苹果A7处理器是怎样用双核击败八核的

随着苹果在iPhone 5s上祭出“业界首枚64bit手机处理器”，果粉们似乎找到了新一轮嘲讽Android的武器：Anandtech等权威媒体测试表明，运行频率仅 1.3GHz的双核A7处理器，性能堪比安卓手机中的四核Cortex A15处理器。“Android就知道拼硬件，四核八核做出来，还不如我家苹果双核快，丢脸不丢脸？”

实测：双核秒杀四核/八核

好吧严肃一点，让我们先把得意洋洋的果粉放到一边。事实上A7处理器“以双核战翻四核”这个近乎于神话的结果本来也很有趣，这是否是苹果远远抛开业 界设计水平的佐证呢？要知道在如今的处理器设计中，在同样的功耗前提下即便是差距大如英特尔 vs ARM，也几乎不可能做到一个核心对抗对方两个核心，更别说是ARM阵营的内部斗争了。

A7处理器兼容下一代ARMv8 64bit指令集，核心架构由苹果自行设计

跑谷歌Octance Java这种单线程性能需求强劲的代码，iPhone 5s把几乎所有安卓手机都轰成了渣

运行Sunspider Javascript测试程序时也获得了类似结果，GS4大概只有iPhone 5s一半的性能

诚然，Apple A7是一枚设计优秀64bit的处理器，64bit带来的额外寄存器资源如果优化得当，应用程序可获得近乎翻倍的性能提升，但即使在现有的32位环境中，iPhone 5s表现依然抢眼，苹果是如何做到这点的？

应用程序64位化之后，往往会带来一些不可思议的性能提升，图中iPhone 5s运行64位AES加密时性能较32位提升了825%

要解答这个问题，我们必须梳理一个思维盲区：直到现在，唯性能论者的潜意识里，各家厂商的处理器核心都是差不多的，因此超过一倍的性能差距往往会让人觉得不可思议。但问题是：不同处理器的核心架构真的差不多吗？或者我们换个问法：熊的力气超过人类两倍，这有什么奇怪的吗？

谁的功劳？

以拆机闻名的Chipworks日前公布了A7处理器的核心分析图，这个问题总算得到了明确的答案。由于A7采用的是三星28nm HKMG LP工艺，为了更好的对比，我们找来三星自家的Exynos 5410，两枚处理器的核心X射线透视图如下：

显而易见，苹果A7的CPU虽然是双核设计，但是它消耗掉的芯片面积（或者说晶体管数量）与四核Cortex A15几乎相等。考虑到核心数量的设计只是逻辑层面的差异，半导体芯片运算能力的本质来源依然还是晶体管数，这也就意味着，苹果A7最终表现出与四核心 Cortex A15等同的性能是应该的，而不是不可思议的。

苹果A7处理器单个核心的面积就接近两个标准的ARM Cortex A15处理核心，因此A7的单线程性能比Cortex A15强完全正常。同时，由于逻辑核心只有两个，A7的多线程性能比四个Cortex A15弱也是情理之中。

总体来看，Apple A7的设计对于晶体管的利用率反而低于Cortex A15，综合单线程和多线程的性能，A7在使用了相同晶体管的前提下并没有实现同等的性能，当然这也是正常的，大而少的设计本身就存在难以避免的浪费。

设计思路的差异

实际上，苹果A7处理器选择的是消耗Cortex A15两倍的资源，去实现一个单线程好于Cortex A15 50%-70%的设计。这样的选择是基于IOS系统的需要——iOS是一个对于后台任务限制很严格的系统，同时也是一个高度私有化、高度优化的封闭体系，在这样的体系里苹果认为单线程性能更加重要一些，因此作出了这样的选择。

而Android是一个允许后台程序随意执行和切换的开放系统，在这样的系统下对于并行度的需求要明显高过IOS，所以Android走上了多核心 之路，而IOS坚持大核心战略。这样不同的需求决定了不同的设计风格，自然也导致了在不同的测试条件下拥有不一样的表现，而这一切本质上都是正常的：在相 同的半导体工艺环境下，没有任何人用更少的代价实现了更多的性能，这一切只是取舍。

那么，谁的设计更先进，或者说代表了谁的思路更正确？要回答这个问题，你可以假想自己是一个建筑设计师。你手头有100吨混凝土，你是用它去造两间80平米的大客厅，还是用它去造10个20平米的小居室？答案当然是“取决于要求”。

如果是土豪拿来当家庭影院，显然你要把房间造得大一点；如果你要将房子出租给大学生，房间自然是小一些、多一些为妙。嗯，现在我是甲方，我命令你在这两个设计中选择一个更“高级”，更“先进”，或者更“正确”的进行设计，你的答案是啥？ （