【原创】骁龙888深度解读：集成5G芯片，图形性能提升最大

DominicHu

对于处理器市场来说，今年是非常热闹的一年。AMD凭借Zen 3摘得PC领域的桂冠，而苹果则依靠基于ARM架构的Mac向英特尔发起挑战。现在，高通公司又希望通过发布最新的移动处理器——骁龙888来改变游戏规则。

骁龙888的主要功能包括：CPU性能比上一代提升25%，图形性能提高35%，集成高速5G芯片以及全新的人工智能和图像处理能力，所有这些都被基于5nm的制程工艺封装在一起。骁龙888还为游戏玩家、开发者以及注重安全的用户引入了一些新功能，下面，我们一起来了解一下。

让我们从最基本的CPU和GPU开始。正如预料的一般，高通作为ARM CXC计划的成员，获得了今年共同开发的Cortex-X1核心架构的使用权。Cortex-X1是ARM路线图中更大、更强的衍生产品，相对ARM最新的Cortex-A78来说性能提升约23%。像去年一样，高通将这些核心按照三丛集排列。

高通的Kryo 680 CPU集群由一个时钟频率为2.84GHz的大功率Cortex-X1和一个1MB的二级大缓存组成。下面是三颗峰值时钟频率为2.4GHz的Cortex-A78大核心，每颗核心有512KB的二级缓存，比去年的缓存增加了一倍。最后，是4颗低功耗的Cortex-A55核心，拥有128KB二级缓存，时钟频率达到1.8GHz，时钟速度与上一代相同，说明保守的性能提升换来了更好的续航能力。也说明多核处理的收益有限，而单颗Cortex-X1将在对单线程计算能力要求更高的场景中发挥更有意义的作用。

整个核心群配备了4MB的三级缓存和3MB系统缓存，与骁龙865相比没有变化。而大核Cortex-X1的二级缓存相对Cortex-A78来说增加了一倍。显然是高通发现了一些性能上的好处，给大核提供了更大的内存来工作。并且Cortex-A78的每个核心比Cortex-A77小了5%，为额外的缓存留足了空间。归根结底，骁龙888拥有高出25%的CPU性能和电源效率，而其很大程度上得益于5nm制程工艺。

在Adreno 680 GPU方面，高通公司没有透露其图形芯片的内部工作原理。但该公司宣称其性能提升了35%，是历代产品中提升幅度最大的。

高通公司最新的GPU支持亚像素渲染，作为显示引擎的一部分，这可以提高显示分辨率。下一代游戏机和PC GPU中的可变速率着色也已进入该架构。这可以在支持的游戏中减少40%的着色器渲染需求，从而使性能提升30%。但对于不支持该功能的游戏来说，效果可能会很有限。Adreno 680还包括新的机器学习指令，其AI性能提升高达43%。

机器学习(AI)处理是高通公司现代计算异构方法的一个关键部分。2018年的骁龙855将Tensor加速器引入到AI处理组合中。2020年，骁龙888将Hexagon 780 DSP内部的标量、张量和矢量处理单元 "融合 "在一起，共享内存量达到16倍。

最终的结果是在单元内部实现了工作负载的无缝共享，并将三种处理器类型之间的工作负载的交接时间提高了1000倍。此外，标量处理器的性能提升了50%，而Tensor的计算能力是上一代的两倍。结合CPU、GPU和DSP能力，高通宣称每瓦特的AI性能提升了3倍。整体AI计算能力提升了26TOPs（处理器运算能力单位），这比骁龙865的15top提升了73%。

然而，我们应该对TOPs的说法持谨慎态度。TOPs并没有告诉我们任何关于用于计算该数字的工作负载类型的信息。此外，很少有工作负载会一次性将骁龙888的各种AI核心发挥到极致，尽管高通表示在某些场景下有可能这样做。

而更重要的是，高通也为开发者提供了一些新的机器学习工具。新的高通AI Engine Direct作为Android NN、TensorFlow Lite和高通SDK的入口。这将帮助开发者充分利用骁龙的功能，无论他们喜欢哪种流行的框架。高通公司的AI平台现在还支持开源的TVM编译器，使开发人员能够使用Python而不是C或汇编进行编程。这比以往任何时候都更容易利用整个高通AI引擎。

骁龙888的另一个重要变化是集成了骁龙X60 5G调制解调器。许多基本规格似乎与上一代产品相似，包括峰值mmWave速度下行7.5Gbps，上行3Gbps。然而，X60还引入了6GHz以下的FDD和TDD载波聚合，以及跨6GHz以下和mmWave频段的聚合，以帮助实现这些理论上的峰值速度。载波聚合对于提升速度和容量非常重要，因为它可以同时在低频段、Sub-6GHz和mmWave频谱上发送数据。此外，还支持Voice-over-NR，可以在未来的5G独立网络上进行通话，但我们需要等待运营商在这方面的支持。

最重要的是，X60集成在骁龙888中，不像去年的骁龙865那样外挂X55调制解调器。得益于5纳米的晶体管密度，高通现在可以将其最新的5G芯片与其他处理组件装在同一块芯片上。集成意味着更小的面积占用和更高的电源效率，以便在使用5G时延长电池使用时间。由于手机厂商不必再购买两块芯片，成本也可能下降。

骁龙888中还塞进了很多东西。在网络方面，FastConnect 6900功能块支持Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E和双射频蓝牙5.2功能。其中还包括对最新蓝牙LE音频标准的支持。

对于游戏玩家来说，骁龙888现在包括高通游戏快速触控功能，该功能旨在降低触摸响应延迟。这里不需要任何开发工作，所以游戏玩家一拿到骁龙888的手机就能感受到。

相机功能也有一系列的改进。Spectra 580 ISP从双处理器提升到三处理器设置。这允许同时进行三个并发处理链，可用于同时捕捉三个摄像头的视频流，或同时对三个独立的图像传感器进行实时处理。总体吞吐量从每秒2千兆像素提高到2.7千兆像素，处理能力提高了35%。

此外，骁龙888还拥有使用HEIF格式文件的10位HDR图像捕获功能。这种额外的色彩数据将确保你的图像在HDR显示器上观看时达到最佳效果。现在还有使用交错式HDR传感器的4K计算HDR捕捉。我们之前已经看到可以使用长、中、短曝光来产生好看的HDR图像。现在视频也可以实现了。ISP还能够每秒捕捉120张1200万像素的图像，以及低至0.1勒克斯的弱光图像。还有自动对焦、自动曝光和自动白平衡的新AI算法。

其他方面包括引入从桌面计算领域借鉴的OS Hypervisors。这允许个人用户和应用程序在自己的安全虚拟化操作系统空间中运行。如果你想在同一台设备上将敏感的工作和个人信息分开，也很方便。

我们可能在今年年底（小米首发骁龙888）就能看到第一款搭载骁龙888的智能手机，而我们也已经可以对搭载骁龙888的手机有一些预期。首先，骁龙888的功耗控制看起来很不错。更高效的CPU、GPU和AI处理器，以及集成的5G调制解调器，共同建立在5纳米制造工艺上，这对手机续航来说是个好消息。同时，新的成像、机器学习和安全功能充实了下一代手机的功能。

最后，像三星、一加、OPPO、魅族等智能手机品牌也已经确定了明年会采用高通最新的旗舰芯片组。接下来，对于这款处理器的表现，我们可以拭目以待。