¿Por qué los chips de la serie A de Qualcomm y Apple se basan en chips ARM, pero hay una diferencia tan grande en el rendimiento?

El rendimiento de los chips de la serie A de Apple es mejor que el de los chips de Qualcomm. Una razón muy importante es que los chips de la serie A de Apple no tienen una banda base integrada y solo están compuestos por CPU y GPU, no. Incluso un chip WiFi. Por lo tanto, bajo el mismo volumen y proceso, la CPU con chip de la serie A de Apple tiene un área mayor y se pueden integrar más transistores.

Qualcomm se encuentra originalmente en la industria de las comunicaciones. En comparación con los procesadores de teléfonos móviles, los chips de banda base son su punto más fuerte. Por tanto, una de las principales características de los chips de Qualcomm es que el chip de banda base también está integrado en el procesador. La ventaja de esto es que el chip de banda base utiliza el mismo proceso más avanzado que la CPU y la GPU, lo que reduce el consumo de energía y la generación de calor. Sin embargo, el tamaño del chip del teléfono móvil es muy pequeño. Después de que el procesador Qualcomm hereda la banda base, WiFi y otros módulos, el espacio restante para la CPU y la GPU es relativamente pequeño. Por lo tanto, los chips Qualcomm del mismo período no son tan buenos en rendimiento como los chips de la serie A de Apple.

Pero un teléfono móvil no es una consola de juegos. Además del rendimiento, hay muchos aspectos que determinan la experiencia del teléfono móvil, incluida la señal de banda base y el consumo de energía. Qualcomm tiene su propia tecnología de banda base y la compatibilidad entre la banda base y el procesador es mejor, por lo que la calidad de la señal de la red es mejor, el consumo de energía es relativamente bajo y el teléfono móvil genera menos calor. Más importante aún, debido a la banda base integrada, cuando otros fabricantes de teléfonos móviles compran procesadores Qualcomm, equivalen a obtener una solución de plataforma móvil completa, que incluye banda base, WiFi, Bluetooth y similares.

Por el contrario, los procesadores de la serie A de Apple no tienen un chip de banda base, por lo que sólo pueden buscar bandas base enchufables de terceros. El uso de banda base externa tiene problemas de compatibilidad con el procesador, el consumo de energía es relativamente alto y el teléfono móvil genera mucho calor. Por ejemplo, la banda base de Intel utilizada por el iPhone XS Max se basa en 14 nm, mientras que la banda base integrada por los chips de Qualcomm durante el mismo período es de solo 7 nm, y el consumo de energía de los dos es muy diferente. El anterior iPhone X, debido al consumo de energía relativamente alto de la CPU y la banda base, se calentaba y se congela al jugar.

En comparación, el rendimiento de los procesadores de la serie A de Apple es bueno, pero la calidad de la señal es ligeramente más débil. El rendimiento del procesador Snapdragon no es tan bueno como el de Apple, pero la calidad de la señal es mejor. Por lo tanto, generalmente los usuarios que tienen mayores requisitos de rendimiento del teléfono móvil elegirán teléfonos Apple, pero los usuarios que tienen mayores requisitos de señal y calidad de red elegirán teléfonos Qualcomm.

ARM solo te ofrece una arquitectura de CPU, pero tienes que diseñar un SoC completo, por lo que hay mucho espacio para el desarrollo.

①Las capacidades de diseño de chips de Apple son bastante sólidas

②Apple no tiene banda base y tiene mucho espacio

③El sistema iOS mejora el rendimiento del hardware en uno; nivel;

Hablando del iPhone5s, ¿recuerdas que fue el primero en agregar reconocimiento de huellas dactilares, pero también tiene otra característica impactante, es decir, su chip es el primer chip móvil de 64 bits?

Por supuesto, la arquitectura ARM no ha lanzado una arquitectura de 64 bits, pero Apple sintió que 32 bits ya no era suficiente, por lo que se saltó directamente la arquitectura de 32 bits de ARM y lanzó su propia arquitectura de 64 bits. arquitectura, lo que obligó a ARM a hacerlo más tarde. También se ha introducido una arquitectura de 64 bits. Puedes imaginar lo poderosas que eran las capacidades de diseño de chips de Apple en ese momento.

Por lo tanto, no significa que las capacidades de diseño de chips sean las mismas dada la arquitectura de ARM que Apple tiene capacidades de diseño de chips más allá de la imaginación de todos.

En comparación con los primeros chips de Qualcomm, no hay ninguna parte de banda base, ni parte de ISP, y ni siquiera un chip de comunicación WIFI. Una vez que estos espacios quedan libres, todos se usan para CPU y se meten más chips. Naturalmente, el rendimiento de los transistores mejora.

Además, la propia Apple está muy dispuesta a acumular materiales. Android también duplica el caché del chip. Estos costos son bastante elevados, pero Apple está dispuesto a proporcionarlos para mejorar en gran medida el rendimiento del caché del chip.

¿Crees que Apple sólo tiene la ventaja hardware de los chips? Los chips de Apple son muy potentes, pero la optimización de iOS también lo es.

En los últimos años, el rendimiento de la GPU de Apple no pudo seguir el ritmo, pero gracias a la ayuda de potentes CPU y la optimización de iOS, el rendimiento de Apple ha mejorado en un orden de magnitud.

Esta es la razón por la que los chips de la serie A de Apple son potentes.

El interrogador tiene razón. Tanto los chips de la serie Qualcomm Snapdragon como los chips de la serie A de Apple utilizan el conjunto de instrucciones ARM, pero debido a diferentes ideas de diseño, el rendimiento de la CPU de los dos es muy diferente.

Sabemos que Apple es el primer fabricante de teléfonos móviles que utiliza procesadores de 64 bits. Para explorar el rendimiento más potente, Apple ha hecho que su CPU sea muy potente. Así nació el procesador A7, inimaginable en aquel entonces.

A7 Cyclone tiene una arquitectura muy amplia. Cada ciclo de reloj puede decodificar, emitir, ejecutar y retirar hasta 6 instrucciones/microoperaciones al mismo tiempo. En comparación, la generación anterior A6 Swift solo puede. decodifica, emite, ejecuta y retira hasta 3 instrucciones/microoperaciones individuales al mismo tiempo. Por otro lado, el buffer de reordenación del A7 alcanza un sorprendente 192, que es más de cuatro veces el de la generación anterior y casualmente el mismo que el de la arquitectura Intel Haswell. Las penalizaciones por errores de predicción de sucursales también han aumentado, pero no mucho, y están dentro del mismo rango que Intel Sandy Bridge y arquitecturas posteriores. En otras palabras, la escala del A7 es casi comparable a la de los procesadores centrales de escritorio.

En este caso, el A7 mostró una enorme mejora en el rendimiento de un solo núcleo, que Qualcomm no pudo comparar hasta el lanzamiento del procesador Snapdragon 652.

Los procesadores Qualcomm Snapdragon siempre se han modificado a partir de la arquitectura de la versión pública ARM. La escala de la arquitectura de la versión pública es bastante pequeña. A la misma velocidad de reloj, el rendimiento de la arquitectura de la versión pública es solo la mitad del de Apple. Una serie. Por lo tanto, el rendimiento de un solo núcleo de los procesadores Qualcomm es relativamente débil, pero la arquitectura de menor escala puede acumular más núcleos, por lo que el rendimiento de múltiples núcleos de los procesadores Qualcomm sigue siendo bueno. Podemos ver que el rendimiento de un solo núcleo del Snapdragon 845 aún no es tan bueno como el del A9, pero el rendimiento de múltiples núcleos está cerca del A11.

Desde la perspectiva de los chips, los productos de Qualcomm y Apple no se basan exclusivamente en ARM. Sin embargo, la impresión general es que los chips de la serie A de Apple son mejores que los de Qualcomm. Primero enumeremos algunas razones generales y luego hablemos de algo sobre la CPU.

Los chips insignia de Qualcomm aparecieron principalmente a principios de año, mientras que los productos de Apple se lanzaron en otoño. Hay una diferencia horaria de más de medio año entre los dos chips. Por ejemplo, Qualcomm Snapdragon 845 funcionó muy bien, pero en otoño Apple lanzó el A12. El 855 de Qualcomm salió al mercado el año siguiente, pero una vez completado el lanzamiento del producto, la distribución y otras cosas, es posible que sea necesario hasta mediados de año para que chips como el 855 se entreguen ampliamente a los usuarios. Sin embargo, la próxima generación de Apple sí lo es. muy pronto. .

En términos generales, las cosas tienen una secuencia, y el año es un concepto general muy importante y una base para la división. Incluso si las capacidades de diseño de las dos partes son iguales y ambas tienen la intención de diseñar el mejor chip, este tipo. de tiempo La diferencia hará que el que salió después tenga mejor rendimiento y sea más fácil de usar con las últimas tecnologías. Además, hay que admirar la eficiencia operativa de Apple. Los chips de la serie A pueden llegar a los usuarios al instante, y la introducción de la tecnología también provocará una diferencia temporal en la percepción de la tecnología.

El rendimiento del chip es un concepto integral y debe realizarse a través de productos. Debido a las ventajas de la marca y el precio de Apple, y debido a que sus productos son de alta gama, el posicionamiento general de los teléfonos móviles de Apple tiende a ser el mejor del mercado. Si el producto funciona bien, también impulsará parcialmente el rendimiento del mismo. chip.

Uno de los aspectos más importantes es el precio. Gracias a las ventas relativamente grandes de iPhones de alta gama, Apple puede invertir mucho en chips y vender mejor los chips de alto rendimiento. Este círculo más virtuoso puede empujar a Apple a diseñar mejores chips. En el lado de Android, debido a la gama relativamente grande de productos, ya no hay un puñado de productos de gama media y baja. Algunos de los chips no utilizan tecnología tan avanzada, mientras que algunos modelos nacionales rentables tienen un rendimiento sobresaliente. también son deficientes en calidad general. Habrá algunas deficiencias, y estas deficiencias en el lado del producto tendrán un impacto negativo en el rendimiento del chip e incluso pueden no maximizar el rendimiento del chip. Por supuesto, de lo que estamos hablando aquí no es solo de ejecutar puntajes, el chip es algo muy completo.

Este aspecto es realmente fácil de entender, que es el problema de optimización que se menciona a menudo.

Jobs mencionó un punto similar: las buenas empresas de software deben tener su propio hardware. El software es la parte con la que tenemos el contacto más directo. La respuesta del sistema, el rendimiento del juego, etc. son comentarios directos que aportan las imágenes del software. Los chips de la serie A de Apple están especialmente personalizados para IOS y su rendimiento general será superior.

Por otro lado, IOS es como un optimizador que puede demostrar mejor el rendimiento de la serie A.

Después de todo, los teléfonos móviles son productos integrados multifuncionales y las reglas de IOS pueden realizar mejor la programación de recursos. El ejemplo más común: los problemas en segundo plano de Android aún reducen en cierta medida el rendimiento de toda la máquina.

En términos generales, debido a diferencias horarias, posicionamiento del producto y diferentes problemas de plataforma, habrá una brecha en el rendimiento final de los chips de Apple y Qualcomm.

Sin embargo, a juzgar por el rendimiento actual, la brecha entre los dos en realidad no es tan grande. Una razón es el desarrollo de la tecnología de chips y la otra es la madurez de la categoría de teléfonos móviles. Cuando los productos de gama media ya puedan satisfacer la mayoría de las necesidades, la brecha entre los chips de gama alta será menos percibida.

ARM se mencionó en la pregunta. Aquí hay algunas partes sobre la CPU que deberían resultarle familiares.

1. Conjunto de instrucciones

Cuando se trata de ARM, la conexión más directa es el conjunto de instrucciones. ARM ha establecido muchas especificaciones, pero cómo Apple y Qualcomm usan estas especificaciones es otra cuestión. Existe una influencia mutua entre el uso de especificaciones y la formulación de especificaciones. Es difícil decir que los chips de Apple siguen completamente las especificaciones de ARM. También es posible que Apple y Qualcomm los usen bien en algunos lugares y afecten la formulación de especificaciones. En resumen, ARM es un miembro importante de la industria de los chips, pero eso no significa que todo esté basado en ARM. Además, ahora hay muchas funciones integradas en los chips de teléfonos móviles y ARM no puede cubrirlas por completo, como los chips de inteligencia artificial, GPU, ISP, módulos de red, etc., que se mencionan comúnmente.

2. Arquitectura

Apple y Qualcomm tienen diferentes arquitecturas de chips, como A12, seis núcleos, dos núcleos Vorex y cuatro núcleos Tempest.

Qualcomm Snapdragon 855, ocho núcleos, un núcleo principal, tres núcleos de rendimiento y cuatro núcleos de eficiencia. Definitivamente existen muchas diferencias entre los dos en términos de almacenamiento en caché, control de memoria y programación. Pero cuál es mejor volverá al contenido anterior, cómo utilizar el producto final y la plataforma. Además, habrá diferencias en las estrategias publicitarias. Apple a menudo lanza una frase muy fuerte y el objeto de referencia se convierte en Intel. En cuanto a Qualcomm, además de competir con los chips de Apple, también se enfrenta a la competencia de Huawei, Samsung y otros chips, y también habrá algunos cambios en el pensamiento general.

Lo anterior es solo una parte de la CPU. La diferencia en la arquitectura y el rendimiento final de todo el chip eventualmente será aún mayor. En términos generales, es difícil hacer una comparación clara entre los chips de Apple y Qualcomm.

Finalmente, aquí está mi opinión sobre los chips móviles. En comparación con el rendimiento, la integración multifuncional y una mayor miniaturización del embalaje pueden merecer más atención. Por ejemplo, el chip S del Apple Watch. Además, el buen rendimiento del chip depende del producto, y sólo si el producto tiene buenas ventas se puede mantener el progreso continuo del chip. Imagínese, sin el auge de los teléfonos inteligentes, ARM no podría dominar el mundo.

Estrictamente hablando, los chips Qualcomm Snapdragon y la serie A de Apple utilizan la autorización de nivel de conjunto de instrucciones/arquitectura de ARM, en lugar de simplemente utilizar el núcleo IP de ARM.

Este nivel de autorización puede transformar significativamente la arquitectura ARM e incluso puede expandir o reducir el conjunto de instrucciones ARM. Apple es un buen ejemplo basado en el uso de la arquitectura ARMv7-A. su propia arquitectura rápida de Apple.

Dado que todas son autorizaciones de nivel de conjunto de instrucciones/arquitectura, ¿por qué hay una diferencia de rendimiento tan grande entre Qualcomm Snapdragon y los chips de la serie A de Apple?

De hecho, desde la perspectiva puramente de las puntuaciones, el rendimiento multinúcleo de Snapdragon es comparable al de los chips de la serie A. Sin embargo, Apple ha adoptado la estrategia de "menos núcleos, más rendimiento", aumentando el área central y la eficiencia independientemente del coste a cambio del consumo de energía y el rendimiento.

No solo eso, Apple diseña chips que nunca escatiman en eficiencia de canalización, canales, ancho de banda y L2/L3, para mejorar el rendimiento de un solo núcleo.

Este diseño es muy ventajoso para aplicaciones y juegos diarios, porque en estos escenarios es más probable que la CPU funcione en un solo núcleo (o doble núcleo).

Otra razón por la que creemos que los chips de la serie A funcionan mejor es la optimización de iOS para los chips de Apple. Es precisamente porque Apple no solo tiene la capacidad de desarrollar sus propios chips, sino que también forma un circuito cerrado. en el sistema operativo Esto hace que la experiencia con los chips iOS + Apple sea mejor que con los chips Android + Qualcomm.

Desde un punto de vista técnico de bajo nivel, la máquina virtual Java utilizada por Android hace que el sistema Android ocupe más recursos que el iOS de Apple. Esto siempre ha hecho que la experiencia de los teléfonos Android sea menos fluida que la de los teléfonos Apple. .

Sin embargo, con la mejora continua del rendimiento del chip y la capacidad de la memoria en los últimos dos años, la experiencia de los teléfonos Android se ha acercado cada vez más a la de los teléfonos Apple. El rendimiento de la GPU de Snapdragon es mejor que el de los chips de la serie A, por lo que la brecha entre los dos en realidad no es tan grande como se imaginaba.

Tome el A10 como ejemplo:

Una comprensión simple es que la serie A no tiene una banda base y se puede configurar con CPU apiladas. Otros procesadores requieren bandas base integradas y. El área central es limitada.

¡Los chips de la serie A de Apple intercambian área por velocidad!

Como diseñador de chips, es difícil entender que un chip sea en realidad un compromiso entre velocidad, área y consumo de energía. Un compromiso completo de los tres es el producto más destacado. Por supuesto, si desea alcanzar alta velocidad, debe aumentar el área y aumentar el consumo de energía.

Hagamos aquí una analogía simple. ¿Cómo podemos llevar 8 cajas de manzanas de abajo a arriba lo suficientemente rápido?

La segunda situación: Encuentra un corredor rápido y dos personas lentas. La persona rápida tarda 3 minutos en ir y venir, la persona lenta tarda 5 minutos en ir y venir, la persona rápida se mueve 5 veces, la persona lenta se mueve 3 veces, el tiempo total es de 15 minutos, 9 minutos menos que antes. , pero se contrató a una persona más.

Tercer escenario: Convertir las escaleras en ascensor para acortar el tiempo de subida y bajada de escaleras. Luego necesitamos instalar un ascensor en la habitación, lo que acortará el tiempo.

La cuarta situación: Busca algunas personas más y sube y baja en el ascensor, será más rápido. En este caso hay más gente en la casa, más consumo, y el ascensor también ocupa espacio, por lo que se necesita más espacio.

De hecho, lo mismo ocurre con el diseño de chips, ya sea diseño de múltiples núcleos o aumentando el área y agregando circuitos, no hay un chip de banda base dentro del chip del teléfono móvil de Apple, por lo que se pueden colocar más circuitos; en el mismo tamaño, lo que inevitablemente conducirá a una mayor velocidad. Por supuesto, el consumo de energía también aumenta, lo que también es una de las razones de la escasa duración de la batería de los teléfonos móviles de Apple.

¿Qué opinas de la diferencia de rendimiento entre Qualcomm y Apple? Bienvenido a dejar comentarios e intercambios. Si te gusta, ¡haz clic para seguir!

Qualcomm y Apple utilizan la arquitectura ARM de ARM. ¿Por qué existe una brecha de rendimiento tan grande?

Veamos por qué los procesadores de Apple están muy por delante del resto de fabricantes.

ARM ha completado el marco básico. La forma de diseñarlo aún más depende de la fortaleza de I+D de cada empresa.

Todo esto es igualmente inseparable del modelo de altas ganancias de Apple.

El chip del procesador de Apple es de mayor tamaño y no lleva chip de banda base integrado, lo que ahorra cierta cantidad de espacio.

Uno utiliza el sistema Android y el otro utiliza el sistema iOS.

Las diferencias en los objetos de diseño conllevan diferencias en el rendimiento de los dos procesadores.