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争论终止！骁龙820 GPU逆天的强，远拉开安卓阵营，并且强过了苹果A9

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1^# 大中小发表于 2015-12-18 10:05 只看该作者

高通骁龙820原型机全网首测，GPU逆天！

对于高通2015年在高端SoC市场的表现，我想没有什么好掩饰的，虽然高通仍然在SoC研发行业居于领先地位，但它们的首款ARMv8 AArch64指令集SoC——骁龙810却远远达不到此前的预期，这可能是因为高通自家的芯片设计出了问题，当然，也有可能是因为受制于20nm平面工艺制程，最终骁龙810并没有释放出高主频Cortex-A57大核的真正实力，面对三星赌博跨越式发展拿出来的14nm FinFET芯片Exynos 7420，颜面上确实有些挂不住。

不过，以上都算是对于过往的追忆，已然是过去时。在现在这个时间点上，我们还是要放眼未来才好。高通对于自身的情况必然十分清楚，面对三星第二代14nm FinFET工艺更强劲的Exynos 8890处理器，高通也不敢轻敌，花大成本拿出来了全新的Kyro CPU架构、全新Adreno 530 GPU以及一系列新特性，目的自然是试图夺回昔日28nm工艺节点上像Krait CPU架构那样的绝对优势。
于是乎，我们看到高通今年对于宣传骁龙820显得格外卖力，不仅早早的就开始透露相关新特性，选择的场地规模也是空前绝后，就在上个月，高通正式发布了骁龙820处理器，对这颗2016年旗舰手机将搭载的顶级SoC的性能以及功耗进行了初步的展示，看上去十分美好。

不过，遗憾也是有的，高通骁龙820已经确定搭不上圣诞假期的顺风车，真正的量产要等到2016年一季度才能正式开始，消费者朋友们恐怕还要继续看一段时间的幻灯片。
好消息是，就在上个月的骁龙820发布会之后，高通向在场的软件开发商和媒体提供了骁龙820的MDP设备（Mobile Development Platform，移动开发平台），也就是高通自家生产的骁龙820开发机或原型机。这样，软件开发者们就可以提前着手针对骁龙820设计打造新的应用软件，比如画面更加逼真酷炫的游戏，媒体也可以借此一睹骁龙820在十分贴近最终软硬件形态设备上的实际表现。另外，提供MDP原型机，也是高通的一贯传统了，此前的骁龙800、805、810都是如此。嗯，不知道还有多少人记得去年骁龙810的那台4K分辨率原型机呢。好吧，既然已经拿到了骁龙820原型机，那么下面我们就跟随外媒AnandTech的视角一起来看看骁龙820的实际性能表现。

• 骁龙820 MDP/S原型机简介：首先来介绍一下这台高通骁龙820 MDP/S原型机，它已经囊括了除基带芯片在内的所有系统元素，配备一块6.2英寸的2560*1600分辨率屏幕、3GB LPDDR4内存（1804MHz，而不是常见的1555MHz）、64GB UFS内置存储、2100万像素后置摄像头、支持802.11ac WiFi网络连接、自带Sense ID超声波指纹识别模块，外观上虽然和市面上的零售机型有较大差距（基本上就是个平板电脑，最终放到轻薄的智能手机中时，功耗和散热问题仍然值得进一步关注），但配置上基本八九不离十了，2016年的旗舰机型差不多都会用这个配置。

值得一提的是，高通给的这台骁龙820 MDP/S仍然存在一些驱动上的问题，因此我们仍然未能完成SPEC CPU 2000部分性能测试，驱动完善之后，也会单独进行实测解析。

• 高通骁龙820详细架构参数回顾：至于骁龙820处理器本身，此前已经有过不少详尽的介绍，这里再简单回顾下，它在CPU部分采用了全新的Kyro架构四核心配置，其中两个高性能核心主频为2150MHz，另外两个低功耗核心主频为1593MHz，两个集群的架构都是相同的，只是配备了不同的缓存，在电压/主频调教上有所差异。

GPU部分，高通骁龙820搭载了Adreno 530，在它身上有一些目前我们只在桌面级PC设备中才能见到的元素，例如Adreno 530可以与CPU共享虚拟内存，这就使得OpenCL寄主程序与设备内核可以共享虚拟寻址空间，GPU与寄主程序间进行列表或树形结构数据传输时也会更加高效。另外，Adreno 530的底层架构支持Renderscript、OpenCL 2.0、OpenGL ES 3.1+AEP以及VulKan。

最后，虽然在此次测试中并不包含，但我们还是想说一下骁龙820的全新DSP模块，Hexagon 680，它与Hexagon Vector扩展（HVX）一起，具备了对于VR虚拟现实、增强现实、图像编辑、影像编辑、视觉计算等应用场景的处理能力，这就可以极大的分流CPU与GPU的负担，效能上会更加给力，骁龙820的HVX拥有1024位的向量数据寄存器，同时具备每条指令四通道的寻址能力，也就是说单个周期最高可达4096位，性能相当给力。
一、高通骁龙820 Kyro架构CPU性能实测
下面我们开始进入测试部分的核心，也就是对于骁龙820 Kyro架构CPU的测试。首先，从骁龙800、810以及820的CPU核心参数对比来看，Kyro与Krait架构看起来十分相似，整数运算单元和FP ALUs的数量也是完全一致，单从以上列表来看，我们猜测，高通此次的Kyro架构，很有可能就是基于Krait修改而来，不过，这只是我们的初步猜测，接下来的测试将会揭示两者间的具体差异。

▲除了上面所说的内容，CPU究竟有多少个处理单元组成，以及如何将任务负载分配给它们同样十分重要，这也就是为什么许多厂商都可以拿出类似的核心单元配置，但最终的IPC却完全不同的最大原因。这也正是ARM在Cortex-A72上所采用的思路，也就是说，骁龙820的Kyro其实并非前所未有、也并非意料之外。

▼下面来看看我们对于骁龙820缓存所做的延迟和分层结构测试，从实际结果来看，骁龙820的L1缓存与此前并没有太大差异，但L2缓存部分仍然成谜，因为目前我们的测试工具无法获取骁龙820单个Kyro集群的L2缓存数据，根据高通内部人士的透露，骁龙820的两个高性能Kyro核心拥有1MB L2二级缓存，其余的两个低功耗Kyro核心则只有512kb的L2缓存，这直接影响了两者之间的性能表现，但这只是透露的消息，仍然需要进一步的查证。

有一点非常令人惊讶，那就是骁龙820本身竟然没有L3三级缓存，最高一级就是L2，这也就是说骁龙820的两个Kyro核心集群以及CPU和GPU之间，都不会有任何的缓存回写操作，只是简单的一致性，L2缓存之外就是设备的主内存了。

▲从GeekBench 3的内存性能测试来看，骁龙820的内存带宽相比骁龙800/801和810都有大幅度的提升，尤其是流复制部分比骁龙810的两倍还要多，从其他测试结果来看，骁龙820明显的改进了与主内存之间延迟，看来高通这次是对内存控制器以及通用内存架构进行了明显的改进，更加接近内存控制器所能提供的最大理论带宽。
▼下面来看看骁龙820的SPECint2000性能测试，这里我们并没有适配Kyro的单独编译器，因此只能使用A57的来对骁龙820的原型机进行测试，因此数据上可能不是特别准确，但我们仍然在部分测试环节看到了52%的性能提升，不过要知道骁龙820在主频上相比810也更有优势，与主频更高的Exynos7420相比较时，这个优势就会回落到33%，总体而言，在SPECint 2000测试中，骁龙820相比810提升幅度大约在5-6%左右。

▼再来看看GeekBench 3测试，除了整数外，它也包含了更多的浮点类型测试。首先在整数测试环节，骁龙820的表现在不同项目中各有不同，比如AES中反而落后骁龙810约10%，但在SHA2中，却又大幅领先62%，所以你不能说Kyro比A57各方面都强，毕竟骁龙810的小核也有四个Cortex-A53，并不是完全的摆设而已。不过，对于日常绝大部分使用场景来说，单线程性能都要比多线程重要的多，使用体验上会感受的更加明显。

▼来到浮点测试环节，采用Kyro架构的骁龙820完全占了上风，总体大幅领先骁龙810（仅在曼德布洛特多线程运算中落后3%），这也意味着骁龙820现在可以更好的利用每一个执行单元参与计算。

• 网页性能测试
▼从架构角度对比过骁龙820和810之后，我们再来看看更多高水平的测试项目，和此前一样，同样是从网页浏览部分开始。

从测试结果来看，Google Chrome对于骁龙820 Kryo架构的优化几乎为零，高通也已经提前对此进行了告知，稍后Chrome也会对Kyro进行单独的优化。
其次，就高通骁龙820 MDP/S原型机本身自带的原生浏览器来看，它相比现有的Exynos7420和骁龙810提升巨大，绝对占据目前安卓阵营中的头把交椅，但相比苹果的A9 SoC还是有一定的差距。
• Basemark OS Ⅱ性能测试

再来看看Basemark OSⅡ测试，从总体得分来看，骁龙820相比现有的安卓设备领先幅度超过20%，尤其是在内存和图形方面优势巨大，但系统部分的分数仍然低于三星的最新设备。对比苹果iPhone6s Plus来看，骁龙820虽然在个别场景下有所领先，但总体仍然落后。
• PCMark性能测试

最后我们使用的测试软件为PCMark，骁龙820凭借更好的总体成绩再度摘得头名，单项测试中同样有所差异，例如由于Chrome等浏览器的优化不给力，网页浏览后面就被甩在了A57设备后面，视频播放能力稍微落后于搭载骁龙810的HTC One M9，文本编辑处理能力也没有超越三星的Galaxy S6。但在图像编辑方面，骁龙820的表现可谓一骑绝尘，大幅领先现有的设备，比第二位的小米Note Pro高出近34%。
二、高通骁龙820 Adreno 530 GPU测试
① 3DMark Ice Storm Unlimited测试：

在GPU测试环节，我们首先使用的是3DMark的Ice Storm Unlimited，总体得分受到了物理部分跑分的拖累，最终表现反而落后于现有的Exynos 7420和骁龙810，毕竟物理计算主要看CPU能力，四核心配置的Kyro还是输给了八核心的Exynos7420和骁龙810，如果单把图形（OpenGL ES 2.x）一项拿出来单看的话，骁龙820的表现绝对一骑绝尘，领先当前的所有安卓设备。
② GFXBench测试

再来看看更纯粹的GPU测试，骁龙820在GFXBench测试环节中表现出了巨大的优势，在曼哈顿ES 3.1、曼哈顿ES 3.0以及霸王龙测试场景下，骁龙820的原型机都表现出了52%或更高的优势，即便是面对目前最强的苹果A9上的Power VR GR7600，骁龙820的Adreno530也能胜出一筹，离屏性能明显更强，绝对堪称当前最强悍的GPU。只是在屏上环节，由于原型机的2K分辨率高出苹果1080P不少，因此才有所落后。

③ GFXBench混合测试：

奇怪的是，GFXBench混合测试并没有显示出同样的差距，就拿离屏ALU性能测试来看，骁龙820相比骁龙810的提升幅度仅有10%，这显然不是骁龙820所能提供的全部游戏能力。我们也一直怀疑骁龙810的Adreno 430也存在某种瓶颈，或许是ALU/纹理数组无法得到全部利用，如果真是这样的话，高通仅通过纠正该问题就可以在几乎不改变混合性能的前提下，大幅提升渲染能力。另外，我们也发现，骁龙820的驱动仍然存在一些问题，这可能与原型机这个早期设备有关。
总结
高烧不退的骁龙810已经注定成为史上最尴尬的一枚SoC，高通也在2015年里遭到了三星的全面压制，但是正因为有了这样的经历，大家才更期待高通在骁龙820身上能带来怎样的转变，换句话说，如何纠正自己的错误才是高通所面临的最大问题。

从此次的实际测试数据来看，高通显然又重新找回了自己的发展道路，在CPU以及GPU测试环节都有所改善，要知道的是，这还是在原型机、驱动不完善、软件未作优化的情况下测得的数据，后期还有不小的优化空间。性能提升固然值得称赞，但经历了骁龙810事件后，大家的关注点也都转向了每W性能或者说效能，毕竟实际设备不可能像现在的MDP/S原型机一样厚重，在有限的机身空间内，骁龙820的实际表现具体如何仍然值得关注，这里讨论原型机的发热情况也确实意义不大，要知道骁龙810的4K原型机也同样不存在发热问题，但是，实际的表现大家都懂的。
放眼整个行业来看，高通骁龙820在CPU方面依然将会面临来自ARM的Cortex A72以及三星M1的挑战，毕竟从原始性能来看，Kyro并没有将A72甩开很远，再加上华为麒麟950或是联发科Helio X20已经将其主频提升至2.3和2.5GHz的水平，因此高通骁龙820在CPU上要想胜过它们并不轻松。另一个值得关注的就是软件层面的优化程度，毕竟目前绝大多数软件都没有针对骁龙820做出专门的优化，骁龙820的功力究竟能在实际应用中发挥出几成也非常值得关注。GPU方面，骁龙820的Adreno530表现足够给力，甚至力压苹果A9的PowerVR GT7600，相信这一优势也会在最终的零售设备上得到展现。