我们该如何看待嵌入式处理器的性能

嵌入式技术

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一直以来,有些流行的说法,把处理器的性能与指令集联系起来,尤其是早年间ARM处理器羸弱,主要用在嵌入式领域的时候。那个年代,X86这种CISC的复杂指令集被认为高级,ARM和MIPS都做不到高性能。这种思想流传至今,以至于很多人至今依然认为ARM处理器不可能强大的。

其实,处理器指令集和性能架构关系没有那么大。譬如,前几年中国最快的ARM处理器不是海思,而是天河超级计算机团队的火星。这个团队前一代产品是Sun 的指令集,下一代说做ARM 就做了。一做就比当时的ARM 公版好,接近当时的苹果。

这次阿里平头哥的团队,一开始也是做自有指令集的,后来才做的Risc-V。而苹果收购的处理器研发团队,有DEC alpha 的人,以前做高性能服务器的。DEC 的总线AMD 用了,超线程技术英特尔用了,这是X86指令集。

DEC自己的核心和指令集,卖给中国,这是后来神威系列的祖宗。就是说对如今的处理器来说,指令集只是皮,和性能没有必然联系。英特尔当年说换一套就搞了IA 64,处理器架构和设计水平,算法才是根本。苹果强,在于其设计团队,用ARM 只是移动市场的生态是ARM 的,不能用别的。

关于处理器性能,还有一个错误的说法是晶体管数量晶体管越多,性能越好。这个说法已经有好几年了,来源是苹果双核,MTK10核的年代,有一个半吊子的手机评测人,为了解释这个现象,创造了这个谬论,这属于小白误导更多小白。

实际上,晶体管数量和性能属于有联系,但不是正相关的关系。就是说,晶体管是资源,优秀的设计用的资源多,可以有更好的性能。而糟糕的设计,用的资源多,一样是糟糕的性能。类似汽车油耗和性能的关系。一般来说油耗多的车,马力大。但是设计水平的差异,导致有的车烧油很多的但是马力很小。譬如早期的汽车,百公里油耗几十个,马力只有几十匹。

而技术进步了,油耗少的车也会有很好的性能,现在的车百公里油耗7、8个,马力几百匹。处理器设计也是这样,所谓晶体管越多,性能越好,必须是设计水平一致,架构差不多的。否则晶体管数量和性能没有直接关系。油耗管用的多,性能就好,架构不行,算法不行,用再多也是浪费。

处理器当然是要跑分的,但是如何跑,如何对比,这里面有学问。处理器因为跨度很大,应用在不同领域,所以性能比较要用不同的工具。

跑分程序,有的算法简单,能跑理论性能,譬如Coremark,Geekbench这些,有些以实际应用为主,测试某项实际性能,譬如PC端的国际象棋步数,渲染速度,还有的是根据服务器端需求来的,譬如SpceCPU2006 speed和Rate。

而处理器在设计的时候,因为应用不同,也会有所侧重,你让给服务器、PC设计的处理器,去和移动处理器一样跑理论性能,可能吃点亏。另外,跨平台的测试软件,因为平台不同也不能比较,譬如英特尔的处理器在Windows平台下,与MacOS下的性能就完全不同。

目前,大家比较认可的是Spec CPU 2006、2017,因为这个测试,是用服务器端实际项目运算去跑的。这个成绩相对靠谱。从这个成绩看,苹果目前最强的A12X,已经达到英特尔i7移动版的性能。是ARM里面最强大的。而主流的A76,成绩也达到后期酷睿的水平,也很强大了。SPEC CPU 2006本来是测服务器的,不仅A12X很强大,连麒麟980单线程都能媲美前些年的服务器了。

移动处理器能够接近桌面处理器的成绩,是因为这些年ARM处理器性能进步速度是惊人的,而Intel牙膏挤的太久了。i7现在是第九代了,而今天把i7第二代拿出来超超频用,性能也没差到哪去。i7 2600K是2011年的东西,2011年的苹果,还是iPhone4S,双核1G的A9,Intel的进步是加法,每年加一点,苹果进步是指数级别,前些年每年翻倍,后来幅度也至少20%。

2011年的时候,Intel都是i7了,双核A9的手机处理器还停留在奔腾2到奔腾3的水平,大约是1999年的桌面水平。Intel从奔腾3发展到i7,大约是9年。如果Intel在i7 2600K之后,保持当年从P3进化到i7的速度,那么现在的i9 9900k,性能至少得是今天的十倍吧。不是苹果发展太快,而是Intel牙膏挤的太久了。至于ARM 不能上桌面,那不是性能不行,是生态不行。ARM 上桌面的问题是桌面的X86和windows 生态,不能兼容X86,老程序不能跑,ARM再强大也没用。

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