測試CPU負載性能不同，所處理器的數(shù)據(jù)要大的多，也更復雜，重點測試系統(tǒng)的處理器，內(nèi)存子系統(tǒng)和編譯器等多個不同的基準測試。

AnandTech表示，雖然GeekBench 4已經(jīng)成為當前非常受歡迎的行業(yè)基準軟件，但他們希望可以有一個完整的跨平臺的基準測試套件，而且不只是測試峰值性能。因此，SPE C2006被選為更具有代表性的高性能的跨硬件的基準測試軟件，它能充分展示微體系結(jié)構(gòu)的更多細節(jié)，特別是在內(nèi)存子系統(tǒng)性能方面。

不過，AnandTech也指出，由于他們編譯的SPEC 2006基準測試套件沒有得到SPEC官方驗證，因此接下來的測試的數(shù)據(jù)僅用于參考，而且性能測試是在可控的環(huán)境下進行的，并準備了幫助手機散熱的風扇，目的是保證1到2小時內(nèi)的熱量不會影響測試。

關(guān)于測試之后制作的圖表，AnandTech稱右側(cè)的數(shù)據(jù)越大表示SoC/CPU的性能越好，數(shù)字代表分數(shù)。而左側(cè)軸上，表示給定工作負載的能耗使用情況，左邊出來越長意味著需要更多的能耗，越短表示越節(jié)能，每瓦的平均功率指標相當重要，這里用到了瓦和焦耳作單位。而在數(shù)據(jù)對比方面，選擇了之前做個測試的A11、高通驍龍845、驍龍835、三星Exynos 9810、Exynos 8895等。

第一個測試從SPECint 2006工作負載開始：

 

 

從上圖可以看到，在大部分工作負載下，A12的時鐘頻率比A11高了5%。AnandTech稱，考慮到無法真正鎖定iOS設(shè)備上的頻率，所以這只是基準測試期間運行時頻率的假設(shè)而已，在SPECint 2006測試中，A12的平均表現(xiàn)比A11好約24%。

在456.hmmer和464.h264ref這兩項測試中A12 芯片的提升最小。AnandTech表示，這兩個是整個套件中瓶頸最多的測試項目，然而A12在這些方面似乎并沒有什么大的提升，分數(shù)只有很小的漲幅，這主要還是得益于更高的頻率以及緩存層次結(jié)構(gòu)的改進。

在445.gobmk測試項A12的改進就相當大了，提升達到27%。AnandTech稱他們測出A12在高速緩存行的存儲處理方式上確實有一些重大變化，而在分支預測精度上沒有顯著變化。不過，在403.gcc、429.mcf、471.omnetpp、473.Astar和483.xalancbmk這幾項對內(nèi)存子系統(tǒng)性能測試方面，A12性能提升就非常大了，提升幅度從30%到42%不等。很明顯，緩存層次結(jié)構(gòu)和內(nèi)存子系統(tǒng)的改進再次得到回報，AnandTech稱這是最近幾代性能飛躍最顯著的一次。

說到 SPECint 2006測試中的能效方面，總的來說A12相比A11在能效上提升了12%，但這只是在最高性能下減少了12%的能耗，AnandTech表示若比較A11和A12兩代芯片在性能/功耗曲線上的變化，的確體現(xiàn)出了平均24%的性能提升，但在性能提升幅度最大的測試項中(也就是前面有關(guān)內(nèi)存工作負載的測試)，A12的功耗其實是顯著上升的，所以盡管7nm工藝本身能效更高，但A12依然比新工藝節(jié)點更耗電。在整個SPECint 2006測試期間，此前A11的平均功率為3.36W，而A12增加到了3.64W。

 

 

再看上面第二個SPECfp 2006測試圖，AnandTech還進行了有很多內(nèi)存密集型的測試。在SPECfp 2006測試中，A12相比A11的性能提升平均達到了28%。在433.milc測試項性能上獲得了75%的顯著提升。同樣的情況還出現(xiàn)在450.soplex項目，AnandTech表示，A12出色的緩存層次結(jié)構(gòu)和內(nèi)存存儲性能的組合使其性能大大提升了40%。

470.lbm這項測試充分展示了蘋果A系芯片與ARM或三星內(nèi)核相比有多方面性能優(yōu)勢，完全就是碾壓級別，A12指令執(zhí)行吞吐量的優(yōu)勢為性能做出了重要貢獻。比較奇怪的是，高通以前的驍龍820芯片表現(xiàn)都還優(yōu)于最近兩年的SoC芯片。

而關(guān)于能效方面，AnandTech表示，A12在SPECfp 2006測試中的表現(xiàn)與上面的SPECint 2006類似，性能躍升同功耗也有所增加，其中433.milc測試項的功耗從A11的2.7W提高到了4.2W，這是75%的功耗增加。就SPECfp 2006測試整體功耗而言，A11是3.65W，A12增加到了4.27W。除了482.sphinx3測試項之外，上圖中所有項目的功耗都有所增加，最大值達到5.35W。

測完SPECfp 2006和SPECint 2006，AnandTech放出了從A9到A12并包含最新Android陣營SoC芯片的綜合性能橫向?qū)Ρ?，如下圖：

 

 

AnandTech表示，就總體而言，新Vortex內(nèi)核和SoC內(nèi)存子系統(tǒng)的架構(gòu)改進，使得蘋果A12芯片比蘋果營銷所宣傳的性能優(yōu)勢大得多，即便是與Android陣營最好的SoC相比，無論是性能上還是能效上的優(yōu)勢都非常明顯?？梢哉f，蘋果SoC比所有Android陣營的SoC芯片都具有更高能效，并且還能提供近兩倍的性能優(yōu)勢。如果將SoC所用的功耗統(tǒng)一標準化，那么蘋果A12的表現(xiàn)將領(lǐng)先Android陣營SoC三倍，無需對此感到驚訝。

 

 

做完兩項測試小結(jié)，AnandTech還談到了競爭對手面對蘋果A系芯片時的境況如何。例如說，三星Exynos 9810芯片能耗是去年蘋果A11芯片的兩倍，但性能差距仍達到了55%。有意思的是，AnandTech聲稱，雖然不清楚A12的性能與臺式機CPU差距有多接近，但根據(jù)之前一些測試數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，A12在單線程性能方面已經(jīng)優(yōu)于某些英特爾中檔Skylake CPU。

當然了，AnandTech也沒有說得很絕對，他們稱很多測試要考慮到測試工具在各平臺編譯問題，以及CPU的頻率因素。但就當下的測試條件下，他們直言蘋果的移動SoC在ST應(yīng)用某些方面性能優(yōu)于桌面CPU。

A12小核Tempest CPU測試

蘋果公從A10芯片開始配備“能效”核心，也就是通常所說的小核心，從某種意義來說，這也是A系列芯片首次引入異構(gòu)多核結(jié)構(gòu)，這也驗證了ARM最初的設(shè)計方向，也就是通過單獨的低功耗物理內(nèi)核有效地降低SoC的整體功耗。A12的小內(nèi)核Tempest CPU已經(jīng)是第三代了，依然是完全異構(gòu)獨立于大內(nèi)核的設(shè)計。

AnandTech表示，A12的Tempest CPU架構(gòu)與A6芯片的Swift微架構(gòu)相似，蘋果應(yīng)該是基于此設(shè)計將其移植到64位系統(tǒng)，并將其當做低功耗的CPU核心。Tempest CPU的最高頻率可以達到1587MHz，相比A11的Mistal小內(nèi)核的1694MHz更低，所以在下面SPEC測試中，后者比前者快6.7%，造成這樣的差距就是頻率的問題。

 

 

從整個測試來看，其實A12的小內(nèi)核性能與去年A11的非常相近，而得益于7納米的工藝制程，在SPEC 2016測試的過程中，Tempest CPU能效相比Mistal CPU提升了35%。不過，AnandTech指出，其實7納米工藝并不是提高Tempest CPU能效的關(guān)鍵，主要還是頻率更低的原因，如果在同頻的情況下可能功耗會更高，當前Tempest CPU與更高頻的Mistal CPU的性能測試得分差不多，主要得益于內(nèi)存緩存層次結(jié)構(gòu)和內(nèi)存子系統(tǒng)的改進。

在FP基準測試中，雖然A12的Tempest CPU比A11的Mistal CPU性能確實更優(yōu)，但效率僅高出了17%。與自家的大核相比，小內(nèi)核僅提供了三分之一到四分之一的性能，只不過功耗使用還不到一半。其實將這A11和A12的小內(nèi)核與其他基于ARM設(shè)計的芯片相比，也沒有太多驚喜之處。

 

 

AnandTech稱，最讓人驚喜之處應(yīng)該是在SPECint測試中，A12小內(nèi)核的性能幾乎與ARM兩年前的高性能內(nèi)核水平相當。更具體來說，在SPEC的整數(shù)測試中，Tempest CPU相當于2.1GHz主頻的Cortex-A73內(nèi)核。但在SPECfp測試中A12的小內(nèi)核并不具優(yōu)勢，因為沒有專門服務(wù)于浮點運算的資源，只是能效很高而已。

在這部分測試的最后，AnandTech表示蘋果設(shè)計的CPU小內(nèi)核性能比想象中好得多了，因為在ARM Cortex-A55上完成SPEC測試要花很長時間，根據(jù)不同的測試項目，兩者的性能差異是2 - 3倍。AnandTech強調(diào)稱，其實ARM的小內(nèi)核性能在很多工作負載著性能已經(jīng)不足，這就是為什么會有三叢集CPU架構(gòu)的原因。就目前而言，小內(nèi)核的最大性能與大內(nèi)核的最低性能，都在朝著一個相同的方向發(fā)展，所以未來會怎樣還未知。

A12神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎“理論”性能

新A12芯片最重要另一個改進就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，蘋果宣稱這是內(nèi)部自主設(shè)計的。正如在開頭部分看到的，當前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎在整個芯片中已經(jīng)占據(jù)相當大一部分，其所占面積與兩個Vortex CPU大內(nèi)核接近。有意思的是，AnandTech沒有太好的測試神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎的工具，所以目前只能選用國產(chǎn)測試工具魯大師，只是因為其AI性能測試支持跨平臺。

首先是Inception V3項目測試：

 

 

再者是ResNet34項目測試：

 

 

最后是VGG16項目測試：

 

 

總的來說，蘋果官方所述的8倍性能提升在上述稱成績中并沒有得到體現(xiàn)，分數(shù)顯示的是4倍到6.5倍提升。這里有一個問題是，iPhone X的A11性能與iPhone 7的A10非常接近，主要是因為蘋果在GPU上執(zhí)行CoreML，也許是因為A11的NPU未開放API，所以測試工具無法真正執(zhí)行測試。

華為麒麟970的AI人工智能性能落后A12大約2.5倍，預計本月中旬華為新發(fā)布的麒麟980芯片應(yīng)該能夠明顯縮小與A12的差距。高通的驍龍845處理器表現(xiàn)也不差，基本上與華為麒麟970的水平相當。另外，魯大師的AI性能測試使用的是SNPE框架進行理論加速，目前還不支持NNAPI，所以谷歌Pixel 2和三星Galaxy Note 9在測試中成績差得可怕，因為只能回到CPU內(nèi)核進行加速處理。

在AI性能測試的功耗方面，A12在測試過程中功耗達到5.5W。AnandTech稱不清楚為何會有那么高的功率，這高過了之前性能測試的平均功耗，例如GPU的功耗在2.3W到5W之間。不過蘋果愿意將功率提到5.5W，說明蘋果愿意在AI性能上挑戰(zhàn)極限，追求最高的突發(fā)性能。

綜合系統(tǒng)性能

雖然綜合性能測試比較重要，AnandTech稱他們也希望很好地利用各種規(guī)范，但是iOS平臺系統(tǒng)性能測試套件相比Android又少又糟糕，所以能做對比的也就網(wǎng)絡(luò)瀏覽器測試。

首先是Speedometer 2.0測試，這是最新行業(yè)標準的JavaScript基準測試，可測試最常見和最新的JS框架性能。在Speedometer 2.0測試中，A12與A11相比性能大幅躍升了31%。對此AnandTech表示，蘋果自己營銷的性能數(shù)據(jù)其實遠低于新芯片的實測數(shù)據(jù)。當然了，安裝了iOS 12系統(tǒng)的設(shè)備相比之前也有小福提升，這不僅得益于iOS調(diào)度處理負載方式的改變，還得益于蘋果所使用的JS引擎已進一步改進。

 

 

接著是WebXPRT 3測試，這也是一個瀏覽器測試工具，但工作負載情況更加廣泛和多樣化，包含了大量的處理測試。在WebXPRT 3這項測試中，iPhone XS比iPhone X強11%。同時，iOS 12系統(tǒng)也讓老設(shè)備在性能上得到了提升，其中iPhone X的得分從134分上升到了147分，即10%的提升，iPhone 7也提升了33%。

 

 

iOS 12 CPU調(diào)度加載機制分析

蘋果所指的iOS 12系統(tǒng)將讓設(shè)備性能有顯著提升，這主要歸功于的新調(diào)度機制，充分考慮了各個任務(wù)的負載方式。AnandTech稱，iOS系統(tǒng)的內(nèi)核調(diào)度程序，通過跟蹤線程的執(zhí)行時間，并將其歸納為某種利用率指標或度量，然后交給DVFS機制來調(diào)度。決定負載如何計算或負載如何隨時間變化的算法，通常只需一些簡單的軟件決策即可，蘋果可以將其調(diào)整和設(shè)計到他們認為合適的方式。

由于iOS系統(tǒng)的內(nèi)核是完全封閉的，所以很難剖析iOS 12與iOS 11相比究竟改變了什么，為此AnandTech采用實際測量的方式來查看調(diào)度機制的改變，其中相對簡單的測量方法，就是跟蹤負載從空閑到峰值性能的頻率，特別是iOS 12系統(tǒng)升級前后的對比。下面開始從搭載A8芯片的iPhone 6一直測量到A12芯片iPhone XS。

首先從A8芯的iPhone 6開始，在iOS 11上測量出了很奇怪的結(jié)果，因為從空閑到滿載性能的調(diào)度行為非常不尋常，重復了幾次結(jié)果還是一樣。A8 CPU空閑時為400MHz，并在此頻率停留了110ms，接著躍至600MHz，然后經(jīng)過10ms再次提升到1400MHz的峰值頻率。不過，在iOS 12系統(tǒng)上調(diào)度行為呈現(xiàn)一種更為階梯的形式，更早提前升頻，并且在90ms后達到峰值性能。

 

 

iPhone 6S在iOS 11上的調(diào)度行為與iPhone 6明顯不同，A9芯片的DVFS調(diào)度機制升頻非常慢。CPU過了435ms才達到其最大頻率。不過，隨著iOS 12的更新，生頻到峰值頻率的時間已經(jīng)被大幅削減到了80ms，大大提高了短時交互下的性能。

 

 

iPhone 7系的A10調(diào)度在iOS 11上與A9有相似的缺點，充分發(fā)揮峰值性能的時間需超過400ms。不過在iOS 12系統(tǒng)中，iPhone 7將這個時間減半，約為210ms?？雌饋鞟10與A9相比更為保守，但這可能與小內(nèi)核有關(guān)。畢竟看圖不難發(fā)現(xiàn)，Zephyr小核心頻率最高峰值是1100MHz，而曲線圖頻率突然下降到758MHz，是因為此時小核心換到大核心，才會繼續(xù)升頻率，最后才是大核心的峰值性能。

 

 

在iPhone 8系和X的A11調(diào)度機制上，iOS 11與iOS 12沒有太大的變化，兩個版本系統(tǒng)A11都能在105ms的范圍內(nèi)升至全頻。請注意，在A11之后，蘋果A系芯片迅速升到峰值頻率的時間比之前幾代都要短得多了。

 

 

最后是iPhone XS系的A12芯片，必然無法測量更新前的變化，因為出廠預裝iOS 12系統(tǒng)。不過可以看到，只需108ms的時間A12就能達到了峰值性能，從Tempest小核心轉(zhuǎn)移到Vortex大核心的時間也極短。

 

 

AnandTech測完調(diào)度機制之后表示，iOS 12在舊款iPhone上的性能調(diào)度與iOS存在明顯差異，至少測量就能非常直觀地發(fā)現(xiàn)CPU升頻曲線的變化。對于iPhone XS，日用性能上絕對沒有任何問題，速度已足夠快。AnandTech還提到，他們?nèi)粘Ｊ褂玫氖茿ndroid手機，而且會完全關(guān)閉動畫效果，因為他們認為不關(guān)會影響設(shè)備的速度，或者或嚴重掩蓋設(shè)備的真實性能。然而，雖然iOS沒有辦法完全關(guān)閉動畫，但是iPhone XS依然能快速運行，毫無顧慮。

GPU性能測試

GPU的性能提升是A12的最大亮點之一，按照蘋果的說法，相比A11的GPU性能提高了50%。AnandTech表示，蘋果只是“簡單”額外添加了1個GPU核心(A11有3個核心)，并在GPU中引入無損內(nèi)存壓縮技術(shù)，就能實現(xiàn)了性能大提升。其中，內(nèi)存壓縮技術(shù)被AnandTech認為是現(xiàn)最助于提高GPU微架構(gòu)性能的因素，聲稱引入內(nèi)存壓縮絕對是一次巨大的轉(zhuǎn)變，但不可否認，蘋果花了很長時間才實現(xiàn)這點。

在進行性能測試之前，AnandTech稱他們最大的疑問是A12最新GPU的峰值性能和峰值功耗如何。因為之前蘋果長期都會執(zhí)行一些所謂“騷操作”，也就是在運行一段時間后，持續(xù)性能直接變?yōu)樾阅芟陆怠?/p>

首先跑3DMark Sling 3.1物理測試，既考察CPU更強調(diào)GPU使用時的平臺整體功耗極限。在這一測試中，A12相比A11有很大的進步，過去這項測試對蘋果A系芯片都不太理想，但是A12整體能效提升，性能也得到了一定提高，因此終于可以匹敵ARM陣營了。

 

 

再者是 3DMark針對GPU圖形性能的測試部分，iPhone XS相比去年的iPhone X的持續(xù)性能提升了41%。

 

 

GFXBench測試

最近Kishonti發(fā)布了最新GFXBench 5 Aztec Ruins測試工具，因此AnandTech將此測試套件作為選擇，新套件針更現(xiàn)代、更新，測試更復雜，同時新增的Aztec場景測試提供了更加復雜的效果，更強調(diào)GPU的運算性能，包括填充率、紋理、著色器效果和帶寬性能等。GFXBench 5測試子項大概如下：

 

 

普通模式下的Aztec Ruins場景是一個要求不那么高的新測試場景，所以蘋果A12芯片充分展示了其極高的峰值性能。在Aztec Ruins場景普通模式中，A12相比去年的A11提升了51%。不過，就持續(xù)性能表現(xiàn)而言，峰值性能在幾分鐘后就迅速下降了，并逐步穩(wěn)定下來，不過在持續(xù)性能方面，iPhone XS的性能相比iPhone X仍提升了61%。并且A12也能夠在持續(xù)性能表現(xiàn)上以45%的優(yōu)勢擊敗Android陣營的旗艦芯片高通驍龍845。

 

 

高級模式下的Aztec Ruins場景要求就高得多，而且更復雜。不過，這份性能排名中A12的性能依然驚人，iPhone XS的峰值性能仍非常出色，而且持續(xù)性能的跑分也不低。在Aztec Ruins場景高級模式下，iPhone XS持續(xù)性能同樣比iPhone X提升了61%，而領(lǐng)先驍龍845的性能差縮減到了31%，相比普通模式略低了一些，可能在某些方面碰到瓶頸，但依然最強。

 

 

在 Manhattan 3.1場景中，iPhone XS的GPU性能相比iPhone X提升巨大，達到75%。AnandTech表示，A12取得這樣的成績不僅是因為GPU微架構(gòu)的改進，還要加上1個額外的核心，以及全新的工藝節(jié)點，但重點還要歸功于新的內(nèi)存壓縮技術(shù)。

 

 

最后是T-Rex場景，A12再次展示了GPU性能的巨大提升。在T-Rex場景中，iPhone XS持續(xù)性能相比iPhone X提升了61%，并且傲視群雄。

 

 

GPU功耗

由于新的Aztec Ruins場景很多設(shè)備還有相關(guān)數(shù)據(jù)，所以這一次依然依賴于Manhattan 3.1場景和T-Rex場景測得的數(shù)據(jù)。A12的GPU由于引入了內(nèi)存壓縮技術(shù)，進一步降低了外部DRAM的功耗，相當于在高帶寬3D圖形負載下減少了20%-30%的功耗，而節(jié)省下來的功耗同樣可以轉(zhuǎn)換為更高的性能。

GFXBench Manhattan 3.1場景下測試的功耗，下面數(shù)字顯示的是設(shè)備整機功耗減去空閑功耗(包括屏幕功耗)，在設(shè)備保持22度以下的溫度時，峰值狀態(tài)下A12的GPU非常耗電，平均功率達到了近6W，不過這仍不是GPU最高功耗，前面3DMark測試中(崩潰前)曾經(jīng)達到7.5W左右。

AnandTech表示，即便A12的GPU平均功耗不低，但其效率仍超過了所有SoC芯片，每瓦功率能夠提供的幀率達到前所未有的水平。不過，蘋果依然有所謂“騷操作”，僅3分鐘或者進行三次測試之后，GPU性能就會因為節(jié)流降頻下降25%。所以在下面的功耗表中，提供了“Warm”發(fā)熱狀態(tài)下的平均功耗，具體為3.79W，但可以看出其每瓦能夠提供的性能仍然超過了所有SoC。

 

 

在T-Rex場景測得功耗數(shù)據(jù)與上面在Manhattan 3.1場景下看到的情況差不多，保持設(shè)備涼快也就是22度以下的溫度時，A12的GPU峰值平均功率達到6W多一點。而在在運行3次之后，發(fā)熱的設(shè)備再次將功率降低到4W以下。雖然性能也下降了28%，但每瓦性能依然出色。

 

 

測完功耗之后AnandTech表示，A12發(fā)熱時的功耗并不是是持續(xù)性能時的功耗，大多數(shù)設(shè)備的在持續(xù)性能發(fā)揮時，功耗一般都控制在3W-3.5W的范圍內(nèi)。A12的GPU峰值性能和持續(xù)性能存在那么明顯的差異，與蘋果為GPU設(shè)計的日常應(yīng)對的場景，以及蘋果針對A12的3D圖形處理如何調(diào)度GPU負載有關(guān)。

蘋果針對A12的GPU設(shè)計了大量使用場景，例如在大多數(shù)應(yīng)用中都會使用到GPU硬件加速進行相機圖像處理，在這種用例中，GPU的持續(xù)性能并不重要，因為只是短暫的負載工作，很快就處理完畢。對于節(jié)流降頻，AnandTech認為蘋果需要做一些優(yōu)化，畢竟在使用iPhone XS玩游戲過程中不會喜歡發(fā)熱，應(yīng)該通過某種必要的方式，來保證對持續(xù)性能有需求的游戲或應(yīng)用也能充分利用更高的持續(xù)性能。

最后，AnandTech表示，其實除了發(fā)熱不久后降頻，以及無法持續(xù)太久峰值性能之外，蘋果最新的A12的GPU依然展示了行業(yè)最領(lǐng)先的性能和能效，至少可以說iPhone XS和XS Max目前是全球最好的游戲移動設(shè)備。

續(xù)航水平

測完了A12，可能大家還想看看A12設(shè)備的電池續(xù)航水平，AnandTech也對此進行了測試。iPhone XS配備了2658 mAh/10.13Wh電池，iPhone XS MAX的容量則為3174 mAh/12.08Wh?？梢钥闯觯M管這兩款手機都是大尺寸形狀的設(shè)備，但在同尺寸設(shè)備的競爭中，蘋果為它門配備的電池容量仍落后于競爭對手。

不可否認，屏幕最大的iPhone XS Max配備的電池已經(jīng)是iPhone有史以來容量最大的一塊，但與其他手機廠商在同一規(guī)格下使用的3500 - 4000mAh相比，仍然相形見絀。正如前面在A12的SPEC測試中AnandTech所說的那樣，蘋果的SoC優(yōu)勢之一就是在能效方面遙遙領(lǐng)先，所以這很大程度上彌補了電池容量不足的缺口。

AnandTech測試續(xù)航的方面就是直接在WiFi下進行web網(wǎng)頁瀏覽測試，不過設(shè)定的是一種從混合到繁重的負載測試，讓設(shè)備瀏覽多遍他們在服務(wù)器上托管的一組網(wǎng)頁。測試中，針對一個web頁面會執(zhí)行加載、暫停、滾動、暫停等操作，然后再繼續(xù)到另一個網(wǎng)頁，當完成一組頁面測試后再重復所有操作，測試中屏幕亮度是固定在200 cd/m²。

 

 

在測試中，iPhone XS的續(xù)航時間與iPhone X相比略有下降，減少了19分鐘。盡管這19分鐘并不是天大的差距，但令人疑惑的問題還是來了：蘋果無論在發(fā)布會上承諾iPhone XS續(xù)航相比iPhone X有所改善，尤其使用時間iPhone XS比iPhone X最長增加30分鐘，可為何沒有得到體現(xiàn)?不過，查看蘋果官方頁面上網(wǎng)頁瀏覽續(xù)航，兩者確實同為12小時，這里AnandTech的測試要復雜和嚴苛一些，所以續(xù)航縮減到了10小時內(nèi)，只是20分鐘的差距真的有點明顯了。

 

 

iPhone XS Max的續(xù)航測試最后的結(jié)果是10小時3分鐘。雖然這樣的成績不錯了，但卻比iPhone 8 Plus的11.83小時下降明顯。當然了，這里的差異合理化會更容易解釋一些，盡管AnandTech測試的網(wǎng)頁是多樣性的，很多暗色或深色頁面，但不管怎樣，XS Max采用的OLED屏幕在瀏覽白背景頁面時必然更耗電，而且機子屏幕面積也比iPhone 8 Plus更大，所以增加的電池容量不足以抵消面板耗電的增加。

AnandTech比較糾結(jié)為什么iPhone XS相比iPhone X續(xù)航時間下降了20分鐘。為了進一步證實，他們還給iPhone X升級了iOS 12重新測試，確保測試條件統(tǒng)一而不影響結(jié)果。有趣的是，升級iOS 12之后iPhone X得到的成績比1月份測試時還少了10分鐘，不過這10分鐘的差異可以忽略不計，可以肯定iOS版本不是影響續(xù)航的主要因素。

AnandTech稱他們在對A12測試時已經(jīng)明確，該芯片在工作負載方面缺少更高效了，即使帶來了更高的性能，這也應(yīng)該是相對安全的耗電水平。不過，峰值和空閑之外各個階段的性能耗電量無法知曉，也就無法驗證是否是中等性能狀態(tài)下功耗更大，畢竟中等性能也是CPU執(zhí)行大量運算階段。

另外，AnandTech還進行了另一種假設(shè)，認為非常有可能是連接性因素所致，雖然不清楚全新來自博通的Broadcom BCM4377 WiFi組合芯片能效如何，但關(guān)鍵是iPhone XS使用的不再是高通基帶，反而是來自英特爾的XMM 7560基帶，這可能是影響續(xù)航的關(guān)鍵因素之一。

為什么這么說呢?AnandTech解釋稱，幾年前，由于移動運營商的基帶基站沒有啟用CDRX，所以遇到了一些嚴重的配置錯誤問題，因此他們基本上放棄了LTE續(xù)航測試，畢竟這導致測試華為設(shè)備時續(xù)航下降了近20-30%。事實上，手機續(xù)航測試比想象中要困難得多，如果沒有受控的環(huán)境，就不要輕易執(zhí)行這項測試。

總的來說，iPhone XS和XS Max電池續(xù)航水平還是是不錯的，只是并沒有達到蘋果所宣傳的改進，但這其中涉及的不確定性太多了。

小結(jié)

最后在評測的小結(jié)階段，AnandTech表示，蘋果A12芯片是SoC中的怪獸。盡管A11已經(jīng)在性能和能效方面擊敗了競爭對手，但A12在這方面卻加倍努力，這要歸功于蘋果世界級的設(shè)計團隊，他們能夠從CPU微架構(gòu)中擠出更多的提升空間。

A12 Vortex CPU的內(nèi)存子系統(tǒng)獲得了巨大的提升，這使得A12在很多工作負載下獲得了顯著的性能提升。蘋果的營銷部門實際上低估了CPU方面的改進，只報了15%提升。AnandTech估計，A12的CPU在很多負載測試下的性能會提高40%左右，在某些情況下甚至會有更大的提升。蘋果的CPU現(xiàn)在已經(jīng)有了非常高的性能，所以更期待未來幾年的會如何發(fā)展，以及這對于蘋果的非移動產(chǎn)品將意味著什么。

在GPU方面，蘋果官宣的提升確實在承諾的數(shù)字之內(nèi)，但在持續(xù)性能表現(xiàn)方面超過了承諾的數(shù)字。新GPU看似去年的迭代升級，但是添加了第四個核心，并新增了無損內(nèi)存壓縮技術(shù)，這一重要的改進將GPU性能提升到了新的水平。GPU方面AnandTech認為蘋果真的要改進節(jié)流降頻機制，不是完全不節(jié)流，而是應(yīng)該更少節(jié)流，因為直接開放性能上限會非常耗電，并且在游戲的最初幾分鐘就會給手機帶來很大的發(fā)熱量。

 

 

在電池續(xù)航方面，iPhone XS在網(wǎng)頁瀏覽測試中相比iPhone X并沒有提升，在一定程度上令人驚訝。這不確定這是否與A12某種隱性的低能效有關(guān)，或者可能與新的WiFi芯片或蜂窩調(diào)制解調(diào)器有關(guān)。對于英特爾基帶，AnandTech稱他們將會花些時間討論這個話題，并重新驗證續(xù)航時間。

對于iPhone XS Max，電池續(xù)航時間低于iPhone 8 Plus其實不足為奇，畢竟OLED屏幕的能效低于去年iPhone配備的LCD顯示屏，而電池容量的增加并不足以抵消這一點。對于那些認為iPhone XS Max大尺寸大電池續(xù)航就更好的用戶而言，這是需要注意的地方?？傊C合來看，iPhone XS和XS Max是蘋果迄今為止發(fā)布過的最好的手機。

這樣的A12處理器是不是讓你心動了呢?不知道華為麒麟980能達到一個什么樣的高度，華為Mate 20即將發(fā)布，華為能否用自家的黑科技繼續(xù)保持第二甚至躍居第一呢，讓我們拭目以待!