联发科三丛集被正名，高通海思纷纷采用新设计思路

蜕变ing

移动处理器这几年的竞争可谓是相当激烈，尤其是手机领域更是呈现出高度白热化。目前高通、联发科、海思大有三足鼎立的情况，不过其中比较特别的是来自华为旗下的海思，由于它并没有在公开市场上发售，仅作为华为 " 内部自家使用 " 的产品，因此受到不少网友的关注。目前最新的海思麒麟 980 已经登场，其也将会成为未来一段时间华为高端旗舰手机使用的处理器，展开与高通的正面博弈。
作为国产手机芯片的代表作，麒麟 980 除了在全球首次实现基于 Cortex-A76 的开发商用之外，其实有一大亮点，那就是它使用了三簇 CPU 集群设计的子系统及智能调度机制，例如它的设计架构是为 2+2+4 的三档核数能效，进一步细谈就是说麒麟 980 的运行模式其实是三部分，分别是两个主频 2.6GHz 的超大核 ( 基于 Cortex-A76 定制 ) 、两个主频 1.92GHz 的大核 ( 基于 Cortex-A76 定制 ) 以及四个主频 1.8GHz 的小核 ( Cortex-A55 ) ，这样的模式其实此前并不多见。


而实际上除了麒麟 980 以外，还有多家 IC 设计公司都使用了这样的三簇集设计，例如最新的高通骁龙 8150 也就同样采用两个大核心、两个中核心以及四个小核心的方案。此外甚至连最新的三星 Exynos 9820 也同样是在 7 纳米制程下选用了 2 个 Exynos M4 核心、2 个 A76 核心和四个 A55 的三簇集群核心架构，一时之间，似乎三 ( 多 ) 簇集群设计成为了业内的主流方案。
为什么三簇集群，甚至是未来的多簇集群设计方案会一时盛行呢 ? 其实有其原因。首先对于智能手机而言，性能与功耗之间容易出现左右手互搏。我们总是希望 CPU 性能越来越强，但功耗增加同样不可避免，这容易导致一个尴尬局面就是当任何轻量级的任务需要动用大核心，无异于杀鸡用牛刀。
相比于传统的大小核两档位设计，三档能效架构提供更为精确的调度层次，让 CPU 在重载、中载、轻载场景下灵活适配，在获得更高性能体验的同时拥有更长的续航体验。主要的优点就是可以针对不同的运算需求分配不同的核心去执行，将性能均衡分配，当然续航效果也更优。


不少网友肯定会想，既然这样的设计比较优秀，为何苹果没有采用这样的方式 ? 实际上苹果很早就有这样的构思，只不过它在核心数设计上跟安卓平台的移动处理器比较不一样。例如苹果在 A10 Fusion 就引入了大小核设计，包含两个性能核心、两个效率核心。其中，效率核心在运行时的功率则可低至高性能核心的 1/5，从而大大延长了手机电池续航力。而接下来的继任者 A11 Bionic 甚至是最新的 A12 则都是非典型的六核心处理器，包含两个性能核心和四个效率核心，而通过性能控制器，可同时激活全部六个核心，以应对多线程工作负载。


苹果最新的 A12 Bionic 处理器内部设计思路图。 ( 图 / 网络 )
老实来说，苹果的做法仍旧是相对保守，因为想要更有效地处理不同工作负载种类，包括目前大趋势的 AI 专核，其实还应该有更先进的组合，而多簇集群调度模式就会是接下来各大手机处理器研发企业的设计方向。而要说这种调度方式的始祖，麒麟 980 还不是第一家，而是联发科。
早在 2016 年，联发科就推出了 Helio X20 十核心 SoC 移动处理器，其就使用了三丛集核心设计，例如两颗以 2.5GHz 频率运行的 Cortex-A72 核心，主要负责提供极致的性能 ; 四颗以 2.0GHz 频率运行的 Cortex-A53 核心，负责中等负载任务 ; 四颗以 1.4GHz 频率运行的 Cortex-A53 核心，负责轻度负载任务，而这样超前的做法实际上在当时引发业内一片哗然。


当年大家对联发科 X20 的解读大部分停留在十核到底是为了什么，是盲目追求多核还是满足营销需要 ? 虽然如今联发科也已经专注在 Helio P 系列中高端处理器，不过我们现在回过头去看，其实联发科的前瞻性思路确实是对的，甚至一定程度上还推动了 IC 产业的技术演进。
为什么这么说 ? 主要在于 IC 行业技术的革新。联发科当年面对空前复杂的三丛集核心群，是通过自研的 MCSI 互联总线进行连接，并以 CorePilot 3.0 异构运算技术进行实时调控，不过由于当时的制程工艺无法支撑如此巨量的异构计算模型，所以导致 Helio X20 无法彻底普及多丛集这一概念。
不过 Helio X20 超前的设计理念显然也受到了 IC 行业的认可，甚至移动芯片 IP 设计基石的 ARM 公司也在今年去动推出了 DynamIQ 技术，这项技术不仅可以提供二级高速缓存，此外集群中还新增共享单元 ( DSU ) ，可以配置 4MB 的三级高速缓存，优化了传统的 CCI 互联总线方式，这样就可以轻松在不同核心之间切换任务而无须进行大量的的工作信息交换，实现更灵活的 CPU 大小核搭配方案。
ARM 早期的 big.LITTLE 和最新的 DynamlQ 设计思路对比。 ( 图 / 网络 )
简单来说，Dynamic IQ 的本质就是带来了一种可以改变异构处理格局的新型架构，它的做法是将大小两个集群合并，从而形成一个兼具大小 CPU、完全集成化的 CPU 集群。进一步从数学公式上说， DynamIQ 可以灵活配置 X 个 76+Y 个 A76+Z 个 A53，组合方式几乎不受限，从而彻底打开了想象空间，而这与当年联发科 X20 的设计思路几乎是完全一致。所以我们现在再来看麒麟 980、高通 8150 和三星 Exynos 9820，不由得感慨联发科 X20 实在是有 " 生不逢时 " 的感觉。
另外根据目前信息来看，虽然联发科还没有曝光出未来产品的设计思路，但大胆猜测，联发科也会根据 ARM 最新的 DynamIQ 设计出最新的芯片产品，毕竟有了此前在三丛集方案的成功经验，联发科没有理由不这么做。但笔者觉得，联发科的优势其实还包括它在自主 Corepilot 温控平台上的深耕，以及整合 AI 人工智能的 NeuroPlilot 平台，而这也令业内更加期待联发科的下一款重磅产品。


虽然如今联发科的重心更多是在 Helio P 系列处理器上，但值得肯定的是，联发科开创了多丛集调度的设计思路，这家被唱衰无数次的 IC 老牌设计厂商，实际上还是有很强的技术功底。无论是此前的多从集，还是当下的 AI 专核、IoT 物联网布局，还是即将到来的 5G 时代，我们可能将持续看到联发科再技术创新方面的领先。
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