8核10核然並卵 處理器有些老毛病如今還沒解決

　　看著如今那些真6核、真8核以及10核心手機泛濫式活躍在市場上，我們不禁覺得智能手機的變化日新月異，尤其是處理器方面。但是行內人用測試軟體監控過這些處理器都知道，大部分多核心處理器都只開啟了一半甚至不足一半的核心進行工作。

核心全開還是分工協作?

　　還是以運行地鐵跑酷、激流快艇2、極品飛車17和狂野飈車8四款遊戲為例，MTK不用多介紹了，MT6752基本上不會開啟超過一半的核心，消費者買了一台8核手機回家最終常常抱怨只能當4核手機用。

　　Qualcomm方面，驍龍650能夠6顆核心全部開啟，而且兩顆大核心經常充當主力。相比之下，同為6核心的前作驍龍808選擇了大部分情況下只開啟4顆小核心。沒辦法，誰叫Cortex-A72比Cortex-A57能效比高，驍龍808可不敢隨便喚醒那兩顆脾氣暴躁的大核心。

　　至於今年的10核心Helio X25在手機廠商宣傳時候更是挑明了，所有的核心分為三個群簇，兩顆性能集群大核心主要負責大型遊戲、快速切換後台數十個App的操作，4顆平衡集群核心主要負責刷微博和觀看視頻，4顆省電集群核心主要負責打電話、發簡訊和微信聊天。換句話說就是多核心處理器不再追求所有核心都開啟，反正程序猿設計的App根本不會調用那麼多核心，索性就換一種分工協作思路，更有效地利用起10顆核心。

　　縱觀多核心處理器的設計發展史，晶元廠商其實是往回頭路走，當初全球首款8核心處理器Exynos 5410不就是Helio X25這種思路嗎？為啥當時被人噴其假8核，還吐槽三星耍流氓？之後三星、MTK、Qualcomm都開始研究能夠讓8顆核心全部開啟的方法，後來終於找到了秘訣，可惜功耗、發熱現實問題擺在眼前，加上App根本不會調用那麼多核心，核心全開只存在在跑分軟體中。最最最重要的一點，常識告訴我們跑遊戲是和GPU關係更加密切，誰管你CPU多少核，多核心噱頭只是為了吸引消費者看過來，流暢不卡頓等優化工作還得從系統優化、RAM、64位指令集、GPU性能等方面提升。

　　所以手機處理器扯了那麼多年8核心、10核心，最終其實還是回到4核心或者雙核心層面上，分工合作才是王道，強化GPU才是關鍵。那麼這樣看起來，三星算是比較有前瞻性的廠商了，不僅在這兩年的SoC平台大幅優化GPU性能，還那麼早就發現雙4核比真8核更有用的道理。看看Exynos 7420的Mali-T760MP8和Exynos 8890的Mali-T880MP12，逐步逼近和驍龍810內置的Adreno 430以及驍龍820內置的Adreno 530 GPU的差距。

　　三星不像HTC空有好點子但沒有行業號召力，無法實現自己的宏韜偉略。三星有前瞻性同時和蘋果一樣，對上下游廠商把控能力比較足，但是往往會掉鏈子，今天我們想聊的就是掉鏈子的事情。

Exynos系列處理器轉折點

　　上次和大夥研究了老古董華為的K3V2E處理器，今天我們聊聊另一顆懷舊的處理器。之前筆者也給出了觀點，自14年驍龍615和15年MT6752之後，Qualcomm和MTK家的處理器表現開始越來越好，雖然發熱、降頻、鎖核偶有發生，但是相比4核心時代明顯進步了不少，帶動1080P屏幕也終於不再卡頓了（更多的是GPU、64位系統和大運存的功勞）。那麼三星處理器呢？

　　早在13年的Exynos 5410開始，憑藉雙4核嶄新設計和2GB RAM，三星S4和魅族MX3表現總算守得雲開見月明，也從這個時期開始，三星處理器名氣也越來越大。醒醒吧，這只是官方說法。

　　眾所周知，Exynos 5410並非真正的8核手機，在大部分消費者看來就是欺騙的行為。當然，上文已經解釋了這種做法其實具有前瞻性，如今大部分多核心處理器都是這樣做的。問題就在當時Exynos 5410採用的架構和製程上，4顆大核心採用Cortex-A15架構，4顆小核心採用Cortex-A7架構，28nm工藝打造。根據ARM當時一張PPT截圖來看，Cortex-A15最佳工藝節點是20nm而並不是28nm，所以Exynos 5410遇到和驍龍810一樣的問題，熱情如火。正如驍龍810的Cortex-A57架構最佳實現的工藝節點不是20nm一樣。

　　研究了一段時間之後，我發現Exynos 5410有很多毛病是如今多核心處理器依然沒有解決的，下文我會詳述，我們先來看看其實際工作機制是否和官方宣傳的一樣。

探究CPU工作原理

　　我們用系統監視器去觀察一下Exynos 5410在日常生活各種主要使用場景中CPU的核心開啟機制。三星官方說法是應付大型遊戲等高負載場景就會開啟Cortex-A15架構的4顆大核心，輕負載場景則由Cortex-A7架構的4顆小核心擔大旗，同一時間8顆核心無法一起工作，而且必須同一種架構核心的處理器一起開啟，不會出現兩顆大核心配兩顆小核心之類的工作狀態。

靜置和輕負載（在線和本地視頻）

　　這次的測試樣機為魅族MX3，開啟系統監視器之後相信不少讀者有點困惑，如下圖所示：

　　只有4顆核心？Exynos 5410的工作機制在系統監視器中充分體現出來，動態選擇大小核心兩組群簇中任一組進行工作。問題來了，我們怎麼知道究竟是大核心還是小核心在工作呢？根據官方的定義，大核心最高主頻是1.6GHz，小核心則是1.2GHz，所以如果監視器核心主頻超過1.2GHz，那麼就證明是大核心正在工作，問題是，如果小於1.2GHz呢？

　　國外媒體採用特殊方法能夠監測到Cortex-A15和Cortex-A7兩種核心群簇的實時切換狀態，操作方式和實驗過程比較複雜，這裡就不分享了。總體來說這兩種核心在外媒看來還是切換得比較頻繁的。作為消費者，我們更關心實際用戶體驗，所以本文姑且將兩種核心的邊界模糊化，只看主頻。下文的陳述也不再區分大核心和小核心，方便讀者更集中體會本文的核心探討問題。

　　從上面截圖可以看出，清空系統後台並靜置一段時間之後，Exynos 5410整體負載並不重，4顆核心主頻都在200MHz。我們把視線轉向在線視頻和本地視頻兩個環節。

　　在線視頻環節，我們選用了愛奇藝在線視頻，畫質是流暢。Exynos 5410的4顆核心依然處於低頻率狀態。實際用戶體驗並不卡頓，沒有出現掉幀和花屏現象，2GB RAM只消耗了660-690MB。那麼本地視頻的表現呢？

　　4顆核心主頻在400-600MHz之間來回變化，2GB RAM消耗了700-750MB。和上期華為K3V2E一樣，Exynos 5410一樣支持硬解MP4和RMVB格式視頻。安兔兔視頻測試結果為875分，相比華為K3V2E高300分左右，沒有不支持格式，只有6種不完整支持格式。這個成績放在今天來說依然優秀。

有些意外的跑分結果

　　和K3V2E的GC4000 GPU一樣，Exynos 5410的PowerVR SGX544MP縱然擁有更強的視頻解碼能力，但是依然無法運行安兔兔評測的第一個3D場景測試項目。

　　接著我們看看第二個3D場景佔用了CPU多少資源。

　　估計三星是不敢吵醒Cortex-A15那4顆大核心，所以全程大部分時間都處於低頻狀態下運行。既然CPU不發力，GPU負載自然重，問題就在這裡，PowerVR SGX544MP並不像如今的Mali-T880MP12那麼給力，面對安兔兔這種考驗還是跪了。卡頓和延遲遍布整個3D項目測試過程，不過和華為K3V2E不同，Exynos 5410讓魅族MX3在日常大部分使用場景中都十分流暢，無論是高清視頻還是大型遊戲。所以單從流暢度和性能而言，我會把Exynos 5410劃撥到驍龍615和MT6752那個64位處理器新時代。

　　多線程和多任務兩個負載最重的跑分項目一般都能夠將CPU所有核心調動起來，而且單核心主頻都能夠推高到最大值，上次的K3V2E的4顆核心主頻不僅沒有達到參數上最大的1.5GHz，其中一顆核心還始終運行在200MHz低頻率下。這次的Exynos 5410也有意外，多任務場景下關閉了兩顆核心，這是神馬情況？和官方所說的工作機制不太吻合。

普通遊戲和大型遊戲

　　對付地鐵跑酷這種小遊戲，Exynos 5410性能本身就夠用，加上魅族MX3採用了NM2+CGS屏幕工藝，以及TOL單玻璃貼合技術，系統流暢的同時觸控起來也得心應手。

　　4顆核心依然是同頻同步變化著，頻率在550-800MHz，RAM資源佔用在590-713MB。接著我們看看激流快艇2表現。

　　Exynos 5410情況比較特殊，在部分場景維持在低頻率下運行，但是在部分場景又會長期維持在1GHz以上頻率工作。這種情況並沒有任何規律可循，和關卡、場景、加速、特效變化增加運算量等因素都無關。

　　RAM佔用為552-565MB，相比地鐵跑酷還低。最後我們看看兩款大型遊戲的表現。

　　極品飛車17基本上將主頻控制在800-1400MHz之間，比較常見是900、1000、1200MHz三種頻率。正如上文提到，4顆核心主頻低於1.2GHz不好說是大核心還是小核心在工作，但是一旦突破1.2GHz，基本上可以證明已經切換到大核心運行狀態。眾所周知，Cortex-A15架構的大核心4核全開的話發熱量是比較驚人的，所以無論是極品飛車17還是待會的狂野飈車8，魅族MX3的發熱量都比較驚人，間接也能夠說明是大核心在起主導作用。RAM佔用方面為594-636MB，依然不足總量的一半而且低於運行地鐵跑酷的時候。

　　運行狂野飈車8時候，4顆核心的主頻在600-1200MHz，和極品飛車17的發熱量差不多，都是燙手級別，所以估計也是Cortex-A15那4顆大核心在運行。RAM佔用方面為0.9-1GB，由於二進位和十進位換算區別，Flyme系統顯示資源佔用實際上已經超過了一半RAM。

　　總的來說，Exynos 5410在瀏覽在線視頻和高清視頻，運行小遊戲的時候4顆核心都處於低頻率狀態，極品飛車17和狂野飈車8依然是最佔資源的，算是近年來比較符合邏輯思維的一款處理器。貌似沒啥缺點，其實上文我刻意迴避了Exynos 5410設計上最大敗筆——發熱量。

有哪些老毛病延續到今天？

　　上一期華為K3V2E在性能上存在短板，相對發熱量控制得比Exynos 5410好，但是由於只採用了40nm製程，所以續航和Exynos 5410一樣不咋的。我們先說Exynos 5410的發熱問題，如下圖所示：

　　這兩年我也真的很少看到發熱控制能夠如此放肆的處理器了，Exynos 5410在運行狂野飈車8和極品飛車17時候分別將溫度提升到44.6℃和42.6℃，幸虧魅族MX3是塑料外殼，如果是魅族MX5的金屬機身，我也不敢想像。不過不知道是Exynos還是Flyme的溫度保護機制自動觸發的緣故，當機身達到一定溫度後系統就會自動退出遊戲，必要時還會自動重啟。

　　是不是似曾相識，幾年過去了，雖然如今的處理器加強了對工藝製程提升，也減少了發熱量，但是依然偶爾就會聽到網友吐槽某台新手機的某款處理器真的不濟，經常讓手機死機或者重啟。看來無論是4核心、8核心還是10核心，先搞定了發熱量和死機、重啟這些老毛病再說。

　　「驚喜」的是，Exynos 5410不僅僅運行大型遊戲燙，連激流快艇2和地鐵跑酷也難以倖免。運行完激流快艇2之後竟然逼近50℃，超越兩款大型遊戲。特別說明一下，4款遊戲都是分開進行測試的，每測試完一款遊戲都會靜置手機一段長時間降溫，之後清理後台必要時重啟手機，接著再測試另一款遊戲。

　　不過也只有在運行狂野飈車8和極品飛車17時候頻繁重啟手機，激流快艇2和地鐵跑酷並沒有類似現象，順帶一提，跑完安兔兔評測也只是35.2℃。好奇心作祟，我順便測試了一下分別看完在線視頻和本地視頻的手機發熱量，都是39.6℃。看來28nm打造的Exynos 5410果然是顆熾熱的「芯」，充滿「熱」誠。

　　如今的處理器，尤其是旗艦級別的，雖然對發熱量進行了一定的控制。必要時還能通過降頻、鎖核等手段讓手機一直運行在安全狀態，減少死機和重啟現象。但是另一個老毛病依然沒改掉，續航能力低下，和幾年前的Exynos 5410一樣。

　　如果說華為K3V2E因為40nm拖了續航後腿，那麼採用更先進28nm工藝打造的Exynos 5410就是因為性能過於強勁（在13年當時來說）拖了後腿。

　　比較詭異的是，魅族MX3開啟了省電模式看視頻反而比關閉省電模式更耗電，我們姑且忽略這個省電模式的選項吧。

　　還記得我們在上次討論華為榮耀3 outdoor時候指出了8GB ROM讀寫速度低讓整套SoC體驗比較差的問題，慶幸的是魅族MX3並沒有類似的問題。這一點在上期文章分享過的實驗表格也能夠看出。

　　如上圖所示，我們分別對比了2012年、2013年中和2013年底三款手機ROM的讀寫速度，魅族MX3成績是三者中最好的。ROM讀寫速度慢就會導致在載入大型遊戲和每一關卡結束之後所等待的過渡動畫會特別長。

　　魅族MX3在載入極品飛車17和狂野飈車8關卡和場景時候依然會讓4顆核心處於高負載狀態，有時候還飆升到1.6GHz最大值，但是相比華為榮耀3 outdoor載入時間快上不少，基本上持平如今那些採用emmc 5.0 ROM的機型。如果想再快一點，只能夠像三星S6那樣更換成LPDDR4 RAM和UFS 2.0 ROM。

　　總結：無論多少核心處理器，發熱大、續航能力低下，伴隨偶爾死機和重啟這些老毛病解決不了，性能再強悍、核心調度機制再精心設計也是徒勞。Exynos 5410的雙4核設計值得如今所有的多核處理器學習，但是不要把其發熱大、續航差等老毛病一併繼承下來哦！

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