[漫画科技史] 用漫画来看Intel与AMD的恩怨史~

 

“在过去一直是竞争对手的Intel与AMD,这次为了对抗强劲的NVIDIA破例合作,诞生出结合彼此强项的第八代 Core H处理器。本篇文章将用诙谐漫画的方式,让大家在趣味中明白Inter与AMD是如何从敌人变成朋友的~”

 

主宰全球x86市场的Intel,以及融合CPU、GPU于一身的A​​MD,一解数十年来的恩怨,决定携手共同对抗崛起的NVIDIA。第一款产品将会是融合Intel设计的CPU,以及AMD设计的GPU,共同打造出八代Core的高阶产品,将会是高性能Core H处理器,预计用于笔电上。这是双方自1980年后的重要合作,至于会做出什么样的产品,或许会值得我们期待。但在这之前,来了解一下Intel与AMD过往的一些恩恩怨怨吧!

▲故事是这样开始的。很久很久以前,有两个以生产 CPU 维生的国家,它们的名字是 Intel 和 AMD。虽然都是生产 CPU,但两国的生产的技术却不一样。

▲这两国在 CPU 的市场上,长年争斗不休,对于品质与研发的技术也各有坚持。一个拥戴多核心,一个膜拜高时脉。在利益中冲突下,这两国爆发了战争。

▲开战的结果,就是 AMD 被打得落花流水,只好割地和解。 AMD 也因此失去庞大的市场与 CPU 技术的地位。

▲胜利的 Intel 国日益壮大,AMD 眼看着自己无法在 CPU 的领域和 Intel 竞争,兴起了往 GPU 发展的念头。

▲为了能在 GPU 的领域站稳脚步东山再起,AMD 国的第一步,就是先并吞隔壁的 ATi 小国,以增加自己 GPU 的战力。

▲接着这两国在各自的道路上都混得相当不错。 Intel 国持续地将 CPU 发扬光大,AMD 的 GPU 的技术也日益精进,国土版图拓增了不少。

▲AMD就这样持续向外拓征,拓着拓着,直到有一天,来到了一个陌生的国家的边界​​。

▲原来是出产 GPU 为大宗的知名国家「NVIDIA」!发现已经来到强敌的市场边界,这下可不得了,本以为自己可以在 GPU 市场找回荣耀的 AMD 国相当惊慌。而在它后方的 Intel 则已经成为了 CPU 的龙头,夹在两个强国间,AMD进退不得。

▲所幸 AMD和 NVIDIA 的边界还算是和平,各有各的出口市场和策略,谁也不碍着谁,就这样相安无事维持了好一阵子。

▲直到有一天,技术与人力都达到巅峰的 NVIDIA 境内,从城堡时代升级到了帝王时代。登愣!

▲国力大盛的 NVIDIA ,马上开始侵略周边国家,转眼之间已经比 AMD 大了不知多少倍,甚至开始威胁到 Intel 的地位。

▲为了削减 NVIDIA 的锐气,Intel 和 AMD 这两个过去曾经争斗不休的敌人,决心携手合作。暂时签订同盟作战,一起打击 NVIDIA 。但商场上没有永远的敌人,也没有永远的朋友,未来局势还会如何发展,让我们继续看下去。

 
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实用的电脑组装入门教学! (Part2)


 

“你是对电脑组装有兴趣的新手吗?还是想要自己添购或更换硬体设备?又或者电脑出了问题很想自己也懂一些的人?本主题将分成Part1~Part3三篇文章,Part2文章将分享购买「CPU、主机板、RAM、硬碟、电源供应器」时可以做的选择与注意事项,提供新手们第一次组装参考~”

 
上一篇有朋友提到说,还是有很多专有名词,这点真的只能请多包涵,有些东西若不这样讲,真的挺饶口的,像是CPU、SSD这些,当然能够解释的部份,会尽量在文中稍稍解释,或是用比喻的方式尽量让大家明了,若仍然不懂,就只好麻烦大家拜一下Google大神了。

接下来的这个情况也很常见,可能不光是女生,有些男生同样对于采购新电脑,或是刚到新公司报到没电脑,老板指示你自行开个规格给采购去采买时,往往很多人就傻在那边,因为脑子里头完全没有「如何建构一台电脑」的完整思路逻辑,自然也不知该从何下手。

相较于十几年前,现在组装电脑这件事情,真的是容易上百倍。怎么说呢?第一个就是价格资讯的取得非常容易,以往你可能需要亲自跑一趟光华商场或是Nova,把需要的组件一个个看好价格,然后再去采买,现在托网路发达一切e化的福,可以直接在网路上完成比价,甚至是直接下订。


(早期要比价都得亲自去跑一趟卖场,拿一堆报价单)

而由于竞争激烈,以往请店家组装是要多付费的,但现在店家多半就提供免费组装服务(当然要整机的零组件都在该店家买才行),综合上面,现在只要你会开规格下订单,连自己动手都不用,时间桥好,到了现场付钱,就可以带走一台个人电脑,可以省下很多时间。

只是麻烦来了,很多人看到一般店家的报价单或是估价系统时,就昏过去了,因为他们的第一个反应都是:「天啊!这是什么外星球商品价目表?」

(店家的报价真的相当杂,一般初学者常会眼花了乱)

其实,真的不难,冷静下来想一想,在上篇除了曾经提过构成电脑的要件有哪些之外,最重要的一个原则,就是:「明白自己的需求」。这一点真的很重要,因为如果连你自己都不知道自己的电脑会需要拿来做什么,店员就算刚好有空想帮你也帮不了。

因此,采买电脑的首要工作,就是仔细检视自己的需求。如何检视?建议各位就拿出纸笔,先把买电脑的最终目的给写下来,比如:上课应付学校作业、或是公司要办公用、抑或是要买台家中玩游戏专用等等,接着附属的部份,写下自己可能会用到的软体,例如:绘图或是跑3D动画的软体、要玩的游戏名字、常用的工具软体这些,然后就可以来检视一下各个软体大概会需要达到哪些系统需求。

有了明确的需求目标之后,接着就是审视自己的预算,大约有多少,把它写下来先放旁边,让自己大概有一个估算基准,因为这个基准不是绝对,是可以有些弹性的。组电脑的花费,可以有很拮据的玩法,也可以毫无上限,但其实这中间只有一个平衡点,那个平衡点就是「用得很舒适」,花得少,可能用起来卡卡不顺,心情就不舒服;若是花得太多,又会觉得浪费了一些钱,心里也会觉得可惜,因此只要达到平衡点,就是对自己最好的电脑。

接下来,要怎么看报价呢?可以依照上一篇提及的各项元件,一个一个来看,一般来说,店家的估价系统也都是依此分类的。而关于价格,把握一个大原则:通常价格高低即代表了该物品的新旧与好坏。当然不是说便宜的东西就不好,只是效能或许不什强而已,但只要满足自己需求即可。

CPU(中央处理器):最主要的差别即要选Intel或是AMD,这两间公司孰优孰劣,QK小虎不多评论,就留给各位自行钻研,只要挑选符合自己需求跟预算的产品即可。两家公司的CPU都有分高阶和低阶、以及伺服器用等等,另外也得注意CPU的脚位规格,因为这会影响到能够对应的主机板是多还是少,一般而言,能够买当季较热门规格的CPU较好,因为这代表可挑选做搭配的主机板会比较多。

(Intel是目前市占率较高的CPU厂商)

主机板(Motherboard):必须要对应你所选的CPU脚位,万一两者规格不符合,那就白搭了,这比喻就好像你买了一台任天堂红白机,但是却要插SEGA的卡带,当然是不可能的。因此务必确认好主机板的对应CPU脚位是否和你所选的CPU相同。

接着比较麻烦的,就是看懂主机板的晶片组代号,以目前Intel主流的第6代CPU(代号Skylake、脚位是1151)为例,能够对应它的主机板晶片组,就有Z170, Q170 , H170, B150, H110等,电脑新手在这边多半都会卡住,因为搞不清这些代号到底代表什么。说穿了其实很简单,每个代号代表的其实是支援功能的差异,例如可支援的USB3.0插槽数量、SATA插槽数量、可否超频,或是其它特殊功能等等,一般来说,能支援较多功能的晶片组,自然就会是比较贵的品项,例如这边提到的Z170就是属于高阶的晶片组,也因此可以在价目单上看到采用Z170晶片组的主机板价格都较高。

(每个晶片组代号所支援的功能多寡都不一。图片来源:vr-zone.com)

最后要注意一个部份,主机板的大小也会影响到你的电脑大小,一般大致分为三类:普通尺寸的ATX、稍微小一点的Micro-ATX(报价单通常会加上一个M开头) 、以及组小电脑用的Mini-iTX,大机壳可以装小主机板,但是如果是小机壳就装不下大张的主机板了,假如你是有特殊需求,只能组小型电脑的人,在挑选主机板时要特别留意尺寸。

记忆体(RAM):这部份算是好选的,先确认好自己刚刚挑选的主机板采用什么规格的RAM,以现在为例,就是分DDR3或是DDR4,再来就看自己需求,若往后会需要开大量程式作业的话,自然不能太少,能有8G或16G是最好。至于是装1条或是分拆成2条跑双通道,端看各位取舍。

储存装置(HDD传统硬碟或是SSD固态硬碟):这个部份也不难,预算多的人,可以买大容量规格的SSD,速度快用起来爽,较无预算的人就采用HDD,虽然没有飞快的读写速度,但其硕大的储存空间,依旧是其魅力。一般而言,RAM和储存装置都是越大越好,当然所需的花费也越多。该选哪家厂牌就见仁见智。


(目前HDD传统硬碟已有单颗6TB、甚至于8TB的超大容量,以便用来储存大量照片或HD影片等档案)

电源供应器(Power Supply):一般普通用户,约400至550瓦就足以应付电脑内所有元件的功耗,但如果今天是有多买显示卡的人,就要注意一下该显示卡所需要的功耗,以及建议配选的电源供应器要有多少瓦数。通常大瓦数像是800到1000瓦以上的电源供应器,是用来给装有多张显示卡的使用者或是超频玩家用的。

至于里头常会提到的金牌、银牌、铜牌、白牌,指的是该电源供应器的转换效率认证,电能在转换过程中都会有耗损,转换效率越好的电源供应器,较不会产生废热,当然相对地价格也较高。

另外还有一点较重要的,就是电源供应器的电压稳定度和足瓦程度,由于电脑内所有的元件,都需要靠电源供应器来给电,​​倘若它给电不稳定,电压乱跳,或是瓦数不足,都有可能造成其它电源元件的损坏,因此足见它的重要性。目前市面上的电源供应器大部份都是经过80Plus(代表转换效率在80%以上)这个标准认证的,厂牌也不少,该挑选谁的商品,各位可以自行做做功课研究一番。

(待续)

 
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实用的电脑组装入门教学! (Part1)


 

“你是对电脑组装有兴趣的新手吗?还是想要自己添购或更换硬体设备?又或者电脑出了问题很想自己也懂一些的人?本主题将分成Part1~Part3三篇文章,Part1文章将介绍要组成一台电脑的基本元件有哪些?且分享一些与电脑硬体相关的问题要如何处理~”

 
写在前面,这篇不是写给电脑高手们看的,所以不会有什么关于各种零组件的比较、跑分、或是厂牌推荐等等,完完全全是站在一个,想要让一个每天上班打电脑,但是今天电脑突然出了状况,而完全不知道该怎么检查起的人,或是今天老板交代去买台电脑给自己上班,却完全不知道该怎么看懂店家的线上报价的人。

这几天就是因为碰到了身边几位朋友,发生了这样的状况,不得已只好重操旧业当起「好人」、「学长」,帮这些迷途少女们拯救她们的电脑。其实和一二十年前相比,现在组装一台电脑真的是非常容易,但对于毫无概念的人而言,要他们在脑子里头产生逻辑运作出对于整台电脑,并且分析问题,简直比读无字天书还要困难。所以QK小虎才有了写这篇文章的想法。

首先来解剖一下吧,一台可以运作起来的电脑,硬体方面最少要有:

◎CPU(中央处理器)

◎主机板(Motherboard)

◎RAM(记忆体)

◎硬碟(HDD,传统机械式硬碟)或是SSD(Solid State Disk,固态硬碟)

◎Power(Power Supply,电源供应器)

但这样只是一台裸机,所以还得加上一个「机壳」。

OK,这样原则上,在已经有萤幕、键盘滑鼠的状况下,一台基本的电脑就构成了。没有显示卡没关系,现在CPU几乎都有内显了,在不玩游戏或是做绘图工作等等之类的状况下,这就是一台可以工作的电脑,拿来上网看脸书,打打字给老板,都不会有什么大问题。

了解好电脑的基本元件之后,接下来就是审视自己的需求了,其实只要是一台符合自己需求,用得满意的电脑,它就是一台好电脑,但很多人常常不知道自己该先做个功课,了解自己真正需要什么,而把钱花在不该花的地方上,导致于常常会有人说:「为了花了这么多钱买电脑,却还是这么烂!」

不懂电脑的女生,会开口需要求助的时候,多半就是「觉得电脑不好用了」的时候,通常以「电脑很慢」或「电脑老是出现错误讯息」这两种状况为最大宗。先来讲「电脑老是出现错误讯息」这点,电脑的状况,首先分成硬体面和软体面,像出现错误讯息这种,绝大多数都是系统与程式之间的冲突,或是档案遗失造成程式运作出现错误,这类属于软体面,在此QK小虎就不多解答,因为软体面的问题有千百种,什么状况都有,要找出原因实在是难上加难,这边就请大家多上网Google找寻解答了,最快的方法,就是把系统整个重灌,回归原点,干干净净。

(这讯息出现时总是让人很郁闷想砸电脑…)

再来说到硬体面的部份,通常感觉「电脑很慢」的时候,一般人多半都会有个错觉,就是「RAM记忆体」不够了,其实“慢”这个感觉,也有分状况,假如今天妳是开启一堆应用程式,彼此间切换跟使用觉得很顿的话,那才是属于RAM的问题。

倘若今天是连开机也慢、开档案也慢、那可能就是硬碟出问题了,可以先试着由软体面的修复,如「磁碟重组」、「磁碟修复」来整理一下硬碟的磁区。要是这样都还无法改善问题,恐怕就只有更换硬碟,换上读取写入速度都大大提升的SSD了。一般人对于“慢”的定义,其实见仁见智,因为有些人就是没耐性,希望什么东西都是点个两下就跳出来,开机不用一分钟,这样的人,就推荐你用SSD当做主系统碟,这是最有感的改善法。

(目前SSD的价格已经相当低廉,值得推荐用来当做系统碟,而传统大容量HDD则适合用来当储存碟)

至于什么时候才需要换CPU?一般而言,通常需要换CPU时,很难不动到主机板,这是因为CPU的插槽针位总是一直在换规格,通常每1~2年就有新产品,所以普通时想解决电脑慢的问题时,较不会去动到CPU,当然,若能够从其它管道,如网购,便宜买到同规格插槽且性能较好的CPU时,当然是二话不说先换,否则基本上,将硬碟更换为SSD就可以让“慢”这个感觉改善很多。

(假如担心CPU不够力,会操过头过热当机,帮它重新上个散热膏,换一颗散热强的Cooler,也是一种改善CPU效能的方法)

下回再来讲解有关于添购或是更换新的电脑组件。 (待续)

 
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硬体控看过来,带你了解iPhone处理器为何这么强大? (Part3)


 

“继上一篇Part2,了解Apple处理器强在可以平行处理更多的指令后,本篇文章继续深入Apple处理器A7在迈入64位元后,到底又替Apple处理器增强哪些地方,让之后的A11处理器可以强到破表?”

 
没看过上一篇请点这里:硬体控看过来,带你了解iPhone处理器为何这么强大? (Part2)
 
Apple从2013年九月iPhone 5S的心脏A7「Cyclone」开始迈进64位元的世界,也以此为起点,Apple Ax应用处理器开始展现惊世骇俗的效能优势,从2015年六月赶尽杀绝32位元应用程式,直到今年的iOS 11中止支援32位元处理器(意思就是只回朔支援到iPhone 5S),更是深具重大意义的里程碑。

64位元是为了破除高效能架构障碍

但64位元运算真的有这么神奇吗?当然不是,真正有举足轻重影响的,是ARM指令集扩充到64位元时,「顺便」带来的革新,特别是移除了打造高效能微架构的重大障碍。

要提高处理器效能,不外乎增加每个时脉周期可处理的指令数:

提高时脉,对于行动装置来说,这几乎是难以考虑的选项。
增加同时可以平行处理的指令数量,像硬体指令排程的超纯量(Superscalar)和编译器决定如何「一个萝卜一个坑」的超长指令集(VLIW)。
接着,提高管线效率,特别是当发生同时执行的指令,要存取相同暂存器而强碰时,就需要以「暂存器更名机制」为中心的「非循序指令执行」来解决。
前面有提到,电脑有别于计算器的最大差别,在于「条件判断的能力」。

你可将电脑程式的正常执行流程,想像成一个「棋盘」,以一个角落当做起点,对角线的角落作为终点,在棋盘上反覆移动,不限制前进或后退。如发生条件判断的分支(Branch),或无条件判断的跳跃(Jump),就会变更指令流,并且中断指令管线的运作,特别是必须先等待条件判断的执行结果,才能决定该分支是否发生的分支,对效能的伤害尤其明显。

所以某些指令集就具备了所谓「引述执行(Predicaton)」的能力,包含32位元的ARM指令集。一个在一般指令集的简单条件判断(相信各位一定看得懂):

beq ra, label // if (ra) = 0, branch to ‘label’
or rb, rb, rc // else move (rb) into rc

改用具备引述执行的条件搬移指令,一行就解决了,避开了分支指令,也无须启动分支预测机制。讲的直白一点,就是把所有相关工作打包起来送作堆,一次搞定。

cmovne ra, rb, rc

这对追求高度平行化的指令集,有着莫大的吸引力,所以也不外乎多数超长指令集(VLIW)电脑,都具备这样的能力,包含Intel的IA-64(Itanium),连x86从Pentium Pro开始也有cmov体系指令,只是因种种因素不那么实用,而逐渐边缘化了。

引述执行Predication的缺点

但天底下没有白吃的午餐,先不提「事后」才支援引述执行的困难度,引述执行不但会增加处理器的工作量,更会提高指令管线前端的复杂度,不仅不利于提升时脉,更会影响非循序指令执行引擎的设计,因为暂存器重新更名机制要「替身」的资料就更多了。很讽刺的,原本寄望可以提高指令平行化的引述执行,竟然反过来变成了打造高效能微架构的麻烦制造者。

64位元的ARMv8-A取消4位元引述执行(Predication)码,将省下的指令编码位元数,挪为倍增资料暂存器之用,不但降低了发生暂存器相依的机率,一并解除实作更高效率非循序指令集执行的紧箍咒,更是「在指令集扩充之路上,设法搬移未来微架构路障」的经典案例,这远比整数逻辑运算暂存器和记忆体平面定址空间扩充到64位元还重要上百倍。

苹果看到的64位元大未来

基于未来性,Apple也很早就把重心放在64位元效能,根据某些实际的指令排程输出率测试,Apple兼具32/64位元相容性的Ax应用处理器,64位元的指令输出量,就几乎是32位元的足足两倍,例如每个时脉可输出6个64位元指令,32位元就会腰斩。当然,Apple自家晶片亦具备极度优异的记忆体效能,A10X改弦易彻走向大型化L2快取,也隐约透露出些有趣的弦外之音,这就有赖前P.A.Semi团队的功力了。

问题又来了,那为何A11会强到破表?

有没有想起来,iOS 11已纯粹对应64位元环境?那A11为何还要硬扛着相容32位元ARM指令集的包袱呢?伺服器导向的Qualcomm Centriq 2400就是「纯64位元」ARM处理器。少了后顾之忧,自然就可以把所有电晶体预算砸到刀口上,效能自然好,这就是Apple同时掌握全部软硬体的天然优势。

最后,不提A11,光A10每个时脉最多可同时输出4个整数、2个浮点和2个记忆体载入,就已经很接近IBM Power7的水准,几乎是其他ARM对手的两倍,真是吓死人了。 A11有多可怕?我们以后再研究,谢谢收看。
 
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硬体控看过来,带你了解iPhone处理器为何这么强大? (Part2)


 

“继上一篇Part1,先基本了解Apple处理器不易被外界摸透的原因后,本篇文章将切入主题,重新阐述电脑与指令集架构,让大家了解效能判断的基准,再来解释为何Apple的处理器可以同时平行多工处理指令。”

 
没看过上一篇请点这里:硬体控看过来,带你了解iPhone处理器为何这么强大? (Part1)
 
前面有提到Apple的Ax系列应用处理器核心,每个时脉周期内可以平行处理更多的指令,那为何Apple可以作到这件事?除了透过并购而来的PASemi团队有其过人之处(他们过去做PowerPC干过的好事足以另外开一个新专题了),这也或多或少跟ARM指令集的演进有所关联,尤其是「64位元」这个经常引起误解的话题。

要重头建立起对效能的判断基准,充分理解近代高效能处理器的众多特性,重新塑造对「电脑」的认知,绝对不可或缺。相信我,放眼在各大科技网站四处留言的科普文青和潮牌果粉,十个之中,大概找不出一个可以好好阐述「什么是电脑」。

电脑与指令集架构

我们先来看看,什么叫做「电脑(计算机)」和「指令集架构」,一步一步的抽丝剥茧,充分理解当代高效能处理器的基本概念与效能瓶颈,保证以下绝对不会让你看到睡着。

先问第一个问题:「电脑(Computer,或叫计算机)」与「计算器(Calculator,像你手边的卡西欧计算机,或手机上的小算盘程式)」,有什么不同?

最大的相异点:电脑具备「进行条件判断」与「变更执行流程」的能力,可依据不同的条件,执行不同的指令,作为人类用来处理讯息的工具。

我们进一步想让电脑「泛用化(General Purpose)」,让应用更有弹性,不限定于固定的用途,需要创造一组「指令集架构(ISA,Instruction Set Architecture)」作为电脑最基础的「语言」,并将所谓的「运算」,转化成一连串指令的执行细节。

讲的抽象一点,指令集在电脑内扮演的角色,是软体和硬体之间的「介面(Interface)」。

理所当然的指令集相容性

今日耳熟能详的「计算机结构」(Computer Architecture),就是由IBM在1964年创造给S/360大型主机用的名词,藉由表示「程式设计者可以看到并使用的指令集」,如同电脑的语言,指令集架构相同的不同电脑,可以执行相同的软体。

这在今天看似理所当然的想法,像Intel和AMD的x86处理器,可以执行用x8​​6指令集所撰写出来的程式码,然后因不同的处理器微架构的特性,在不同的应用,有着截然不同的效能表现,在当时却是非常新奇的观念,因为那时候每种电脑,都拥有不同的指令集,发展一台新电脑,就需要重新撰写软体。可顺畅执行所有软体的处理器,对商业价值的重要性,不言可喻,这就是指令集回溯相容性的威力,同时也是最重要的「资产」。

不过近年来拜ARM此类授权IP商务模式的影响之所赐,越来越多人搞不清楚「指令集架构」和「处理器微架构(Micro Architecture)」的差别,糊里糊涂的就随便把两者送作堆,挤成爆浆撒尿牛丸,所以特此不厌其烦的厘清。

举统治个人电脑市场的80×86为例,前者说穿了是「电脑的基本语言(x86指令集的历代沿革,如i386、MMX、x86-64、SSE、AVX、AVX-512等)」,后者是「执行语言的载具(Intel和AMD一大票微架构code name,像Skylake)」,不能混为一谈。

指令集与微架构互相影响

但「资产」和「包袱」往往是一体两面,在漫长的演化之路上,指令集和微架构并非从此泾渭分明、井水不犯河水、老死不相往来,就像人类平日用来沟通的「语言」 ,其文法规则与逻辑结构,多少可反映出一个社会的风土习俗和「潜在规则」,一套指令集的特性及优缺点,会深深影响着微架构的发展途径与经济效益,两者相互潜移默化,直接或间接反映在「产品」本身的市场竞争力,与指令集未来的扩充发展方向。毕竟处理器是要面对市场竞争的商品,身为「电脑语言」的指令集,也是会因应微架构的发展需求而进化,甚至不惜牺牲相容性,也要丢掉部份的包袱。

电脑的身体是「物理」,灵魂是「数学」,但「经济」才是它存在的原因。假如世界上真有「计算机结构经济学」这门学科(其实某本以计量方法为名的教科书,已经很有这样的味道),注定将聚焦于指令集和微架构之间的互动。

那问题来了,64位元的ARM指令集,究竟带来了哪些突破,而Apple又如何搭上这顺风车,让自家微架构甩开跟竞争对手的差距?更关键的是:Apple同时掌握软体和硬体,究竟在处理器效能竞争中,扮演怎样的角色呢? (待续)
 
续篇:硬体控看过来,带你了解iPhone处理器为何这么强大? (Part3)
 
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硬体控看过来,带你了解iPhone处理器为何这么强大? (Part1)


 

“Apple从iPhone一代使用三星处理器,到iPhone5后使用自己开发的A6晶片,至今Apple的处理器已经是远远超过其他人,为何Apple开发的处理器效能这么好?本主题分成Part1~Part3三篇文章来深入讨论Apple Soc究竟厉害在哪~”

 
也差不多是该好好谈谈这「年经」议题的时候了。自从iPhone 5的心脏,终于开始引进自家开发的独特微架构核心,随着世代交替,在越来越多效能评测,对上其他授权现成ARM核心的对手时,展现越来越摧枯拉朽的优势后,每逢搭载新款Apple自家应用处理器的产品问世,各大媒体,总是出现以下的例行标题:

「Apple的晶片实在太快了,众人们都难以置信!」

接着一如往昔,四处冒出单细胞动物反应般的「Apple何时会将Mac换装自家的SoC」深度评论(即使从头到尾看不出什么内涵),下面的读者留言,也跟着鸡同鸭讲的吵成一团。

然后呢?就没有然后了。先直接讲结论:Apple Ax系列应用处理器核心,可以同时执行,或着讲的更精确一点「可平行处理」的指令数,远胜竞争对手,完全是顶级伺服器处理器的等级。

为何少人分析Apple自家处理器的技术细节?

Apple的晶片再厉害,也是和我们生活在同一颗地球上的人类开发出来的产物,奠基于相同时代的半导体制程技术,与观念相近的高速处理器设计原理,万变不离其宗,绝非外星科技,而产品开发背后的技术源流,更是斧凿斑斑,如果你愿意花时间考古的话,想藏也藏不住。

但Apple毕竟就是Apple,不像习惯在学术研讨会发表论文,变相进行技术行销,或着在自家活动公开产品技术细节的IBM Intel AMD nVidia Qualcomm等厂商,对自家打造微架构、总算可以不假外人之手的晶片,几乎守口如瓶,只给行销数据。

反正对Apple来说,他们也不需要让外界得知太多资讯,只要宣称iPhone iPad有很棒的使用者体验,果粉愿意掏钱买单,就功德圆满了,除非有足以用来说嘴的重大技术创新,像A11的Neural Engine类神经网路加速引擎,否则讲太多细节,都是多余的。

所以很多专精于分析处理器架构的媒体工作者和专栏作家,几乎除了介绍TSMC为主的先进制程、历代Apple晶片的方块图(特别专注于比较iPad专用的版本,会比iPhone多出哪些额外的区块),与新款PowerVR绘图核心的性能提升,对于最重要的核心微架构,不得其门而入,通通束手无策,大概勉强比较有看头的,就是某些拆解机器,取下晶片,磨出晶粒照片(Die Photo),然后看图说故事的网站。

当然,我们也有充分的理由相信,Apple晶片的竞争对手,势必拿着电子显微镜,对着晶粒进行巨细靡遗的分析,甚至尝试逆向工程的可能,只是这些见不得光的商业行为,不会也不能公诸于世就是了。

所以就这样束手无策了?才怪!

但这并不代表天底下没有旁敲侧击、判断其设计奥妙的手段,比较专业一点的作法,是自行撰写测试程式码(目前知名网站中,就以Anandtech那篇比较A5和A6的文章最具代表性),去推敲其指令管线深度、执行单元宽度、分支预测强度、记忆体子系统阶层与延迟等等,应用程式开发工具(像LLVM)内的参数,也是可以「挖宝」的好地方。

次而等之的,则是透过跨平台的效能测试程式,去比较不同世代Apple应用处理器与那票Android手机心脏之间的差别,再以找一个资料最公开的晶片,作为评估的基准。难搞的要死、非得自己弄好编译器参数,才可以保证跑完的SPEC CPU,之所以历久不衰,长期兼具学术和商业价值,不外乎可藉由涵盖多种不同应用的子项目,彻底分析处理器的性能特性。

所以当笔者看到效能测试程式的创办人,竟然会讲出「A11晶片实在太快了,让我无法理解的是,为什么Android 阵营看起来好像停滞不前?效能飞跃在哪? 我不清楚到底发生了什么事」的鬼话,当下的情绪反应是极度愤怒的,因为开发效能测试程式的人,最没资格搞不清楚到底发生什么事,难道你们根本不知道你们到底在测试什么吗?还是你们其实对处理器架构完全一如所知,只是要挤出喧哗取众的数字,让使用者自己赛猪公吗?

看来好像真的是这么一回事,所以你才会在这边看到这篇文章。 (待续)
 
续篇:硬体控看过来,带你了解iPhone处理器为何这么强大? (Part2)
 
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