64位快两倍 苹果iPhone 5s A7芯片解读

　　iPhone5S上的Frax应用程序90%的性能提升说明了苹果A7芯片并不是营销噱头。因为有64位的设计，这些优点都显得并不突出。

　　苹果的A7芯片是否如发布新iPhone5S时所承诺的那样在处理数据和图形时速度要快两倍呢?至少对于BenWeiss而言，答案是肯定的。他的应用程序(简称App)非常适合利用新处理器的这些特点。

　　Weiss表示，该App是Iter9的新Frax应用程序，通过在CPU和GPU上执行数学计算来产生大量详细的分形图像。iPhone5S的速度得到了极大的提升，尤其是在一次一个像素这样辛苦地计算纷繁迷幻的图像时明显有更快的渲染时间。

　　Weiss称，Frax目前是32位的App，它在搭载A7的iPhone5S上的运行速度比在搭载A6的iPhone5上的速度要快50%。紧接着第二个速度提升是：Frax在第一个64位版本的iPhone5S的运行速度要比在32位版本的速度快25%。总的来说，这意味着64位的App在iPhone5S上的运行速度比32位版本的iPhone5快了近90%。

　　他补充道：“新品发布后不久，我们就会有这样的准备。这样iPhone5S用户就可以充分利用64位版本。他还期望通过软件优化来进一步提升性能。”

　　真实世界科技的首要分析师DavidKanter表示，尽管其他开发人员可能不会期望有相同的速度提升。分形图像的计算可增加处理器的负担，这也恰好是它超前高效处理的工作，并没有主流软件中常出现的时断时续。

　　Kanter称：“分形化是最好的一种工作量。无论他们看到的是哪一种加速都有可能是最好的情况。”

　　当苹果在发布更好性能的A7芯片时，苹果并不清楚它正在使用的是哪一种速度测试及其结果有多么的普遍。但是，有一件事情是肯定的：即使没有涉及任何诡计，衡量实际性能的基准也总是不完善的。

　　速度测试允许人们在不同的硬件、操作系统和配置等方面进行软件性能的比较。然而，人们很难找到能直接预测大量各种类型的实际应用程序的衡量基准。不同的软件强调计算性能的不同方面，如内存访问、图像操作、运行单一的步骤序列、可以在多个处理器内核中运行多个序列等等。

　　64位提升?不会

　　有一些点却是很清楚的。在Frax的例子中，前些时被芯片制造商及竞争对手的高通公司高管嘲笑为骗人的玩意的A7芯片的64位本质上并不能促进如今性能的提升。64位芯片支持超过4G的内存，iOS设备尚未受到该限制，但是64位的设计带来了很多能提升其性能的其他方面的改进。

　　相反，Frax的提升主要有两个变化。一个是A7有大量被称之为寄存器的存储槽。二是它实际上可以在存储有浮点格式的数字方面执行更快速度的高精度计算。Weiss表示，

　　64位版本的速度要快得多主要有两个原因。其一，CPU上硬件寄存器的数量增加了一倍，从16到32。Frax有一些相当复杂的内部回路，它一次可以追踪超过16个数字，这就意味着有些数值可以在寄存器和存储器之间不断地来回移动以腾出空间。但是，32个寄存器有我们所需的足够空间，所以代码可以更有效地运行。

　　其二，64位芯片可以并行执行两个双精度运算，而以前的芯片只能一次执行一个。这需要特殊的编码，而理论上它可以导致速度增加一倍。

　　尽管与64位芯片本身没有关系，但是这些两个双精度运算的SIMD(singleinstruction,multipledata单指令多数据)指令被认为是整体64位设计变化的一部分。

　　他还表示，A7使用的ARMv8芯片架构提升了Frax。因为它可以一步到位、而不是分两步来执行一个乘法和加法组合。

　　真实世界科技的Kanter还指出A7对更广泛的各种软件有益的其他优势。那就是：当需要芯片从某设备的主存储器或高速缓存存储器中检索数据时，它拥有更好的性能。具体来说，该芯片能更快地从其二级缓存中检索数据(二级缓存是处理器查找数据的首要位置)，这即意味着该芯片浪费更少的查找时间。

　　Kanter称：“A7有一些与处理器内核无关的非常大的改善。特别是它们的缓存速度更快。内存宽带速度快了2倍左右，而二级缓存是以前延迟的一半左右。

　　为64位芯片改进软件

　　Weiss称，尽管他的软件由于PC产业的过渡问题大部分已经被编写为独立的32位和64位，但是创建64位版本仍是“出奇的容易”。

　　他还讲道：“我们的代码库约有10万行，而我只花了大约一个小时就解决了编译的问题。在这之后它第一次运行得就很完美。几年前已经经历过台式机的过渡，我的代码就是在这种预期中写成的。”

　　因为处理器设计师们十年前就遭遇了时钟速度的热门问题，所以芯片制造商们开始推出可以同时执行多个操作序列的多核处理器。他们的想法是，如果你不能使时钟运行的速度更快，那么你可以把它分成多个并行任务来做更多的工作。

　　然而，不幸的是，很多软件被编写在一个单一操作序列中运行。多核芯片能够帮助处理多个任务、存储文件、分成??独立部分的计算。图形任务很容易被划分在多核中，这就是为什么图形芯片被迅速推入多核领域的原因。

　　苹果坚定不移地坚持了双核处理器，而一些安卓竞争对手已经构建了四核、甚至是八核设备。不过，Frax是这些实际上可以使用多核的App之一。幸运的是，对Iter9而言，它也有使用图形处理单元(graphicsprocessingunit,GPU)的处理能力。Weiss表示：

　　Frax充分运用了CPU和GPU，也尽可能地吸收更多可用的处理能力。我们在早期的芯片上已经看到内核数量近线性的增加，因此我们预计Frax在四核芯片上的运行速度会比在双核芯片上要快近2倍。GPU就是像这样具有内在的可拓展性，在iPhone5S上的这一个简直就是怪物!iPhone5S上的GPU运行速度比iPhone4上的要快20倍左右。

　　即使64位架构没有性能上的提升或短期的关键需求，苹果现在做出此举也是有原因的。也许，最值得注意的是随着设计而来改进后的编程特征。

　　Kanter称，其他原因可能是苹果想要先关住软件，然后关注硬件。使用所有4GB内存容量也有一些限制，虽然说原则上32位的设计是可能的。这就有可能推动公司向64位的转变，就算你只想使用2GB或3GB内存。最后，苹果可能想要先完成该架构的转变，然后才考虑扩大其包括三星和台积电在内的生产供应商。

　　因此，64位的举动是有实际原因的。Frax可以证明，A7并不是营销噱头。