AnandTech 认为,苹果在 A12 GPU 上最大的进步是现在支持了无损内存压缩技术 。他们表示,当初在发布会上听到这个消息时,非常惊讶,因为这将意味着两件事:首先之前苹果 SoC 及 GPU 显然没有内存压缩技术,再者现在增加该技术支持本身就足以显著提升新 GPU 的性能 。
内存压缩,主要是指从 GPU 到主内存的帧缓冲区压缩 。在桌面领域,像 Nvidia 和 AMD 这样的显卡提供这一功能已有很多年了,即使在内存带宽没有增加的情况下,它也能提高 GPU 的性能 。智能手机 GPU 同样需要内存压缩,这不只是因为移动 SoC 上的带宽有限,而更重要的是由于高带宽要求时可降低相关功耗 。ARM 的 AFBC 帧缓存压缩技术一直是移动领域公开的机制,而且高通和 Imagination 等其他厂商也有自己一套的压缩内存相关技术 。
苹果只在 A12 上介绍了这一功能,看起来似乎太晚了,但意义却很重大 。因为这意味着 A12 相比前一代能够在效率和性能上获得异于寻常的巨大提升 。考虑到苹果在发布会上也表示新 GPU 性能提升显著,所以引入内存压缩技术此举意义重大 。
A12 CPU 内核频率
在过去的几代芯片中,苹果一直在稳步提高芯片大内核的频率,同时也提高微架构的 IPC 性能 。AnandTech 对 A12 和 A11 的频率特性做了快速测试,得出了下面对比的表格:
大内核方面,从 A11 到 A12,实际上最大的提升就是拉高了最大频率,A11 的 Monsoon 大核心为 2380MHz,A12 的新 Vortex 大核心则提高到 2500MHz,不过在 ST 应用中这只是 5% 的频率提升 。到第二大线程的频率,A11 和 A12 的频率分别为 2325 和 2380MHz 。至于第三线程的测试,A11 和 A12 的频率调度有所不同,A11 已经下降到了 2083MHz,A12 则保持同样的 2380,直到达到散热极限才最终减速 。
小内核方面,相较于 A11 的 Mistral 内核,A12 新的 Tempest 核心实际上更加保守 。当 A11 只有一个小内核运行时,其最高频率可以达到 1694MHz 。而在新的 A12 芯片上,小内核最高频率限制为最高 1587MHz 。同时,当 4 个小内盒完全满载时,频率也进一步从 1587MHz 轻微降低到了 1538MHz 。
内存延迟大大改善
正如前述,苹果显然在 A12 缓存层次结构和储存器子系统中投入了大量的工作 。通过 AnandTech 提供的线性延迟测试图,可以看到对于大核和小核的完全随机延迟改善明显,具体如下:
与 A11 的 Monsoon 大内核相比,A12 的 Vortex 核心虽然只高了 5%,但是 L2 内存延迟从 11.5ns 降到了到 8.8ns,这是 29% 的提升 。这意味着现在新 Vortex 核心的 L2 高速缓存可以在更少的周期内完成操作 。在 Tempest 小核心方面,L2 周期延迟似乎保持不变,但在 L2 分区和电源管理方面又发生了很大的变化,允许访问更大的 L2 物理块 。
AnandTech 只在 64MB 进行了测试深度测试,显然在这个数据集中,延迟曲线并没有变得平缓,但是可以看到 DRAM 的延迟已经有所改进 。当小内核处于活动状态时,内存控制器 DVFS 的最大频率会提高,这可以解释为什么 Tempest 小内核的 DRAM 访问存在较大差异,而当大内核有大线程运行时性能会更好 。
A12 的系统缓存在其行为设计上发生了一些重大的变化 。不可否认,带宽是缓存层次结构的一部分,虽然 A12 相比 A11 有所减少,但延迟却得到了很大改善 。这里主要可以归因于 L2 预取器,或者系统缓存端的预取器,包括延迟性能和流预取器数量都已经增加 。
指令吞吐量和延迟时间
为了比较 Vortex 大内核的后端特性,AnandTech 测试了指令吞吐量 。后端性能由执行单元的数量决定,延迟由设计质量决定 。AnandTech 表示,A12 具有 6 个整数执行管道,其中 2 个是复杂的单元,还有 2 个加载/存储单元,2 个分支端口和 3 个 FP/矢量管道,这就等于是 13 个执行端口,远超过 ARM 即将推出的 Cortex- A76,也比三星的 M3 也更宽 。事实上,苹果的微架构在通道宽度方面似乎远远超过了其他任何阵营,包括桌面 CPU 。
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