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從 3 核心倒退回雙核心?蘋果最強處理器 A9X 揭秘

2015/11/30 11:19 文/記者陳宜豐

蘋果 iPad Pro 即將在台灣上市之際,自由 3C 科技搶先為大家做了實測,結果顯示新款的 A9X 處理器在效能表現上的確有跟一般電腦一拼的實力,不過在測試中已發現,A9X 處理器並非採用如 iPad Air 2 上頭 A8X 的三核心設計,反倒是簡化成雙核心的配置,這是為何?

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蘋果這次在 iPad Pro(右)上搭載的 A9X 處理器堪稱是目前最強的行動處理器

從 BMSSM APP 所顯示的資料可以看出,iPad Pro 上面的 A9X 處理器採用雙核心的設計,並且在時脈上採用 2.26 GHz 的設定,較 iPhone 6s/6s Plus 上面的 A9(1.85 GHz)或是 iPad Air 2 的 A8X (1.5Ghz)都要高出許多(較 A9 高了 22%,比 A8X 高了 51%。),這目前行動裝置處理器為了降低發熱與耗電,採用多核心分擔工作的設計反其道而行,相當特別。但其實 A9X 在處理器上面採用 14nm FinFET 製程,較 A8X 採用的 20nm 製程,可以在同樣的體積下塞入更多元件,可能蘋果認定透過這樣的方式,可以利用較為單純的雙核心設計,以拉高時脈的方式來提高 A9X 的處理效能,反比採用 3 核心設計的 A8X 要穩定許多。

A9X 處理器的相關數據

A9X 處理器跟其他蘋果 iOS 裝置處理器比較(圖片來源/擷取自 Anandtech 網站)

可看到 A9X 處理器在單執行緒上浮點運算效能的提升(圖片來源/擷取自 Anandtech 網站)

此外,雙核心配置也跟 iPad Pro 的定位有關,畢竟 iPad Pro 仍然是採用行動版本作業系統的平板電腦,而並非如桌上型電腦一般需要同時進行大量多工作業,從 iPad Pro 的實際測試來看,最多只會有兩個視窗同時開啟運作,因此採用雙核心的處理器架構,除了可以將效能進行集中運用外,也可方便系統與 APP 開發商在資源分配上更為簡易,至於減少核心數所帶來的發熱量與耗電性提升,蘋果這次則是透過增加處理器散熱面積以及加大電池容量來應對,這也是為何即便採用較簡化的雙核心配置,A9X 的單晶片大小(147 mm2)仍比 A8X 要大的理由。

A9X 處理器上面的主要核心位置(綠色框框 chipworks) 跟六處影像處理叢集(藍色框框)(圖片來源/擷取自 wccftech 網站)

A9X (紅色框框)的大小是蘋果現行處理器中最大的版本(圖片來源/擷取自 iFixit 網站)

而顯示效能的提升也是這次 A9X 的提升重點,跟 A8X 相同,A9X 仍然採用將顯示核心整合進處理器的概念,在國外網站的資料中顯示,這次 A9X 共整合ㄌ了 6 組共 12 個 GPU 叢集進行顯示效能運算,共有 384 個浮點運算單元,搭配 A9X 所設定的高時脈,對於顯示效能部分有很大的幫助,這也是為什麼 iPad Pro 可以處理相當複雜的 3D 運算工作,但是又不會有畫面延遲的主因。

高度的顯示效能讓 iPad Pro 可以處理類似 3D 精細模型這樣的複雜運算

除了 A9X 的內部 GPU 叢集外,蘋果這次也搭配了 Imagination Technologies 的 Series 7XT 客製顯示處理器,採用何種架構則不得而知,不過根據 Imagination Technologies 提供的資料顯示,這款處理器將會依擁有叢集數目的不同,而有不同的效能表現,先前的消息傳出蘋果採用的是 10 個叢集的設定,並且處理時脈比 A9X 核心還要高,若是如此,在顯示效能上跟一般筆電類似甚至超越是可以預期的事。

Imagination Technologies 的 Series 7XT 處理器等級示意圖,A9X 可能落在右上方採用 10 個叢集的部分(圖片來源/擷取自 Anandtech 網站)

A9X 在設計上特別的地方還有一個,那就是取消了 L3 快取記憶體的設計,在 BMSSM 揭露出的資料來看,A9X L3 Cache 的大小僅有 1Bytes,幾可不算。以往 L3 Cache 主要做核心處理資料前後的暫存區域,但是 A9X 取消了這項設計,代表 A9X 在資料進出上,將直接跟搭配的 LPDDR4 記憶體進行溝通,或許蘋果認為,透過高達 128 bit 頻寬的記憶體匯流排(memory bus)設計,可以讓處理器等待資料的時間降低到最低,而測試結果也證明,蘋果這樣的設計的確提高不少效能。

iPad Pro WebXPRT 2013 跑分效能(圖片來源/擷取自 Anandtech 網站)

iPad Pro Basemark OS 2 跑分效能(圖片來源/擷取自 Anandtech 網站)

iPad Pro GFXBench 3.0 Manhattan 跑分效能(圖片來源/擷取自 Anandtech 網站)

不過 A9X 的特殊種種作法,是否會延伸到明年推出的 iPad Air 3 甚至是 iPhone 7 上面,只能說希望不大,畢竟 A9X 為了主要效能的提升,犧牲了散熱性以及耗電表現,在擁有大尺吋機身以及大電量電池的 iPad Pro 上當然不成問題,但是一旦放到一般 iPad 或是 iPhone 的小機身內,恐怕就會是個大麻煩了。

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