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降温成功?高通骁龙810的不同版本解读

2015-09-01张智衍《微型计算机》2015年8月下

高通的骁龙810处理器近可谓麻烦不断。不但频频被各大厂商爆出功耗过高、自动降频等问题,还引发了人们对高通产品品质的质疑。不过,日前也有几家厂商宣称,自家旗下的手机产品采用了全新的V2.1版本的骁龙810处理器,已经解决了高热、高功耗等问题。那么,究竟是否存在两个版本的骁龙810,如果真的存在新版本,是否有实质性的改进呢?今天,我们就来解读这一话题。

骁龙810可谓是目前顶级的移动处理器了,它凭借强大的性能和优秀的基带规格被诸多旗舰手机看中,比如HTC M9、小米Note Pro、LG G Flex 2、索尼Xperia Z4等产品。不过事情并非一帆风顺,很快就有媒体爆出骁龙810功耗高、温度高等问题,很多使用了骁龙810的手机在评测中机身很热甚至达到烫手的程度,而监测处理器频率也发现处理器满载运行后温度迅速升高随后强制降频。类似的问题在多家厂商的产品上都有出现,种种迹象表明骁龙810过热已是不争的事实。然而就在不久前,有厂商宣称自家旗下手机采用了新的骁龙810 v2.1处理器,解决了发热的问题并提升了性能。那么,骁龙810究竟有几个版本呢?骁龙810 v2.1是不是真的不热了呢?

且看各说各有理—骁龙810的“三个”版本

目前出现在人们眼中的骁龙810有“三个”版本。分别是骁龙810 v1.0、骁龙810 v2.0和骁龙810 v2.1。其中第一个版本是早期的工程样品,出现时间大概在2014年9月,属于分配给厂商用于调试产品和研发使用,这个版本的处理器的CPU部分高频率大概在1GHz左右,显然不能满足用户需求,因此也没有正式上市。接下来,人们在LG G Flex 2和HTC M9上看到的版本被称为骁龙810 v2.0,这个版本的处理器频率终于恢复了正常,高可达2GHz以上。可是随之而来的高热等问题,也让人们对其充满了怀疑。比如HTC M9在测试中发现高热问题后,很快就推送了新的系统补丁,在新的系统补丁下,处理器频率和温度控制更为严苛,高热问题也得到了一定的缓解。

骁龙810的版本之争,早就是从小米董事长雷军的微博中引发。
骁龙810的版本之争,早就是从小米董事长雷军的微博中引发。

宣称使用了骁龙810 v2.1版本的小米Note顶配版手机。
宣称使用了骁龙810 v2.1版本的小米Note顶配版手机。

随后,骁龙810的第三个版本也出现了。在小米Note顶配版发布后没多久,小米董事长兼CEO雷军在微博宣称,自家小米Note顶配版采用的是全新的骁龙810 v2.1,相比之前的版本在功耗和发热上表现更出色。骁龙810 v2.1的消息一出,业界顿时就热闹了起来,很快,包括一加、HTC等厂商也宣称自己旗下的手机全面更换了骁龙810 v2.1处理器,高热问题似乎真的随之远去。

不过,在近的新闻中,高通一方面否认骁龙810存在高热问题,另一方面宣称骁龙810处理器没有任何改良版本或者v2.1版本出现。从一开始到现在都只有一个版本。之所以会有这么多版本的称呼,是因为高通不断对处理器进行优化,这都是面向所有客户的,不会只有某一家得到特殊关注。到这里事情就变得比较好玩了,到底谁在说谎呢?近,国外著名网站AnandTech做了一次详细测试,对比了骁龙810 v2.1和之前版本的差异。接下来,我们就通过这些测试,来详细看看不同“版本”的骁龙810是否真的有差别?

在小米之后,诸如一加、HTC等厂商也纷纷宣称自家产品使用了新版本的骁龙810处理器。图为部分测试人员宣称HTC的M9也使用了上了骁龙810 v2.1。
在小米之后,诸如一加、HTC等厂商也纷纷宣称自家产品使用了新版本的骁龙810处理器。图为部分测试人员宣称HTC的M9也使用了上了骁龙810 v2.1。

处理器的内核源代码中可以看到,新版本骁龙810的GPU频率更高。
处理器的内核源代码中可以看到,新版本骁龙810的GPU频率更高。

骁龙810的四个高性能核心的调用方式改变,也可以在一定程度上降低功耗和发热。目前新发布的一加2手机,使用的虽然是骁龙810处理器,但是在高性能模式下,四个高性能核心分为两组轮流开启,功耗和发热有明显下降。
骁龙810的四个高性能核心的调用方式改变,也可以在一定程度上降低功耗和发热。目前新发布的一加2手机,使用的虽然是骁龙810处理器,但是在高性能模式下,四个高性能核心分为两组轮流开启,功耗和发热有明显下降。

Tips:骁龙820还热吗?

可以说,骁龙810无论有多少个版本,在工艺没有改进的情况下,也只能是缓解而不可能根治。因为这一代20nm工艺所能达到的极限也就是如此了。因此,人们纷纷将目光投向高通的下一代顶级产品:骁龙820。

骁龙820是高通在2015年下半年重要的产品。
骁龙820是高通在2015年下半年重要的产品。

骁龙820现有的消息并不多,只知道它采用全新的14nm工艺制造,还使用了广受好评的FinFET结构(也就是立体栅极晶体管)。全新的工艺可以有效降低芯片电压、减少漏电电流并实现更出色的效能,这将是骁龙820重要的改变之一。此外,骁龙820不再采用ARM官方的核心架构,而采用高通自研的代号为Kryo的64位全新架构。从历史来看,高通自研的架构,在性能上往往不会有太大的惊喜,但是在功耗控制上表现却非常出色。比如之前的骁龙800就以高通自研架构、强悍性能以及合理的功耗控制著称。因此,人们对骁龙820的自研架构还是比较看好的,至少不会像ARM公版的Cortex-A57那样高热、高功耗。目前有一些骁龙820的测试消息流出。这些消息显示,骁龙820的主频可能高达3GHz,但是在新工艺和新架构的辅助下,整体功耗表现还是非常不错的,至少比骁龙810低很多。在性能方面,骁龙820的单核心性能也颇为强悍,和目前新的Cortex-A72至少在一个水平线上,整体性能很值得期待。骁龙820估计将在今年下半年年推出,具体的手机产品快会在2016年上半年发布并在2016年下半年开始大批量销售。

实测表明,“新版本”的确有变化

测试之前,测试人员就发现了一些细微的变化。比如在内核源代码中,出现了一些不同。明显的就是GPU的频率。之前的骁龙810的GPU频率高为600MHz,但是在所谓的新的v2.1版本的骁龙810中,GPU的频率高可达630MHz。频率提升一方面意味着性能加强(可以更好的和三星Exynos 7420竞争),另一方面则意味着功耗提升—这对需要降低功耗和温度的骁龙810来说其实是不利的。但这也从侧面证明了v2.1版本处理器的确在功耗上有所改善。

接下来的测试证明了处理器内部的调配也有一定的改善。尤其是核心调用方面,两个版本似乎存在一些差别。测试证明,新的v2.1版本的处理器会在某些情况下更频繁的开启两个高性能核心,而不是四个。核心的调用改变能够降低功耗,同时也可能会对实际应用性能造成一定影响。不过目前尚不清楚这样的改变是在所有的新版本处理器上,还是各家厂商不同的调配方案。

另外一些测试表明了新版的处理器相对老版本的改变,尤其是存储系统。新的测试表明,骁龙810 v2.1版本的L1、L2和内存带宽有了显著的提升。测试场景中包含了两个线程,其中一个读,一个写,同时加载内存系统。这样做的原因是为了尽可能多的占据内存控制器部分,并避免总线架构带来的影响。从测试来看,新的v2.1版本的处理器带宽相比之前的版本提升了大约38%。考虑到频率等基本没有变化,因此这里的性能提升只能说明是系统内部优化的结果了。

后一个测试说明了缓存的随机读取延迟的变化。新的v2.1版本和老版本各有胜负,但是总体算来,新版本读取延迟比较低,大约比老版本低了15%。这里的测试数据主要考察的是L1、L2缓存的性能。测试反映出,在2GHz频率下,L1大约有5个循环周期的延迟,L2大约是15个,内存延迟大概在600~700个左右。相比之下,PC处理器的L3延迟大约是70个,板载的eDRAM延迟大约有150个。

骁龙810不同版本的内存带宽对比

骁龙810不同版本的内存带宽对比
骁龙810不同版本的内存带宽对比

目前的测试得到的具体的改善就这些,分别是GPU频率提升、处理器内部配置改进、存储系统的性能提升等。从这些改善来看,名称暂且不说,从性能来看,所谓的“新的v2.1”版本的骁龙810处理器的变化是实实在在的,并不是空穴来风。但是从这些改进来看,尽管通过对处理器调用的改进一定程度上优化功耗,但依旧治标不治本,与很多手机厂商所谓的完全解决了发热问题的说法还是有着本质上的区别的。在这里,对测试反映出来的问题,我们可以做出如下几点结论:

1. 骁龙810的新版本看起来似乎只是正常的版本更新,目前测试得到的有实质意义的数据变化,都和功耗无关。

2. 内存和缓存上性能的改善,GPU频率的提升,可以使得骁龙810在部分应用中获得更好的性能表现,但可能几乎感觉不到。

3. 骁龙810的功耗改善,更多是核心内部调用方式的改变,尤其是更为严格的大核心调用策略以及频率限制等。这一点不需要更新处理器也可以完成。

是宣传还是真实存在?

看了上文的测试后,大家想必已经了解了新版本处理器的变化。那么,在新版本真的可能存在的情况下,高通为什么不宣布新版提升了性能而是以否认的态度昭告市场呢?

显然,这里的核心问题是,这个新的骁龙810是一个真正的“新版本”,还只是产品迭代中正常的、变化较大的一个版本?我们知道,英特尔的处理器都存在“步进”,比如A0、B1、C0。新步进的处理器相比老的处理器,性能上几乎不存在任何问题,但是却修复了大量的bug,偶尔也会带来一些性能、功耗和超频能力上的改善。这是因为处理器设计极为复杂,英特尔在研发完成一款产品后,并非停止对其继续改进,而是不断地修复问题,力求处理器更为完美出色。从这一个角度来说,骁龙810的“新版本”,也很有可能是一个比较大的技术节点、一次比较重要的步进更新而已。我们猜想,高通在骁龙810初版本推出后,已经看到了部分问题,因此在随后的研发和生产中,通过内部架构调整和优化,不断的微调处理器,终在处理器的功耗、温度和性能上都进行了些许的优化。这有可能就是“骁龙810 v2.1”版本出现的重要原因之一。

骁龙810不同版本的内存延迟周期对比

骁龙810不同版本的内存延迟周期对比
骁龙810不同版本的内存延迟周期对比

不过,在市场端这样的话可能就不太好说了。下游手机厂商为了推广产品,可能会“拉虎皮做大旗”,宣称自家产品使用了新版本,并给出了“自定义”的产品型号。同时为了消除消费者的顾虑,也会大肆宣传已经解决了发热问题,这种情况只要一家厂商出现,其他厂商就一定会跟上。但是对高通来说,这并非好现象,这证明高通可能将不完善的产品急匆匆推向市场,也可能伤害到之前使用“比较老”版本处理器的厂商和消费者,因此高通才会否认这件事情。

因此,结论就很明显了:用户在购买骁龙810的手机时,不需要过于关心处理器的版本情况。新版本的硬件改进的确在,但除了跑分,在日常应用中都不会有任何感觉。功耗方面,改善的原因在于系统层面严格的核心控制和频率控制,这一点显然更依靠软件层面的改善。比如目前的消息称某款使用了骁龙810的高端手机,在绝大部分情况下只开启四个Cortex-A53核心,在性能模式下也只多开启两个Cortex-A57核心,并且频率限制高仅为1.8GHz。这样一来,骁龙810虽然会损失一部分性能,但考虑到目前硬件性能过剩的情况,这样的设计也不太会影响到用户体验。当然,如果你实在在意的话,还是等后续的骁龙820吧!

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