隨著一代設備的發(fā)布，高通依舊傳承著提前展示最新一代SoC性能的傳統(tǒng)。不過意外的是，高通今年沒有像往常一樣選擇在圣地亞哥總部舉辦活動，而是在CES上公開展示了驍龍855，搶先于三星Exynos 9820讓我們了解其實際表現(xiàn)。
（注：本文內(nèi)容源自Anandtech，翻譯）
自驍龍835開始，高通一直堅持Arm授權(quán)的BoC（Built on ARM Cortex Technology）模式，在公版架構(gòu)的基礎上進行“微調(diào)”，驍龍855也不例外，其使用的Kyro 485核心是基于Cortex A76優(yōu)化定制而來。
既是微調(diào)，所做的自然都是小改動，高通也并沒有公開細節(jié)，只透露Kyro 485擴充了重排序緩沖區(qū)（CortexA76公版為128條目）、優(yōu)化了預取器并改進了分支數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
驍龍855的CPU集群雖然仍使用“4+4”的big.LITTLE配置，但其大核心集群實際上為“1+3”設計， 其中1顆大核使用了更適合高頻率的物理電路設計，最高頻率可達2857MHz，并為其配備了更大的512KB L2緩存；剩余3顆大核心的最高頻率為2439MHz，配備256KB L2緩存。
不過，這個“1+3”大核心集群雖然使用了異步時鐘平面設計，但4顆核心仍然共享相同的電壓平面。為此高通解釋說，這是出于成本、復雜性以及效率之間的折衷，因為增加額外的電壓平面則需增加另一個帶有電感器和電容器的PMIC軌道。
大體來看，Kryo 485可能是高通有史以來性能提升幅度最大的核心，與驍龍845所使用的Kryo 385相比，Kryo 485的性能提升了45%。而與同樣使用了Cortex A76的麒麟980相比，二者的總體性能應處于相仿的水平，高通的“微調(diào)”可能在某些場景下有一定優(yōu)勢，此外他們的緩存/內(nèi)存子系統(tǒng)性能也可能會有一些不同。
本次測試驍龍855所用的是高通最新的驍龍855 QRD平臺（Qualcomm Reference Design，高通參考設計）。不得不說，今年這款QRD是高通歷來最“商業(yè)化”的設計，一改以往“傻大黑粗”的demo風格，如果不是那些標簽，很難讓人聯(lián)想到這只是一個參考平臺。
安兔兔和Geekbench
在硬核測試之前，先來看看常規(guī)的安兔兔和Geekbench。
據(jù)微博知名測評人張威的現(xiàn)場測試，驍龍855在安兔兔中拿到了超過36萬分的成績，是目前安卓陣營絕對的第一名。具體到字項中，驍龍855在CPU項目上與麒麟980不相上下，GPU項目上則看齊蘋果A12 Bionic，大幅領(lǐng)先所有安卓SoC，而UX和MEM受系統(tǒng)影響較大，僅供參考。
Geekbench方面，驍龍855單核成績超過3500分，略微領(lǐng)先麒麟980的3300分，但相比蘋果的A11的4200+和A12的4800+還差的很遠，離使用超強魔改版Exynos M3架構(gòu)的Exynos 9810也還有約300分的差距；多核方面，11000+的分數(shù)已經(jīng)屬于現(xiàn)今手機的最高水平，包括蘋果A12在內(nèi)。
驍龍855的大問題：內(nèi)存延遲
在去年的驍龍845上，高通在緩存和內(nèi)存之間增加了一級3MB系統(tǒng)緩存，為各種IP塊充當SoC范圍的緩沖區(qū)，可減少高延遲的內(nèi)存訪問量，從而提高系統(tǒng)效率。不過，系統(tǒng)緩存最出名的應用要屬蘋果的A系列處理器，自A7以來蘋果一直都在使用的這種設計。
高通在驍龍845上引入這樣的設計固然令人興奮，但這也是一把雙刃劍，在減少內(nèi)存訪問量的同時，也使內(nèi)存延遲增加了30%，可能在一定程度上限制了CPU的性能。然鵝高通已經(jīng)確認，驍龍855似乎沒有在這方面做出任何重大改進，其系統(tǒng)緩存的設計與驍龍845中完全相同。
經(jīng)過對緩存/內(nèi)存的測試，可以在對數(shù)圖中看到緩存/內(nèi)存的層次結(jié)構(gòu)，并更好的可視化層次結(jié)構(gòu)之間的各種延遲跳轉(zhuǎn)：
測試結(jié)果表明，驍龍855相比驍龍845，即便在大約2.8GHz的同頻率下，L2緩存的延遲也有一定改善，而二者的DSU系統(tǒng)緩存均為2MB，延遲也幾乎是相同的，麒麟980的4MB系統(tǒng)緩存雖然更大，但響應時間卻慢了20%。
換成線性圖來看，驍龍855的內(nèi)存延遲確實略低于驍龍845，但不好直接確定是內(nèi)存控制器的改進，也可能是得益于頻率更高的LPDDR4X 2133MHz內(nèi)存。而與麒麟980相比，二者相同規(guī)格的內(nèi)存，但驍龍855的延遲要明顯高于麒麟980。
CPU性能和功耗測試
SPEC2006是一個重要的基準測試軟件，它與其他測試軟件的區(qū)別在于所處理的數(shù)據(jù)集更大更復雜。作為基準測試更有代表性，它可以充分展示微架構(gòu)的更多細節(jié)，特別是在內(nèi)存子系統(tǒng)性能方面。
在左側(cè)軸上，條形圖表示給定工作負載下的電能消耗情況，越長的條形意味著消耗的電能越多。條形上的文字標注顯示的是消耗電能的具體數(shù)值（單位為焦），以及測試期間的平均功耗（單位為瓦）。
需要注意的是，驍龍855 QRD平臺的功耗管理可能與正式發(fā)售的手機產(chǎn)品有所不同，本次測試結(jié)果只作為總體參考。
驍龍855的性能非常出色，在SPECint2006測試中，驍龍855的性能相比驍龍845提升了51％，能耗比則提升了39%；在SPECfp2006測試中，驍龍855相比驍龍845的性能提升更大，達到了61%。
而與同樣基于Cortex A76的麒麟980相比，驍龍855也要略勝一籌，在SPECint2006測試中領(lǐng)先4％，在SPECfp2006測試中則領(lǐng)先9%。
對測試成績進行詳細研究后發(fā)現(xiàn)，在驍龍855與麒麟980的對抗中，一方面驍龍855的頻率提高了9％，并通過架構(gòu)上的微調(diào)來改善運算效能，另一方面麒麟980則通過更大的系統(tǒng)緩存來改善讀寫效率。
在絕大多數(shù)情況下，兩款處理器都是并駕齊驅(qū)，只是在某些特定負載下存在分歧。在不太吃內(nèi)存性能的項目中，驍龍855的頻率優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，而在延遲敏感性更高的項目中，這種差異又會縮小甚至逆轉(zhuǎn)。
當然，眾多測試項中也總有幾個例外的，比如462.libquantum測試項，驍龍855領(lǐng)先麒麟980達31%之多，這已經(jīng)不是單純頻率高一點和緩存延遲低一點所能達成的結(jié)果。高通稱這主要是因為其架構(gòu)上的特殊改進，然后又傲嬌的表示不告訴你具體改了哪里~
又比如在458.sjeng項目中，驍龍855的性能落后麒麟980大約13％，這本是一個對分支預測性能敏感的測試項，高通也表示驍龍855在Cortex A76公版的基礎上改進了分支數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最終結(jié)果卻反而落后于公版。（PS：反向奶？）
再比如429.mcf，這本是一個對內(nèi)存延遲敏感的測試項，但驍龍855的表現(xiàn)卻非常出色，這又一次違背了這違背了驍龍855的內(nèi)存延遲高于麒麟980的前情，莫非是驍龍855延遲更低的系統(tǒng)緩存在此立了一功？
SPECfp2006測試結(jié)果也大體上差不多，在部分測試項中驍龍855比麒麟980更塊，尤其是447.dealII和453.povray這兩項，領(lǐng)先幅度達到了17％和22％；而在另一部分對內(nèi)存敏感的項目中，驍龍855又被麒麟980追平，二者并駕齊驅(qū)。
總的來說，驍龍855在CPU性能上的出色其實是意料之中的，而能耗比的表現(xiàn)才是真正讓人們吃下了定心丸。測試結(jié)果表明，Kryo 485核心的高能耗比區(qū)間非常寬，即便是運行在2.85GHz的高頻上依然是非常高效的，這也代表著2019年的安卓旗艦手機將具有出色的電池續(xù)航表現(xiàn)。
推理性能優(yōu)秀，但缺少API支持
除了CPU和GPU之外，高通對驍龍855的另一個宣傳重點是其Hexagon 690加速器模塊。
Hexagon 690的矢量管線相比驍龍845上的Hexagon 680翻了一倍，傳統(tǒng)圖像處理任務以及機器推理工作的性能也相應翻倍。更重要的是，高通為其專門設計了一個張量加速單元，它可以更好地分流推理任務。
高通宣稱Hexagon 690“總共具有7Tops”的計算能力，但是并未透露包括張量加速單元在內(nèi)各部分的具體性能信息。
然而在硬件性能之外，張量加速單元目前的API支持情況卻并不完善，高通表示今年晚些時候才會將相關(guān)特性提供給NNAPI，目前只有公司內(nèi)部的測試軟件才能調(diào)用這個張量加速單元。
這也就意味著，在目前本就非常有限的AI測試軟件中，沒有一個能夠真正測試驍龍855的AI性能，測試結(jié)果僅能體現(xiàn)Hexagon 690作為DSP在傳統(tǒng)矢量管線方面的改進。
本次測試依然使用AI-Benchmark軟件，這是由瑞士ETH蘇黎世計算機視覺實驗室的Andrey Ignatov開發(fā)的新基準測試程序，也是第一個廣泛使用Android 8.1新NNAPI而不依賴于每個SoC供應商自己的SDK工具和API的基準測試程序，能更準確的體現(xiàn)使用NNAPI的應用程序的神經(jīng)網(wǎng)絡性能。
需要記住的一點是，NNAPI不僅僅是一些能夠在NPU上運行神經(jīng)網(wǎng)絡模型的通用轉(zhuǎn)換層，而且API和SoC供應商的底層驅(qū)動程序必須能夠支持公開的函數(shù)，并且能夠在IP塊上運行它。這里的區(qū)別在于，使用NNAPI尚未支持的特性（必須退回到CPU上運算）的模型和能夠硬件加速并對量化的INT8或FP16數(shù)據(jù)進行操作的模型。還有一些模型依賴于FP32數(shù)據(jù)，這里同樣依賴于底層驅(qū)動程序，它可以在CPU上運行，也可以在GPU上運行。
在依靠CPU運行的第一組測試項，驍龍855的表現(xiàn)中規(guī)中矩。由于屬于短時間突發(fā)的工作負載，此處的性能受系統(tǒng)調(diào)度程序的影響更大，即考驗系統(tǒng)能在多快的時間內(nèi)充分調(diào)用起CPU性能。
接下來測試的是適用于大多數(shù)硬件加速設備的8位整數(shù)量化模型，在這些測試項中驍龍855的性能均處于領(lǐng)先地位。在Pioneers的項目中可以清楚地看到HVX單元的性能確實翻了一番，驍龍855完成運算所用的時間只有驍龍845的一半；而在Cartoons項目中，驍龍855的性能增幅更大，這可能是由于高通改進了驅(qū)動程序，讓代碼能更好的利用新硬件。
在測試FP16的項目中，驍龍855終于受到了挑戰(zhàn)。由于麒麟980已經(jīng)公開了對其硬件的支持，這些測試得以順利的跑在NPU上，而驍龍855則只能使用GPU，不過Adreno 640在這些測試項中倒也不怎么虛，只是略微落后，表現(xiàn)很是驚人，這也側(cè)面證明NNAPI的功能和性能都非常成熟，可以充分利用各種加速單元。
而到了FP32測試項中，驍龍855再次依靠強大的GPU加速以壓倒性的優(yōu)勢制霸全場，當然這也是意料之中的……
測完AI-Benchmark，順便測測魯大師的AIMark。AIMark沒有使用NNAPI，而是基于高通的SNPE框架和蘋果的CoreML進行加速，這也讓驍龍855和蘋果A12難得的可以湊在一起進行比較。
在AIMark中，驍龍855相比驍龍845有了2.5~3倍的性能提升?？偟膩碚f，即使目前的測試軟件還無法調(diào)用張量加速單元，驍龍855的推理性能也非常出色。
順便一提，高通還現(xiàn)場展示了驍龍855運行InceptionV3內(nèi)部測試的情況，該測試由HVX單元和新的張量加速單元共同加速，推斷性能達到每秒148次，與不使用張量加速單元的AIMark相比，性能提升了26％。
系統(tǒng)性能
雖然具體測試軟件中的穩(wěn)態(tài)負載性能很重要，但模擬實際使用情況的系統(tǒng)測試顯然更具有代表性，其性能不僅取決于硬件，還取決于軟件，例如CPU調(diào)度以及API等環(huán)節(jié)都會對設備的最終使用體驗產(chǎn)生很大影響。
讓人心下一涼的是，驍龍855在PCMark的Web瀏覽器測試中開局不利。由于某些未知原因，驍龍855 QRD平臺無法與現(xiàn)有的驍龍845手機拉開優(yōu)勢，嚴重偏離了對標Mate 20與麒麟980的預期。
視頻編輯測試的得分也相當平庸，不過這個測試項已經(jīng)基本上達到了天花板，今天的大多數(shù)設備彼此之間都無法拉開實質(zhì)性的差距。
文字編輯測試是PCMark中最重要的子項目之一，驍龍855 QRD平臺終于恢復了正常表現(xiàn)，與Mate 20斗了個旗鼓相當。
圖片編輯測試的特點是較短的重型RenderScript突發(fā)負載，這一項中驍龍855 QRD平臺表現(xiàn)良好，不過卻輸給了小米MIX 2S和一加6兩款驍龍845旗艦機，可見軟件對系統(tǒng)性能的影響。
在最后一項數(shù)據(jù)處理測試中，驍龍855表現(xiàn)良好，但仍然與麒麟980結(jié)伴輸給了谷歌Pixel 3……
總體而言，驍龍855 QRD平臺在PCMark中的表現(xiàn)不錯，與使用麒麟980的Mate 20處于同一水平，不過卻時常妖異的雙雙輸給驍龍845，到底該說高通的軟件支持好還是不好呢？
其他基于Web的基準測試，如Speedometer 2.0和WebXPRT 3，也都是類似的結(jié)果，驍龍855相比驍龍845的性能提升只有不到20%，與麒麟980相比也有顯著的差距。
高通方面也驚訝于這樣的結(jié)果，稱將對此進行研究（老鐵你們自己內(nèi)部是沒測這些么？），并例常表示正式設備上的調(diào)度程序和軟件可能會提高性能。
性能調(diào)度測試
這是一項你沒見過的船新測試，可以檢測設備的DVFS響應能力，也就是系統(tǒng)能在多快的時間內(nèi)充分調(diào)用起CPU性能。
驍龍855 QRD平臺的調(diào)度過程呈階梯式，先拉起1.8GHz的小核心，在大約40ms后負載便轉(zhuǎn)移到2.45GHz的大核心上，隨后又再次轉(zhuǎn)移到2.85GHz的核心上，這是一種非?？焖俚臄U展行為，從睡眠狀態(tài)切換至最大性能狀態(tài)的整個過程耗時大約100ms。
作為對比，谷歌Pixel 3非常暴力，一步到位直接拉起大核心，僅30ms就完成了切換；而三星S9+的調(diào)度方式更為平緩，小核心和大核心的調(diào)用均按部就班，一級一級的提升頻率，需要大約135ms才能完成切換。
與麒麟980相比，驍龍855的調(diào)度過程其實并不慢，奇怪之處在于，驍龍855在將負載從小核心遷移至大核心時會出現(xiàn)約3ms的停頓，這在三星S9+上也有類似體現(xiàn)，似乎基于高通公版調(diào)度程序的設備均有這樣的特征。
（注：回想上面PCMark的測試結(jié)果，在驍龍855輸給驍龍845的項目中，三星使用驍龍845的Note 9同樣很差，看來這個鍋很可能就是高通公版調(diào)度程序來背了，最終系統(tǒng)表現(xiàn)還是要看廠商能不能搞出自己的高效調(diào)度程序。）
GPU性能&功耗測試
高通對于驍龍855中Adreno 640的性能宣傳比較保守，稱其相比驍龍845上的Adreno 630提升了20%，這和其宣稱新GPU的ALU規(guī)模增加50％明顯不符，再加上全新的7nm工藝，很多人都認為驍龍855的GPU性能應該提升的更多。
Kishonti的GFXBench多年來一直是行業(yè)標準，新的Aztec測試給我們帶來了不同的工作量。不久前Kishonti發(fā)布了GFXBench的5.0版本，這個版本建立在新的渲染引擎上運行，并引入了High Tier和Normal Tier模式下的全新測試場景Aztec Ruins。新的測試更加考驗著色性能，利用更復雜的效果來強調(diào)GPU的算術(shù)能力。
測試結(jié)果顯示，高通誠不欺我，無論是在Aztec High還是Aztec Normal場景下，驍龍855的圖形性能相比驍龍845提升甚至還達不到20％這一官方數(shù)據(jù)，明顯不如蘋果的A12相比A11的進步來的大。
不過在能耗比方面，驍龍855表現(xiàn)非常出色，僅略微落后于蘋果A12，大幅領(lǐng)先麒麟980（Arm出來接鍋），GPU功耗也從驍龍845的5W下降至4.44瓦。
而在T-Rex測試場景中，驍龍855的性能提升幅度更為有限，由于T-Rex測試場景已經(jīng)比較老舊，在現(xiàn)代SoC上的幀速率普遍非常高，通?？蛇_到一二百幀，因此在許多方面都會受到制約，很難搞清楚瓶頸究竟在哪里，參考價值遠不如更加現(xiàn)代的曼哈頓3.1和Aztec Ruins Vulkan測試場景。
能耗比方面的情況與前面類似，驍龍855相比驍龍845提高約30％，同樣僅略微落后于蘋果A12而大幅領(lǐng)先于麒麟980。
總的來說，此次驍龍855的性能雖然提升幅度不算很大，但能耗比表現(xiàn)非常優(yōu)秀。鑒于新GPU的ALU規(guī)模增加了50％，猜測，高通此番可能是選擇了增大GPU規(guī)模并壓低頻率的方式來提升能耗比。
總結(jié)
2018年是高通非常成功的一年，驍龍845作為一顆全面且可靠的SoC被旗艦手機廣為使用，現(xiàn)在，驍龍855也將要延續(xù)這一趨勢。
曾在文章中提到，Arm小核心的性能在實際使用中很容易成為短板，這意味著我們未來可能會看到更多像麒麟980這樣的“大-中-小”三集群SoC。驍龍855選擇了“1+3+4”的設計，雖然細節(jié)略有差異但思路相同，Arm也應該思考一下小核心是否還應該繼續(xù)使用性能低下的順序執(zhí)行架構(gòu)。
CPU性能方面，驍龍855在SPEC2006這樣的穩(wěn)態(tài)工況下表現(xiàn)得非常好，高通對架構(gòu)的優(yōu)化得以體現(xiàn)，但緩存/內(nèi)存子系統(tǒng)似乎仍然遺留著驍龍845中的一些延遲問題，系統(tǒng)級緩存在設計上還有待進一步調(diào)整。在系統(tǒng)性能測試中，驍龍855的表現(xiàn)也要低于預期，在許多項目中均以較大劣勢輸給了麒麟980。
而GPU方面，驍龍855的表現(xiàn)也一反常態(tài)，相比前代性能提升幅度只有不到20%。倒不是說這個性能不夠好，雖然目前在安卓陣營中仍然穩(wěn)坐第一名，但既然出自高通之手，要求和期待高一些也正常，不是么？
（據(jù)傳三星Exynos 9820將使用Mali G76 MP12的設計，GPU性能相比Exynos 9810提升40%，各位看官可以自行算算……）
唯一讓人感覺無比放心的反倒是AI推理性能，AI-Benchmark的FP16測試在不使用張量加速單元的情況下，讓了一只手依然幾乎打平麒麟980，INT8和FP32項目中則是橫掃全場，魯大師的AIMark更是連蘋果A12一起連鍋端。
當然，對于測試中那些異常的表現(xiàn)，高通也表示了關(guān)注并將對其進行研究。我們只能寄希望于這確實是由于軟件方面的不足，但愿正式上市的手機可以換用更好的調(diào)度程序。
而作為消費者，剩下的就是等待首批驍龍855旗艦機的上市了。
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