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评测华为P9智能手机和Zen架构究竟有什么进步

类别:评测试用 日期:2020-2-22 20:25:03 人气: 来源:

  属鸡的属相婚配表距离上一次AMD能和Intel正面交锋已经过去了很多年。A饭们无不及其怀念EV6总线抢得微软新系统青睐,Intel放弃推动IA64而从A手里取得转向x86-64授权的那段岁月。

  然而美好时光总是持续不了太长时间,随着Intel摆脱NetBurst带来的阴影开创Core,A就再没能从I身上占到一分便宜,后来投靠ARM阵营也没有给自己带来好处,同时GPU部门也是颓势越来越明显,致使被NVIDIA按在地上摩擦相当长一段时间。

  由此也就有了过去数年里,“幻灯片”厂的谐称AMD依靠“PPT救国”的方针一直吊着A饭们那颗悬在半空中的心,这也让他们每次面对A的更新换代时,给出的支持言论多半都带着自嘲的性质。

  但这一次,AMD好像真的让人看到了咸鱼翻身的希望。在本周进行的Hot Chips 2016芯片技术论坛期间,AMD对自家新微处理器架构Zen的大量细节披露,似有当年英雄回归的迹象。

  AMD对于下一代微处理器架构设计,选择了完全抛弃现有架构的做法,从一开始就设定好“高性能x86处理器”的目标,重新设计Zen的核心。

  上一代架构,即推土机/挖掘机在实践检验里已经出了不少缺陷,选择先破后立而不是查漏补缺,AMD的核心设计工程师们应该有着自己的考量。

  微指令缓存在一个计算模块里的作用是让微指令更加接近微指令队列,避免核心去下级指令缓存里取指令而浪费额外时间,对提升整个核心的执行效率效果非常明显。

  Intel很早就开始自己的CPU核心设计里加入微指令缓存,而且效果好到让他们持续这么干了好几代(考虑到Intel和AMD拉开差距的Conroe或直接得益于此),没道理不相信AMD的效仿会带来比较可观的正面效果,目前围绕在AMD Zen的微指令缓存上的疑问只是它的大小。

  如果非要猜测一下,从典型的微指令缓存相对来说都比较小块,以及Intel的微指令缓存支持81536 uOps来看,AMD的这片缓冲区参数应该会和Intel持平,因为本来就没什么选择。

  有了这个,AMD所的Zen相较上一代核心有着至少40%的每时钟周期指令数(IPC)提升,可信度能增加不少。

  当然,只有微指令缓存的加入,而缺乏数值上的提升会让40%显得有些苍白,AMD于是还把Zen的各项指标都放大了一圈:单次微指令调度数从4条增加到6条(而且4条整型和6条浮点微指令可以同时配发);整型/浮点指令调度器从48/60个增加至84/96个;L/S队列、以及打回队列都有着50%左右的长度增长。

  按照理想情况,这些数值提升搭配更加准确的分支预测能让核心能以最快次序实现更高的吞吐量,并把这种高效率的持续时间维系得更久。

  有了微指令缓存,AMD Zen应该说补上了一块核心短板,若没有这一步,挑战Intel可谓无从谈起。

  Zen的缓存层级结构相比推土机,用四个字来形容不过分。虽然AMD对于缓存延时以及带宽等数据避而不谈,但目前确信能够带来正面效果的改变的确存在。

  首先是Zen给其内的每一个核心的32KB一级数据缓存从推土机的穿透式改成了回写式,不再把核心缓存的数据更新与CPU和内存的总线周期绑在一起,这样做可以维持住一级缓存爆发式写入的性能,而不用等速度更慢的内存在同一个总线周期内同步完缓存的数据。

  而且根据Load操作比Store要频繁的统计,Zen的一级缓存把L/S单元非对称化,给了更多的Load通道。

  回到总体上看,AMD把原来推土机的架构给全拆了,造了个新的CCX一种把四个CPU核心、以及它们的一二级缓存都挂在缓存上的结构。

  其中这块8MB大的缓存并不像我们常见的CPU下级缓存那样,根据CPU核心所需要的预取/请求指令收集数据。

  它的角色是给被因为没及时执行,或是被回写命令标记无效而从一级和二级缓存里出来的指令提供临时住所,更像是一个难民营,因此它必定没有一二级缓存那么有效率。

  同时,由于不需要让难民缓存来存储二级缓存里的数据,它降低了缓存里的数据冗余程度来间接提升了缓存的利用效率,或者说缓存容量。

  AMD在Zen里面采用的这种模块化设计也让新CPU有更好的产品线延展性,能使一套架构通吃从最节能的移动芯片到最火热的性能宠儿,避免出现像上一代那样的断层现象。

  比如一个CCX,就做成一个给笔记本用的低能耗4核CPU,和Intel的移动i3/i5比试,到桌面上就把两个CCX拼起来合体成为8核Zen,正面挑战i7。

  不过AMD没有明说的是CCX之间究竟是什么互连结构,而且他们否认了基于HyperTransport总线改进而来的猜测,但没给出具体的解答,留下一个让人浮想联翩的疑问。

  一句话说,且不提AMD这次的缓存效率能不能像它所的那样,一二级缓存吞吐量翻倍,缓存速度乘个5,至少在大小上,压过Intel现在的Skylake没问题。

  Intel对于同步多线程(SMT)的应用最早可追溯到2008年。把一个核心分身成两个线程是件困难的工作,光是给这两个线程交待怎么互相搞好关系,合理使用缓存和资源,不要独吞晾着对方这些已经够那些工程师们喝一壶了。

  也许AMD这么些年来一直没给自家CPU加入SMT能力,就是给这个难题挡住了,明年应该能见到8核心/16线程的AMD CPU了吧。

  虽然考虑到不同线程可以有很多不同的占用特点,这并不是最佳方案,AMD还是靠自己的一套线程标记/判别方上。

  在Zen里面进程优先级通常有三种情况,一种是CPU会对每个线程的数据流进行分析,判断哪个在算法上优先级更高在对应分支预测、整型/浮点重命名此类资源偏重型的工作时,线程据此调整优先级;另一种是在线程涉及TLB缓存和Load队列操作等延迟型(反映到上层通常都是及时响应用户作出反馈)操作时,CPU就根据延时需求标记来分配线程处理的优先级;而像微指令队列这种按照顺序一走下来的部分,CPU就会使用静态时分策略让线程交替处理。

  至于其余的部分就简单得多,先到先得,哪个线程要更多对应的核心资源,哪个线程就会抢着先占用它们。

  如果提高到从操作系统和应用软件的层级,以它们的视角观察看AMD的SMT,类似于Intel的超线程,每一个线程都被当作是核心对待,不会像推土机那样存在资源使用。

  不知道AMD这次是不是从Intel的HyperThreading中得到,能不能青出于蓝,但可以确定,Zen浮点计算的性能相比上一代AMD CPU会得到不小提升。

  大家肯定听FinFET这个术语都听到耳朵起茧了,我们之前关于手机处理器芯片的讨论没少对这个技术作过介绍,所以此处我们长话短说。

  功耗一直都是AMD设计自家CPU时习惯照顾的方面,实现100W以内的TDP不光是把门控时钟设置得更激进,Zen打算借助他们早些时候在Polaris GPU上已经实际检验过Global Foundries 14nm FinFET工艺。

  而且AMD并不打算照搬GPU的方案,他们还要用密度优化过的这套工艺,毕竟需要控制DIE面积这是AMD在这次Hot Chips上没有交待的事情。

  如果现在的这套设计他们使用500平方毫米的14nm DIE,那就和AMD一贯的价格策略背道而驰了,最终成品一定会贵。

  不过考虑到Zen的诞生就一直伴随着目标调整,所以现在也很难确定,AMD的下一代CPU究竟能保持多少现在我们所看到的样子。

  说了这么多,最终用户其实是很难被ppt所忽悠的,管你吹数字吹架构吹得天花乱坠,他们想要的无非两点:第一,要能以合适的价格买到;第二,用起来实际感受确实不慢。

  AMD在Hot Chips 2016上有向做过Blender跑分,3GHz的8核Zen和3GHz的8核Broadwell-E,在同样的多线程定制负载下,Zen能比Broadwell快2%。但更多的配置细节AMD没有透露,在背着“ppt崛起”的前科的时候,说话的选择只能谨慎谨慎再谨慎,打消怀疑不是件简单的事。

  假如这一次AMD能成功在2017年第一季度批量出货Zen(实际上就现在这个时间来谈,已经是跳票了,原定是今年10月的),到时候消费者可能会先在品牌机里找到新CPU的身影。也许他们能够抓住这次杀回高端x86 CPU战场的机会,再度与Intel同台竞技,但至少要自己面对老对手的时候,手里有牌能打才行,可别再跳票了。

  华为一直期待在手机摄像头方面有所突破,但一直未能如愿,于是他们开始剑走偏锋,尝试双摄像头的设计。一年前双摄像头的荣耀6 Plus发布,华为方面显得特别兴奋,感觉要改变世界,实际上表现也就是普通单摄像头的水平,而成本还更高,荣耀6 Plus表现并不理想,事后华为荣耀业务部总裁赵明发微博称“实际目前双摄像头的性能荣耀6plus目前只了不到20%”,真是令人尴尬。在遇到如此大挫折的前提下,华为又发布了华为P9,也采用了双摄像头设计,毫无疑问,华为的PPT依然精彩,自称“手机摄影的再一次突破”,但我们关心的是,这次能发挥多少性能呢?

  华为P9采用双摄像头设计,但和荣耀6 Plus的有所不同。两颗摄像头对应两颗感光器,都是1200万总像素。荣耀6 Plus是两颗彩色,而华为P9的是一个彩色一个黑白,资料标注为BSI背照式感光器。具体型号为IMX286和IMX Mono,单个像素尺寸均为1.25微米,逆推感光器尺寸规格约1/2.8英寸。黑白感光器比较少见,这里特别说明一下,相比彩色感光器,黑白感光器的像素单元不需要由RGB子像素构成,它完全不需要彩色滤镜,直接记录光线强度就可,在同样的技术平,黑白感光器能记录更丰富的光影变化。没有确切的资料表明,这两颗感光器集成了流行的片上相位对焦系统,这有点落后于时代。至于数据带宽、帧率等信息也没公开,不过这部分性能不必担心,现在手机感光器早已高速化。两颗镜头的均为F2.2,等效焦距为27毫米,比起大部分手机镜头视野更宽一些。没有光学防抖机构,双镜头似乎也不方便加上这些。

  更让我们好奇的是其双摄像头工作机制。按照华为的说法是“双摄像头同时工作,黑白镜头捕捉细节,成像更清晰;彩色镜头捕捉颜色,色彩更饱满”,“双摄像头的组合,一加一远大于二”。说实话,我们不了解这种工作原理,两个摄像头存在视差,两个摄像头同时捕捉到的图像是不可能完全重叠的,而在这种情况下,如何做到增加细节?华为并没有解释清楚,至于“色彩更饱满”,这和多了一个黑白摄像头又有什么关系呢?我们压根就没解“一加一为什么会大于二”,只能说,华为的PPT做得还是很好的。

  华为方面声称,华为P9是华为和LEICA联合设计,在不少菜鸟眼里,LEICA是相机技术的代名词。有LEICA,华为底气也足,所以才自信能“再一次突破”。

  我们对双摄像头机制好奇,但测试发现单双并没什么不同,后来固件升级,单双终于有点一些区别,当挡住一个摄像头时,程序会提示,而之前版本没提示。

  我们拍摄了强光弱光两组对比,却感受不到华为声称的“一加一远大于二”的功效。不管使用哪种方式,自动侦测得到的参数都一样,使用双摄像头的成像会稍微亮一点点,等效大概0.3EV的补偿量。除此之外,双摄像头的成像细节并没有更多,色彩也没有更鲜艳。

  模拟专业器材的浅景深效果也是双摄像头的卖点之一。华为称华为P9采用了双图像处理器[ISP]来提升处理效果,其中一颗就是“全球第一款景深ISP”,然而出来的效果和荣耀6 Plus一样惨烈。没有实用价值,这又是一次创新失败让消费者埋单的例子。有些对此功能赞誉有加,这实在太水了。

  根本就不存在成熟的双摄像头配合机制,华为用于实现PPT上效果的算法目前只存在于工程师的脑洞里。

  华为P9镜头等效焦距27毫米,而通常是28-35毫米的区段。更广的视野会带来设计上的麻烦,但华为P9镜头表现得还不错,边缘劣化控制得比较理想,劣化程度在可接受范围内。华为P9机内后期有明显的锐化处理,使得成像偏硬,也妨碍了对光学素质的判断。色散、暗角问题处理得恰当,这应该是软硬件结合的功劳。

  华为P9的在强逆光的时候会产生轻度的放射性,某些角度会出现镜片内反射导致的鬼影。侧逆强光时可能出现雾化导致的对比度下降,这属于正常现象,也是手机摄像头常见的问题。华为P9遇到这类问题时,比较容易回避,适当调整一下角度即可。

  华为P9的镜头的光学素质符合当前中高端手机摄像头应有水平,但也没有因为LEICA加成而额外优秀。

  华为P9具有三种对焦模式,分别为激光对焦、深度对焦和对比度对焦。激光对焦并不多见,它采用激光距离器来测距,然后实现快速确定焦点,这种对焦方式适合短距离,对改善微距拍摄有良好的效果;深度对焦应该指的是双摄像头根据夹角大小来测距的方式,具体工作流程,华为并没有公布;而对比度对焦即我们常说的反差式对焦,也是手机上最为常见的对焦模式。系统根据实际情况实现对焦方式的组合,这也是华为说的混合对焦技术。

  华为P9的对焦速度比起iPhone 6s、三星Galaxy S7这样的机型差距明显,比起大部分具有相位对焦模式的手机,也并没优势,但华为P9的对焦速度可以接受,因为当前手机的对焦速度已经比早年进步太多。预对焦也比以前好很多,现在大部分手机都能做到及时的根据场景变化启动自动对焦,华为P9在预对焦方面的表现也不赖。华为P9的问题在于,在按下快门之后,会有延时,延时有时可能长达半秒至一秒,这个延时会导致一些问题,例如拍蜜蜂,屏幕上看到已经对好焦,按下快门的时间也合适,但蜜蜂飞走了。因为这个问题,导致华为P9的对焦体验并不理想,拍成功,运气很重要。

  华为P9默认全局测光,测光略偏激进,但还处于合理范畴内,这种测光可以应付大部分场景,强光下的某些白色物体可能溢出,这也属于正常情况,不过现在的流行趋势是自动识别场景并进行测光优化,华为可以在这方面再加油。华为P9触摸屏幕后会设置焦点并启动点测光联动,灵敏度较高,容易大幅的改变测光结果,好处是创作空间大,坏处是菜鸟难以掌握。长按屏幕可以剥离出的测光点,这样测光会更方便。在Pro模式下,可以提供正负4EV的补偿范围,步进范围0.3EV,这很够用了。

  

关键词:华为p9评测
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