64位快兩倍 蘋果iPhone 5s A7芯片解讀

　　iPhone5S上的Frax應(yīng)用程序90%的性能提升說明了蘋果A7芯片并不是營銷噱頭。因為有64位的設(shè)計，這些優(yōu)點都顯得并不突出。

　　蘋果的A7芯片是否如發(fā)布新iPhone5S時所承諾的那樣在處理數(shù)據(jù)和圖形時速度要快兩倍呢?至少對于BenWeiss而言，答案是肯定的。他的應(yīng)用程序(簡稱App)非常適合利用新處理器的這些特點。

　　Weiss表示，該App是Iter9的新Frax應(yīng)用程序，通過在CPU和GPU上執(zhí)行數(shù)學(xué)計算來產(chǎn)生大量詳細(xì)的分形圖像。iPhone5S的速度得到了極大的提升，尤其是在一次一個像素這樣辛苦地計算紛繁迷幻的圖像時明顯有更快的渲染時間。

　　Weiss稱，F(xiàn)rax目前是32位的App，它在搭載A7的iPhone5S上的運(yùn)行速度比在搭載A6的iPhone5上的速度要快50%。緊接著第二個速度提升是：Frax在第一個64位版本的iPhone5S的運(yùn)行速度要比在32位版本的速度快25%?？偟膩碚f，這意味著64位的App在iPhone5S上的運(yùn)行速度比32位版本的iPhone5快了近90%。

　　他補(bǔ)充道：“新品發(fā)布后不久，我們就會有這樣的準(zhǔn)備。這樣iPhone5S用戶就可以充分利用64位版本。他還期望通過軟件優(yōu)化來進(jìn)一步提升性能。”

　　真實世界科技的首要分析師DavidKanter表示，盡管其他開發(fā)人員可能不會期望有相同的速度提升。分形圖像的計算可增加處理器的負(fù)擔(dān)，這也恰好是它超前高效處理的工作，并沒有主流軟件中常出現(xiàn)的時斷時續(xù)。

　　Kanter稱：“分形化是最好的一種工作量。無論他們看到的是哪一種加速都有可能是最好的情況。”

　　當(dāng)蘋果在發(fā)布更好性能的A7芯片時，蘋果并不清楚它正在使用的是哪一種速度測試及其結(jié)果有多么的普遍。但是，有一件事情是肯定的：即使沒有涉及任何詭計，衡量實際性能的基準(zhǔn)也總是不完善的。

　　速度測試允許人們在不同的硬件、操作系統(tǒng)和配置等方面進(jìn)行軟件性能的比較。然而，人們很難找到能直接預(yù)測大量各種類型的實際應(yīng)用程序的衡量基準(zhǔn)。不同的軟件強(qiáng)調(diào)計算性能的不同方面，如內(nèi)存訪問、圖像操作、運(yùn)行單一的步驟序列、可以在多個處理器內(nèi)核中運(yùn)行多個序列等等。

　　64位提升?不會

　　有一些點卻是很清楚的。在Frax的例子中，前些時被芯片制造商及競爭對手的高通公司高管嘲笑為騙人的玩意的A7芯片的64位本質(zhì)上并不能促進(jìn)如今性能的提升。64位芯片支持超過4G的內(nèi)存，iOS設(shè)備尚未受到該限制，但是64位的設(shè)計帶來了很多能提升其性能的其他方面的改進(jìn)。

　　相反，F(xiàn)rax的提升主要有兩個變化。一個是A7有大量被稱之為寄存器的存儲槽。二是它實際上可以在存儲有浮點格式的數(shù)字方面執(zhí)行更快速度的高精度計算。Weiss表示，

　　64位版本的速度要快得多主要有兩個原因。其一，CPU上硬件寄存器的數(shù)量增加了一倍，從16到32。Frax有一些相當(dāng)復(fù)雜的內(nèi)部回路，它一次可以追蹤超過16個數(shù)字，這就意味著有些數(shù)值可以在寄存器和存儲器之間不斷地來回移動以騰出空間。但是，32個寄存器有我們所需的足夠空間，所以代碼可以更有效地運(yùn)行。

　　其二，64位芯片可以并行執(zhí)行兩個雙精度運(yùn)算，而以前的芯片只能一次執(zhí)行一個。這需要特殊的編碼，而理論上它可以導(dǎo)致速度增加一倍。

　　盡管與64位芯片本身沒有關(guān)系，但是這些兩個雙精度運(yùn)算的SIMD(singleinstruction,multipledata單指令多數(shù)據(jù))指令被認(rèn)為是整體64位設(shè)計變化的一部分。

　　他還表示，A7使用的ARMv8芯片架構(gòu)提升了Frax。因為它可以一步到位、而不是分兩步來執(zhí)行一個乘法和加法組合。

　　真實世界科技的Kanter還指出A7對更廣泛的各種軟件有益的其他優(yōu)勢。那就是：當(dāng)需要芯片從某設(shè)備的主存儲器或高速緩存存儲器中檢索數(shù)據(jù)時，它擁有更好的性能。具體來說，該芯片能更快地從其二級緩存中檢索數(shù)據(jù)(二級緩存是處理器查找數(shù)據(jù)的首要位置)，這即意味著該芯片浪費更少的查找時間。

　　Kanter稱：“A7有一些與處理器內(nèi)核無關(guān)的非常大的改善。特別是它們的緩存速度更快。內(nèi)存寬帶速度快了2倍左右，而二級緩存是以前延遲的一半左右。

　　為64位芯片改進(jìn)軟件

　　Weiss稱，盡管他的軟件由于PC產(chǎn)業(yè)的過渡問題大部分已經(jīng)被編寫為獨立的32位和64位，但是創(chuàng)建64位版本仍是“出奇的容易”。

　　他還講道：“我們的代碼庫約有10萬行，而我只花了大約一個小時就解決了編譯的問題。在這之后它第一次運(yùn)行得就很完美。幾年前已經(jīng)經(jīng)歷過臺式機(jī)的過渡，我的代碼就是在這種預(yù)期中寫成的。”

　　因為處理器設(shè)計師們十年前就遭遇了時鐘速度的熱門問題，所以芯片制造商們開始推出可以同時執(zhí)行多個操作序列的多核處理器。他們的想法是，如果你不能使時鐘運(yùn)行的速度更快，那么你可以把它分成多個并行任務(wù)來做更多的工作。

　　然而，不幸的是，很多軟件被編寫在一個單一操作序列中運(yùn)行。多核芯片能夠幫助處理多個任務(wù)、存儲文件、分成??獨立部分的計算。圖形任務(wù)很容易被劃分在多核中，這就是為什么圖形芯片被迅速推入多核領(lǐng)域的原因。

　　蘋果堅定不移地堅持了雙核處理器，而一些安卓競爭對手已經(jīng)構(gòu)建了四核、甚至是八核設(shè)備。不過，F(xiàn)rax是這些實際上可以使用多核的App之一。幸運(yùn)的是，對Iter9而言，它也有使用圖形處理單元(graphicsprocessingunit,GPU)的處理能力。Weiss表示：

　　Frax充分運(yùn)用了CPU和GPU，也盡可能地吸收更多可用的處理能力。我們在早期的芯片上已經(jīng)看到內(nèi)核數(shù)量近線性的增加，因此我們預(yù)計Frax在四核芯片上的運(yùn)行速度會比在雙核芯片上要快近2倍。GPU就是像這樣具有內(nèi)在的可拓展性，在iPhone5S上的這一個簡直就是怪物!iPhone5S上的GPU運(yùn)行速度比iPhone4上的要快20倍左右。

　　即使64位架構(gòu)沒有性能上的提升或短期的關(guān)鍵需求，蘋果現(xiàn)在做出此舉也是有原因的。也許，最值得注意的是隨著設(shè)計而來改進(jìn)后的編程特征。

　　Kanter稱，其他原因可能是蘋果想要先關(guān)住軟件，然后關(guān)注硬件。使用所有4GB內(nèi)存容量也有一些限制，雖然說原則上32位的設(shè)計是可能的。這就有可能推動公司向64位的轉(zhuǎn)變，就算你只想使用2GB或3GB內(nèi)存。最后，蘋果可能想要先完成該架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，然后才考慮擴(kuò)大其包括三星和臺積電在內(nèi)的生產(chǎn)供應(yīng)商。

　　因此，64位的舉動是有實際原因的。Frax可以證明，A7并不是營銷噱頭。