为什么都是基于Arm的芯片，高通和苹果却存在差距？

随着历年智能手机的推出，基于高通CPU的手机在性能和价格方面始终和苹果有所差距，那有小伙伴就想问了，为什么同为基于Arm的芯片，高通的骁龙处理器却和苹果的A系列有所差距呢？今天EDN就围绕这个话题跟大家讨论讨论。sbpednc

历史背景

有报道指出，高通和苹果的差距从第一批64位处理器就开始了。sbpednc

大家知道，Arm在2012年10月首次公布64位处理器内核Cortex-A57。但是，高通则是在2014年发布自己的第一批64位处理器骁龙810和骁龙808。而苹果2013年推出的iPhone 5s手机，其A7处理器就已用上64位Arm内核了。2014年时苹果又发布了第二代64位处理器A8，并将其用在iPhone 6上。从此，苹果和高通就产生了差距。sbpednc

由于2013年苹果就推出了第一批64位手机CPU，高通紧随其后在2014年祭出自己的首款高端64位CPU骁龙810。但是由于当时技术不是太成熟，骁龙810刚投发市场就出现很多问题。比如，由于骁龙810发热严重，温度一高就锁核，性能大打折扣…sbpednc

为了追赶苹果，高通再次发力，2015年高通把810的8核砍掉4个核换上自主架构Kryo，于是820诞生了！不过还是还是和苹果的A9有差距。这可怎么办呢？高通又在2016年推出820的"小改款"，那就是高通821，但此时苹果又推出了A10。然后在2018年，高通835处理器隆重登场，其综合性能和苹果A10打成平手。可是苹果又推出了仿生处理器A11…sbpednc

问题分析

有网友解释说，苹果和高通的CPU设计策略不同，就好比有两个人都想要盖房子。A买了一块空地，而Q买了一幢老房子。sbpednc

A从头开始建造的房子看上去很普通。Q把老房子装修后得到的房子看上去高大上，但是内部结构仍然是那个老房子。sbpednc

A制造的房子是按需设计，因此总体上得到了更好的设计、更好的通风、更多的阳光，还有独立的车库。Q受限于老房子的基本结构，而不得不在某些装修上做出让步。sbpednc

这样来看问题就比较明朗了：sbpednc

苹果是购买Arm指令集架构（ISA）的授权（空地）而设计SoC，指令集是设计芯片的最低要求。而高通则是购买Arm内核（房子）的授权，这上面已经包含了指令集并进行了一定修改。这样虽然更加有效，但是也让修改的空间变得有限——如果从一开始就自己来干，那就不会有这个问题。sbpednc

苹果芯片的内核具有更多缓存，并且其内核本身是每年定制的。苹果采用的是2+4 big.LITTLE设计，而不是高通的1+3+4方法，这样能够实现更低功耗。A系列中的两个大核能够实现更高性能，而其余的四个小核由于是定制而不是通用解决方案，因此能够实现更高能效。与此相比，通用解决方案需要适配多个品牌的多款手机，其RAM、摄像头类型、屏幕分辨率和刷新率等等不一。sbpednc

此外，苹果公司的一些芯片工程师来自世界各地，非常优秀，比如有些就曾在英特尔、IBM等公司工作过。苹果这些年在台积电等芯片代工厂方面也一直在大力投入，这也使得其先进工艺芯片的代工能够获得优先安排。sbpednc

这里再对缓存这一影响处理器性能的重要因素具体展开下：sbpednc

在Cortex-A75之前，Arm的Cortex处理器都没有支持L3缓存。但苹果自从A7以来，一直在使用L3缓存。Apple A7和A8拥有1 MB L2高速缓存和4 MB L3高速缓存。A9和A10具有3 MB L2缓存和4 MB L3缓存。Intel i5处理器的缓存也不过如此，A11更是把二级缓存提升到8MB。sbpednc

虽然Cortex-A75支持L3缓存，最多4 MB L2和4 MB L3缓存，但是这些都是由高通的芯片制造商决定是否使用的。sbpednc

也有网友522008认为：单从处理器角度而言，高通的高端处理器（8XX系列）和苹果A系列处理器综合比较，性能差不多。sbpednc

下面是在网上找的骁龙835和A10的性能评测数据：sbpednc

在单核性能方面苹果占优，主要是因为苹果A10单核面积要比骁龙大，集成的晶体管数量占优。sbpednc

苹果A10是四核心，骁龙是8核心（最新的苹果A11是六核心）。在多核性能对比中，骁龙占优。实际上，我们应用程序大部分场景下都是单核运行，所以苹果的A10在用户实际体验中还是占优的。sbpednc

GPU部分骁龙占优。sbpednc

综合比较而言，骁龙还稍稍有点优势。sbpednc

但为什么在实际体验中，苹果手机比安卓手机要明显流畅呢？这其实和操作系统架构有很大关系。sbpednc

谷歌的Android系统，是以Linux为核心，在此基础上增加了Java虚拟机，所有的应用实际上是在这个虚拟机上运行的。这保证了应用程序的跨平台性。同时使用JAVA语言作为开发语言的程序员是全球数量最多的。谷歌也充分利用了这部分资源，使Android平台迅速聚集了最多开发者为其开发应用。sbpednc

问题也就出在这个Java虚拟机。了解Java虚拟机的朋友们都知道，虚拟机的好处是，程序员在开发程序的过程中，程序员不必关心内存资源回收的问题，虚拟机的内存回收机制会帮你处理这些问题，这样极大的减轻了程序员的开发负担。但缺点也同时存在，那就是虚拟机再运行过程中，占用系统资源很大。sbpednc

这也就是为什么安卓旗舰手机内存比苹果手机内存大，但运行效果远不如苹果手机的主要原因。sbpednc

苹果iOS系统是在其私有的Unix基础上演变过来的，它不存在虚拟机机制，同时iOS是一个闭源系统，苹果对其硬件和iOS系统做了大量的优化和适配。保证了iOS应用高效的运行。而Android系统是一个开源系统，系统版本碎片化，导致硬件和软件都有很多兼容性问题，最终使得运行效率降低。sbpednc

所以，典型的以三星为代表，就用堆硬件来解决Android的运行效率问题。sbpednc

长此以往，使人们认为，安卓手机性能不如苹果手机，进而认为高通不如苹果A处理器。sbpednc

苹果iOS系统响应优先级中，屏幕响应为最高级别。这也是人们认为苹果运行快的一个原因。sbpednc

总结

综上，小编认为，高通骁龙CPU与苹果A系列存在差距的原因，可以归纳为以下几点：sbpednc

1. 苹果有经济能力可以制造更贵的SoC，而可以从iPhone的最终售价中收回这笔钱。而Arm和高通却不能。sbpednc

2. 苹果CPU具有很大的缓存。芯片要花钱，而对于某些芯片制造商来说，哪怕节省0.5mm²芯片面积，最终都决定了盈亏。因此，就芯片成本而言，苹果可以制造更大的芯片，其中就包含大容量缓存。sbpednc

3. 高通必须提高芯片的性价比，其他公司才会有兴趣购买，因此，高通制造昂贵的芯片组行不通。sbpednc

除非有以下情况发生，否则我们不太可能看到高通、三星或华为的SoC能够胜过苹果：sbpednc

- 苹果生产出一款SoC败笔，这也意味着它将失去与其他OEM的竞争优势；sbpednc

- 有领先的芯片制造商不惜成本，决定设计一款大面积、大缓存的CPU。sbpednc