华为海思 Kirin 970 性能剖析：GPU 还烧吗？NP(3)

Kirin 970（相较 960）并未改换 CPU IP，不过内存控制器引入 LPDDR4X，这可以提升针对 DRAM 的 I/O 功耗表现，将电压从 1.1V 降至 0.6V。虽然性能应该还是一样的，不过按照海思援引台积电 10nm 制程的说法，能效会有 20% 的提升，另 LPDDR4X 有几个百分点的贡献。

这次 Kirin 970 的性能和 960 差异还是很小的，实际上是略微下滑。不过整体在能效方面却有最多 30% 的提升。看来海思这次是打算把制程方面的红利全都放在压低整体功耗上，Kirin 970 无论在整数还是浮点运算测试中，功耗整体都下降了。

拿骁龙 835 和 Kirin 970 做个对比会比较有意思：两者的 A73 CPU 跑在基本相同的频率上（译者注：骁龙 835 的 Kryo 280 可以认为是小改款的 A73），不过骁龙 835 采用的是三星的 10LPE 制程，而 Kirin 970 则采用台积电的 10FF 工艺。从各类型的负载测试中，我们可以因此得到有关 CPU 和内存子系统的更多信息。在 445.gobmk 和 456.hmmer 测试中，两者的性能表现差不多，Kirin 970 有轻微的能效优势。这应该可以说明，台积电的制程在功耗表现上相较三星有一定优势，不过这也没什么奇怪的，骁龙 835 已经上市超过半年了。

左：联发科mt6752 右：高通骁龙615成绩对比联发科mt6752总体上仍然要略高于高通骁龙615，系统方面得分领先比较多，不过在内存能力方面差距缩小，web网页性能两者相差无几，而图形处理能力上高通骁龙615反胜mt6752。联发科mt6752总体上仍然要略高于高通骁龙615，系统方面得分领先比较多，不过在内存能力方面差距缩小，web网页性能两者相差无几，而图形处理能力上高通骁龙615反胜mt6752。星星2号搭载了主频为2.3ghz强悍的高通骁龙801四核处理器，同时运行2gb ram内存，而星星一号搭载的是主频为1.6ghz的高通骁龙400四核处理器同时运行2gb ram内存，因此就性能来说，星星2号的性能肯定要比星星一号的性能强悍一些。

型号 核心/ 线程 cpu时钟 最大睿频增压（所有核心/ 1个核心） l3缓存 集成显卡 tdp功耗。基本参数处理器型号 intel atom n570处理器主频 1.6ghz总线 2.5gt/s三级缓存 1mb核心代号 diamondville核心数/线程 双核心/四线程制程工艺 45nm功耗 8.5w主板芯片组 intel nm10操作系统 windows 7 home basic。1、intel 酷睿i5 2450mcpu主频2.5ghz，最大睿频3.1ghz，外频100mhz，倍频25倍，核心数量双核心，线程数四线程，制作工艺32纳米，热设计功耗(tdp)35w，三级缓存3mb，64位处理器，集成显卡基本频率650mhz，显卡最大动态频率1.3ghz。

看一下 SPEC2006 的 IPC 总体得分情况（SPECSpeed / GHz），Kirin 960 和骁龙 835 的表现差不多，由于内存方面的差异，Kirin 970 略微落后。Exynos 8895 相较前代在 CINT2006 测试中有 25% 的 IPC 提升，在 CFP2006 测试中则有 21% 的提升，相比 A73 略有 3% 的优势。

骁龙 820 在浮点运算性能方面表现很出色，这得益于早前 Kryo 的四个主要的“胖”执行管线，既能处理整数又能处理浮点操作。理论上这样的核心相较 ARM 和三星，会拥有好得多的浮点运算执行力，所以在 470.lbm 这样的测试项中，骁龙 820 的表现突破天际——这也最终为其综合 IPC 得分获益良多。

CPU 小结

这部分就性能和能效来说，情况还略微复杂。如果只看右边部分的 SPECspeed 性能跑分（CINT2006 与 CFP2006），近两代产品的提升其实是很小的。Kirin 970 在 CINT 测试中，相比 2 年多前的 Kirin 955 只快了 10%。CFP 项目对比这两者倒是能看出比较大的变化（相较 A72），但 970 和 960 比就基本没有性能差异了，甚至还略微变弱了一点点。所以 Android SoC 的性能究竟发生了什么？

如果你有仔细阅读前面的分析和单项成绩就不难看出，2017 年这些芯片在效率方面有极大提升。骁龙 835 相比 820 就是个巨大的飞跃，CINT 测试中，前者以更出色的性能完成了效率的翻倍，CFP 测试也有 50% 的能效提升（译者注：本文将不对“效率”和“能效”这两个词作区分，两者在文中出现时表达的是相同的意思）。CINT 测试中，Exynos 8895 和 Kirin 970 相较各自的上一代 SoC 也都有 55% 的效率提升，其中 970 在 CFP 测试中也获得了同样的能效红利。

骁龙616和骁龙615一样采用八个64位cortex-a53架构核心，依然是四核高主频高核心带四个低主频核心，高主频核心负责一些复杂的高负载场景，其他场景交由低主频的核心处理来控制功耗，由主频骁龙615的1.7/1.0ghz略微提升到了1.7/1.2ghz，gpu则是维持 adreno 405不变。荣耀7i搭载骁龙616处理器，该处理器属于骁龙615的小改款，在制程工艺方面的进步，使得cpu主频方面得以提升，并且能控制好功耗。oneplus 3t搭载了骁龙821处理器，与oneplus3搭载的骁龙820相比，cpu主频从2.2ghz升级至2.3ghz，速度提升10%，功耗却降低5%。

不过现在其实我都还不大确定三星宣称 Exynos 9810 性能有如此巨大的飞跃是不是真的，只是希望 2.9GHz 这个频率，不是为了在跑分成绩上和苹果一较高下。原本 Exynos 8890 的双核睿频特性在我看来就很不合理（抱歉，睿频原本是 Intel 的一个用语，这里借用），因为这突发的 300MHz 获得的性能收益，与其能效的滑坡根本就不对等（上述跑分抛在全速 2.6GHz 频率下，实际上 2.3GHz 只慢了 10%，但效率却能高出 25%）。

骁龙616和骁龙615一样采用八个64位cortex-a53架构核心，依然是四核高主频高核心带四个低主频核心，高主频核心负责一些复杂的高负载场景，其他场景交由低主频的核心处理来控制功耗，由主频骁龙615的1.7/1.0ghz略微提升到了1.7/1.2ghz，gpu则是维持 adreno 405不变。性能方面，oppor11s搭载的骁龙660处理器采用三星14nm工艺制造，是骁龙600系列中首个使用高通自主cpu架构 的，集成四个kryo 260 2.2ghz大核心和四个kyro 260 1.8ghz小核心，同时整合adreno 512 gpu、lte cat.13 lte 基带(峰值下载600mbps)，号称相比r9s里的骁龙625性能提升200％、功耗降低40％。值得注意的一点是，骁龙660并没有像骁龙625一样采用了arm公版架构，首次引入了kryo 260半定制架构，在性能和功耗方面有着更佳的表现，老罗之所以有自信提出“野蛮性能，腼腆功耗”的slogen，很大程度上也是源于这颗处理器。

GPU 性能

在 3D 图形和游戏领域，Kirin 970 是首颗采用 ARM 第二代 Bifrost GPU 架构 Hemdall/G72 的 SoC，这次的新架构相较去年的 G71 据说算是个革新，在性能和效率方面都有升级。

密度方面的增加，以及制程节点更新，让 Kirin 970 的 GPU 核心数从 8 核增加到了 12 核，从绝对面积来看，GPU 模块的尺寸还有了缩减。这跟去年的 G71 还是真的很不一样：去年的 G71 似乎在具体产品中根本没有达到 ARM 宣称的效率水平的，Exynos 8895 和 Kirin 960 都没有。Kirin 960 是个非常鲜明的例子，其峰值性能状态下的平均功耗数字也是前所未见的，在 Mate 9 这台设备上达到了大约 9W 的程度。我还记得 2 年以前，我还褒扬海思，说他们在 GPU 的实施方案上偏保守，在设备温度限制下能够合理地维持住最高性能，功率在 4W 以下。在谈功耗之前，我们还是先用行业内的 3D 基准测试来看看 Kirin 970 GPU 的峰值性能表现。

在 3DMark Sling Shot 3.1 Extreme Unlimited 测试中，我们发现 Kirin 970 的 G72 性能好像完全没有提升。所以我尝试进行多次测试，确认发热不是问题所在，不过华为 Mate 10 Pro 仍然无法在这项测试的跑分成绩上领先 Kirin 960 多少。我不确定问题出在哪里，我没有对设备进行 root，所以无从监看 GPU 频率，所以也不知道设备是否采用了某种限制机制。

GFXBench 测试部分，Kirin 970 则达到了其标称的理论性能水平，提升达到 15-20%。需要注意的是，这次的 GPU 虽然核心数增加到了 12 个，但频率从上一代的 1033MHz 大幅下降到 746MHz，所以性能提升符合预期。

总的来说，就性能而言，在更注重计算的负载任务项目中，比如 Manhattan 3.1 或 Car Chase，Kirin 970 的 G72MP12 跑分成绩，相比 Exynos 8895 的 G71M20 和骁龙 835 的 Adreno 540 稍低。而在 TRex 项目中，Kirin 970 的 GPU 稍领先 Exynos 8895，但仅在设备温度比较低的情况下，因为这颗 GPU 在较高的温度下，会快速从最高频率降下来。

GPU 能效

（译者注：本文将不对“能效”和“功效”两个词做区分。严格来说，前文 CPU 部分的“能效”指的是 Energy Efficiency，所以其计算方法是能量（焦耳）除以跑分成绩——即每一分需要耗费多少能量；而 GPU 部分的“能效”则是指 Power Efficiency，计算方法是帧率（FPS）除以功率（瓦特）——即每瓦帧率。）

从平均活跃功耗水平（Avg. Power）来看，Mate 10 相比去年的 Mate 9 有极大提升。在 Manhattan 测试中，前者功耗为 6.33 W，而后者为 8.6W。Exynos 8895 的 G71 采用更多核心，频率则更低，G72 架构方面的提升与之相互抵消，所以 Kirin 970 与 Exynos 8895 的 GPU 功耗和能效水平相似。另外，Kirin 970 相较 960 也用上了更多核心，频率也更低，但工艺和架构的提升，令 Kirin 970 的 GPU 在峰值性能下，获得了 57% 的效率提升，和华为宣称的 50% 效率提升基本相符。实际上在这项测试中，在相同性能表现下，970 的 GPU 效率提升可能将近达到了 100%——也就是说，如果以 Kirin 960 的 GPU 峰值性能水平为参照，则在达到相同性能表现时，Kirin 970 的 G72 的效率将近是前者的两倍。

将1900年以来的实际gdp增速按照每10年进行平均来看，阿根廷在20世纪初和20年代曾经增速高于美国0.8-0.9个百分点，此后自30年代起至80年代增速持续落后于美国达60年，90年代至21世纪初的20年中增速高于美国，近年来增速下滑，有再次落后的倾向。有些旗舰处理器一味追求性能、强调跑分，实际使用时却由于功耗高、发热明显，不得不限频，大大影响了用户体验，这绝非麒麟希望的效果。vivo x6s的实际测试中可以看到虽然在参数上骁龙652在频率与gpu方面相比骁龙810要低一些，凭借全新的核心架构骁龙652在日常使用中与骁龙810并 没有本质的差距，并且骁龙652的功耗发热表现要明显好于骁龙810，简单的来说你可以把骁龙652理解成低温版的骁龙810，可以看到经过这些实用场景 的测试骁龙652都表现的非常不错，如此多的厂商把这颗cpu用于自己的高端机型也正是看重了它稳定的性能表现和优秀的发热功耗。

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