处理器性能大乱斗 Exynos 7420综合成绩最佳

目前,所有Android手机可以选择的顶级处理器,包括了骁龙810、Exynos 7420、联发科Helio X10、麒麟935以及骁龙801。虽然处理器的具体差异对于普通用户来说很难理解,但是从实际使用感受上来说,不同的选择还是能够带来比较大的差异。

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什么是芯片

从传统意义上来说,一台计算机的CPU就是中央处理器,而其他所有的附加组件都要围绕CPU来运行,这些辅助的组件包括了GPU(图形处理器)、内存控制器和专业的视频或音频芯片(DSP)等。事实上,当年英特尔的386、486等我们其实就有了一些印象,而包括FPU(浮点单元)也被看成是额外的组件。从那时起,越来越多的东西都可以被集成到CPU中,先是FPU,然后是各种内存控制器,现在包括GPU和DSP等都已经可以。

一个芯片,其中包括了很多不同的功能,统称为系统芯片。对于智能手机来说,系统芯片不仅仅包括了CPU,还有GPU、内存控制器、GSM/3G/4G/LTE的DSP等等。不仅如此,另外你还会发现GPS、USB、NFC、蓝牙甚至摄像头的连接单元。

在许多方面,芯片决定了智能手机能做什么、不能做什么,甚至决定的设备的性能和效率。换句话说,想要了解一款智能手机,首先最重要的就是要知道它使用了什么芯片。

目前,移动平台的芯片厂商主要由四家,分别为高通的骁龙系列、三星的Exynos系列、联发科的MT和Helio系列以及华为子公司海思的麒麟系列。

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每个厂商都在生产不同利润的高中低不同定位的芯片产品,尤其是在高端领域,竞争尤为激烈。不过在中低端产品中,对于某些厂商来说也非常重要。

想要具体了解什么是芯片,那么就要从目前市面上的旗舰产品中具体了解,分别是骁龙810、Exynos 7420、联发科Helio X10和刚刚发布的麒麟935。另外,在2013年和2014年发布的骁龙800和骁龙801由于特别经典和可靠,也是传奇一般的存在。

核心数量

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从上面的表格可以看出,目前除了骁龙801之外,大部分的期间芯片都采用了八核心的设计,而这些处理器均使用了一种名为big.LITTLE的技术,因此并不是所有的核心都是彼此之间完全相同,一般都是由Cortex-A57和A53两种核心组成,A57性能更强,A53更节能。

当在LITTLE上运行任务的时候,如果强度不高,首先会调取A53核心,而任务比较大型或者难度很大,就会开始调取A57核心,不过耗电量也会相应增加。

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其中唯二例外的是联发科的Helio X10和麒麟935,二者都唯一使用了Cortex-A53核心,只不过8个A53核心的主频并不完全相同。

不过未来趋势还将发生变化,骁龙下一代820处理器将会重新回归四核心的设计,并且采用由高通设计师自己研发的核心来取代目前的ARM核心。另一方面,联发科则会将核心进行到底,下一代Helio X20将会配备10个核心。显然二者的策略完全不同。

GPU

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目前移动GPU的主要设计厂商有三家,分别为ARM、高通和Imagination。ARM的GPU就是Mali系列,包括了Exynos 7420使用的T760以及麒麟935上使用的T628。而高通旗下的GPU都是用在自家的处理器上,比如骁龙810上的Adreno 730和骁龙801上的Adreno 330。而第三个Imagination旗下的PowerVR系列最大的客户就是苹果,苹果从iPhone 3Gs开始就一直都使用PowerVR的GPU。在Android阵营Imagination也有一些合作伙伴,比如联发科Helio X10使用的就是PowerVR G6200。

对于这些GPU,很难直挂的作出对比,它们均支持OpenGL ES 3.1和RenderScript,并且都支持高速传输速度,实际上真正的考验来自于运行3D游戏的时候。

制造工艺

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硅芯片的制造并不容易,事实上是一个非常复杂的过程,并且需要大量造价部分的机器和生产线。从硅到芯片,需要几个星期的时间,而在制造过程中最重要的工艺被称为“流程节点”,它定义了晶体管之间的最小距离。目前,Helio X10、麒麟935和骁龙801都是使用了28nm工艺,而骁龙810使用的20nm工艺,三星Exynos 7420使用的则是14nm工艺节点。

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可以想象,晶体管之间的距离越小,制造的难度就越大。最初英特尔的4004 CPU在1971年生产,使用的是10μm(10000nm)的工艺,而到了1989英特尔486芯片上降低到了800nm。而到了2001年,英特尔、IBM和TSMC等都开始使用了130nm工艺,包括奔腾3、Athlon XP以及PowerPC 7447等都是如此。

而在智能手机芯片迎来革命的时候,三星Exynos 3 Single开始首次使用了45nm工艺,并且被使用到谷歌Nexus S智能手机上。到了今天,这个数字已经被降低到了28nm和14nm(FinFET)。流程节点的关键之处在于,尽管距离越来越小难度越来越高,但是一旦成功后,对于电量的要求更低、散热量也更少,这两点对于移动设备来说尤为重要。

不过需要注意的是,流程节点不仅仅是影响一款芯片性能和功耗唯一的因素,虽然表面上14nm工艺产品要比28nm工艺芯片效率提升一倍,但还得考虑其他因素的影响。

骁龙810

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骁龙810是目前高通的旗舰级64位处理器,总共包括了8个核心,分别为四个Cortex-A57和四个A53核心,并且使用了ARM的核心架构。当处理简单的任务时,四个A53核心会被优先使用,而处理繁重任务的时候采用调取A57核心。另外,骁龙810还集成了Adreno 430 GPU、Hexagon V56 DSP和X10 LTE调制解调器。

骁龙810的命运其实有些坎坷,包括原来的老客户三星在Galaxy S6和Galaxy Note 5等旗舰身上都使用了自家的Exynos 7420芯片而不是骁龙820,主要的原因就是由于CPU的散热问题。高通试图曾经推出了V2.1版本解决发热问题,但是在Xperia Z5 Compact身上依然出现了拍摄4K视频时机身太烫而关闭应用的问题,可以说有一部分消费者受到了影响。

但是总体来说,骁龙820依然是一款顶级快速又可靠的芯片,目前包括Nexus 6P、OnePlus One 2、HTC One M9和LG G Flex 2等都使用的是骁龙820。

Exynos 7420

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这也是最受欢迎的处理器之一,目前三星旗下几乎所有的旗舰机型都使用的是Exynos 7420处理器,比如Galaxy S6、Galaxy S6 Edge、Galaxy S6 Edge+和Galaxy Note 5。和骁龙810一样,Exynos 7420同样使用了四个Cortex-A57和四个A53核心,而不同的是并非Adreno 430 GPU,而是ARM的Mali-T760 MP8。

Mali-T760 GPU拥有8个显示核心,要比上一代T604的性能提升400%。Mali-T760的优势是可以使用专门的技术减少带宽,最大限度降低数据的传递量,从而降低电力的消耗。这些技术包括了ARM的AFBC帧缓冲器压缩技术,可以将数据大幅压缩后再传递到CPU进行处理,同时现有的框架部分已经改变。

由于制造工艺小于14nm,因此相比于上一代的Exynos 5433来说,三星已经将单核主频运行到200mhz以及72Mhz的GPU主频,而这也是三星首款支持LPDDR4内存的处理器,支持32位双通道主频为1552Mhz,峰值带宽最高可支持到25.6GB/s。

联发科Helio X10

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使用麒麟处理器的智能手机基本上均为华为旗下的产品,海思作为华为的全资子公司,最初以四核Cortex-A9为基础,并且使用在了Ascend P7身上。从那时开始,海思开始推出32位性能越来越强大的产品,包括32位八核Cortex-A15和A7核心,以及64位的Cortex-A53内核。而海思刚刚发布了最新一代的麒麟950,使用了四个Cortex-A72核心(A57的继任者)以及四个Cortex-A53核心,并且搭配了Mali-T880 GPU。

目前的麒麟925使用了四个2.2GHz的Cortex-A53核心以及四个1.5GHz的Cortex-A53核心,GPU为Mali-T628 MP4。

骁龙801

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骁龙801与上面几个旗舰处理器都有些不同,首先,这是一款32位助力器,使用v7指令集架构(ISA),而不是64位的v8 ISA。其次,这是一款四核而并非八核处理器。最后,它使用的是高通基于ARM修改的Krait核心而并非直接使用ARM核心。

骁龙801可以作为参考来看,骁龙800和801都是非常流行的处理器,标志着高通最鼎盛时的表现,当时市面上几乎所有的旗舰机型都使用了骁龙801处理器,包括Xperia Z3、LG G3、三星Galaxy S5、HTC One M8以及OnePlus等。

具体产品

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为了进行测试,我们专门选出了搭载这些处理器的机型各一款,分别是Xperia Z5 Compact(骁龙810)、三星Galaxy Note 5(Exynos 7420)、红米Note 2(联发科Helio X10)、华为Mate S(麒麟925)以及ZUK Z1(骁龙801)。

在测试之前,有一点需要注意的是,选择的这些机型在所有搭载同款处理器的产品中并非是性能最优的哪一款,包括红米Note 2和ZUK Z1等都还有表现更好的选择。但是,具体型号之间的差异不应该影响最终的测试结果。

另外,屏幕分辨率在性能测试中同样起到非常重要的作用,而高清和QHD分辨率在CPU和GPU的表现上均有不同的影响。

性能测试

性能测试是一个整体很复杂的内容,因此每次测试的结果都无法完全复制。目前比较主流的方式是使用安兔兔和GeekBench的得分,同时还有运行游戏时监测一下综合性能,而我们也找了几款App进行第三方测试。首先,第一个测试主要是来检验芯片在处理大量散列SHA1的处理能力,让后在计算1000万个质数后的综合表现;第二个测试时通过2D物理引擎来模拟水注入到容器和水滴时的90秒表现,60fps的情况下最大得分是5400。

安兔兔

安兔兔是Android产品最常见的测试平台,它可以测试CPU和GPU的性能,然后给出一个综合得分。安兔兔基本上虽然可以获得评分,但是使用的测试指标完全是书面上的性能,并不能完全反应真实场景。在安兔兔中我们进行了两项测试,首先在设备上分别运行了预装场景,然后还有包括3D画面30分钟的演示,然后重新获得成绩。

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从图表中可以看到,Exynos 7420的表现最后,而骁龙810紧随其后,第三是麒麟935、第四是骁龙801,最后是Helio X10。在运行游戏30分钟后,所有芯片的性能都有所下降,只是Mate S和麒麟935降幅最小,但是总体顺序并未改变。

GeekBench

在GeekBench下同样是两个测试,首先是常规测试和30分钟游戏,和安兔兔内容一样。并且分别展示了单核和多核的不同分数。

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从单核心测试成绩来看,Exynos 7420以1504分的成绩排名第一,骁龙810第二。剩下的三款成绩很接近,这个表现也凸显了Cortex A57和A53核心之间的差异。同时也证明骁龙801的Krait核心要比麒麟和Helio的A53还要快。

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在多核心测试中,由于骁龙801只有四核,有些吃亏。而Exynos 7420再一次成为了第一名,而这一次Helio X10超越骁龙810排名第二。而骁龙801和麒麟935在运行半小时游戏后表现有所提升,但总体排名没有变化。

CPU基准测试

与前两个测试不同,在CPU基准测试中分别进行两次,第一次在手机温度没有上升、并且没有运行其他App的情况下进行。而后分别用每款手机拍摄1080p视频10分钟,结果让人非常意外。

Exynos 7420依然排名第一,骁龙810紧随其后,接下来是Helio X10、麒麟935和骁龙801。而在拍摄10分钟高清视频后,Exynos 7420的分数具有有了轻微的提升,包括麒麟935也是,而其他三款处理器都有不同程度的下降。

真实场景

在真实场景中,我选择了两个测试,首先是在没有限制的情况下启动游戏,看看芯片对于Javascript基准的兼容性。Kraken是由Mozilla开发用来测试应用程序和苦性能的App,我在应用商店中都下载了相同的版本。首先来看看启动时间:

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索尼Xperia Z5 Compact在这个测试中用时最久,而麒麟925和Exynos 7420的成绩非常接近。值得一提的是,Xperia Z5 Compact的不佳表现有可能受到了其它因素的影响,否则骁龙810的表现不应该和其他对手差距这么大。

Kraken测试的结果如下:

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这一次测试结果还算正常,Exynos 7420最短,然后是骁龙810,第三名是骁龙801。而两个使用cortex-A53核心的处理器得分都超过了9000分。

散列、泡沫、表格和质数

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这一次的测试只针对CPU而不包括GPU,在这四个阶段的测试中,首先在100 SHA1的4K数据后执行9000个冒泡排序。接下来是100万次的表格运算,最后是1000万的质数运算。

这一次Exynos 7420终于没有获得第一,不过第二名的成绩也能够让人接受。这一次表现最好的是骁龙810,骁龙801排名第三。

水波纹模拟测试

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这个测试使用了两组2D物理引擎来模拟水被倒入容器中的场景。我们的想法是,虽然2D图形会用到GPU,但是大部分的工作都有CPU承担,如此多的水滴将考验CPU的运算复杂性。每一滴水就是一帧,一共进行60帧测试。Exynos 7420的分数依然最高,接近5400分,而其次是骁龙801,这一次超越了骁龙810。

总结

在对其中四款64位处理器评判之前,我们要给唯一一款32位的骁龙801一点掌声。虽然已经是去年的旗舰,但是在许多测试中几乎与麒麟935和Helio X10不相上下。就像我们上面提到的一样,骁龙801也成为了检验另外四款处理器性能的最佳标尺。

总体来说,Exynos 7420是综合表现最好的芯片,在所有测试中几乎都拿下了冠军,而紧随其后的是骁龙810。二者均使用了相同的Cortex A57和A53核心的组合,只是GPU配置不同。尽管骁龙810在性能上接近Exynos 7420,但是发热问题影响了自己的发挥。在进行高清视频拍摄10分钟之后,骁龙810的性能下降了8%左右。

而剩余两个成员,Helio X10和麒麟935基本上不分伯仲,在CPU测试中,麒麟935表现更好,而在GPU加入的情况下,Helio X10则在安兔兔和GeekBench上优于麒麟935。

来源:androidauthority

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