超能課堂，向著AI和XR朝聖的高通驍龍845

在巴塞羅那移動通訊大會上，5G、Galaxy S9，高通驍龍845移動平台，劉海全面屏等產品、技術相繼成為本次展會的熱詞，特別是Galaxy S9，憑藉自己過硬的綜合素質重新讓人審視了Android機皇的上限，而在背後起推波助瀾作用的就是高通驍龍845移動平台。對於驍龍845，高通自己是這樣形容的：人們總說最優秀的將至未至，但我們可以保證，Qualcomm驍龍845移動平台，就是迄今為止最卓越的。在官網的介紹頁面中，高通也淡化了對性能的描述，轉而向我們介紹驍龍845的功能和特性，誠然高通意識到自己在移動處理器市場上的絕對地位不如以往穩固時，選擇在AI，XR（Extended Reality擴展現實，用高通自己的話來說就是VR+AR=XR）等其他方面保持對競爭對手的優勢，所以這期超能課堂我們就來談談高通驍龍845移動平台是如何集創新設計和強大功能於一身的。

在講解高通驍龍845對比前旗艦驍龍835做了那些地方的升級前，我們先來簡單對比兩款處理的規格：

如果只從字面上看這兩款SOC的規格的話，會發現驍龍845並不是一款「質變」的SOC，處理器還是八個核心，製程工藝也僅從10nm LPE升級到10nm LPP，DSP和ISP都是常規的升級換代，強無敵的基帶繼續傲視群雄，倒是視頻方面有不小的升級，安全性方面在生物信息識別和移動支付方面做了改進，事實真的如此？作為高通目前性能最前的移動平台，其內在的功能升級遠非那些簡單的數字所能闡述的，下面我們就來具體說說驍龍845移動平台在那些簡單數字背後蘊含了多大的能耐。

DynamIQ big.LITTLE架構處理器

上一代驍龍835的CPU內核是基於Cortex A73和A53架構自研的Kryo 280，驍龍845則對最新的Cortex A75和A55架構進行定製，高通將4個較大的核心稱為Kryo 385 Gold，4個較小的核心稱為Kryo 385 Silver。乍看之下似乎是一個普通的架構升級，但是實際意義卻並不簡單，因為高通驍龍845還是全球第一款使用DynamIQ big.LITTLE技術的處理器。

2011年ARM推出big.LITTLE技術，這項技術能將多個大核組成一個計算集群，多個小核組成另一個計算集群，它們之間通過軟體層（全局任務調度）將任務無縫調度到匹配的CPU中，多年以來處理器的架構和軟體層不斷更新迭代，然而這種大小兩個或多個CPU集群的互聯方式卻從未改變，直到DynamIQ技術的誕生。DynamIQ big.LITTLE技術允許單一計算集群上進行大小核配置，而非以往的大+大或小+小，這樣可以形成一個兼具大小核的CPU集群，雖然目前只支持單叢八核，但靈活的核心配置可以讓非常依賴單線程性能的用戶體驗提升到一個新的台階。

隨著系統緩存的加入，帶寬也實現了暴增

DynamIQ技術不僅僅提高了核心配置的靈活性，在電壓調節方面也比以往的big.LITTLE更進一步，在單個集群中可以對每一個核心進行精細的頻率、電壓控制，ARM官方聲稱可以在一定發熱量前提下最大限度提高設備的性能。另外留心觀察的話，我們還可以發現驍龍845具有2MB共享L3緩存（事實上還有3MB系統緩存），這也是DynamIQ big.LITTLE帶來的成果之一，DynamIQ big.LITTLE允許在CPU集群中配置更大的緩存空間，在集群內進行異構處理，實現數據共享的同時可以做到最低的延遲。 全新的硬體架構使不同的模塊不再獨立運作，而是通力合作，這正是異構計算的基礎——使各種引擎共同協作從而增強用戶體驗。

總結下DynamIQ big.LITTLE的引入有哪些好處：

·在終端解決方案中擴大產品差異化

·通過提升單線程性能提高用戶體驗

·通過先進的電源管理功能提高效能

回歸到參數方面，和驍龍835相比，驍龍845的四個大核心頻率更加高，達到了2.8GHz，提升了0.35GHz，另外四個小核心的頻率卻有所下降，從1.9GHz跌到1.8GHz，官方在宣傳時提到四顆大核心的性能可提高25%-30%，四顆小核心性能提升15%。如果你有看過我們的第73期超能課堂《關於高通驍龍835，這五點你有必要知道》，就會發現高通在小核心頻率上的策略越來越保守，但是這種保守是有道理的，Cortex A55是ARM目前能耗比最高的架構，通過對架構的更新微略提升性能的同時降低功耗，可以有效提升設備的續航能力。

Adreno 630 GPU

和CPU架構一同升級的還有GPU，驍龍845的GPU升級到Adreno 630，對比Adreno 540，性能提升30%，能耗比提升30%，視頻處理效率提升2.5倍。當初驍龍835最為人詬病的一點就是Adreno 540對比驍龍821的Adreno 530提升的性能幅度過小，在GPU性能上面對其他競爭對手沒任何優勢，現在驍龍845總算彌補了這個遺憾。作為視覺處理子系統，Adreno 630首次在移動晶元上提供室內空間定位（room-scale）六自由度（6DoF）和即使定位與地圖構建（SLAM）功能。Adreno 630還增加了一些新特性，包括分塊渲染（tile rendering），眼球追蹤，多視角渲染（multiView rendering），細粒度終斷（fine grain preemption）。

據高通介紹，SLAM能探測到現實世界中的物體並將其映射和呈現在虛擬世界中，讓用戶輕鬆避開它們。另一項Adreno視覺聚焦（Adreno Foveation）能將圖像渲染和眼球追蹤結合起來以感知用戶的視覺變化，將最高的圖像資源導向用戶所注視的方向，帶來最出色的視覺效果，並可以最大限度提升內存效率和電池續航能力，可以看出Adreno 630在很多方面都對XR做了特殊優化，我們也就不難理解高通將這些XR特性作為宣傳重點。

三星10nm LPP FinFET

位於韓國華城的S3生產線

在2017年4月19日，三星對外宣布他們已經通過了第二代10nm LPP（Low Power Plus） FinFET製程的認證，11月29日宣布量產10nm FinFET LPP晶元，和第一代10nm LPE（Low Power Early）工藝相比，10nm LPP在相同的晶元面積下可實現10%的性能提升或15%的功耗下降，沒過多久高通驍龍845移動平台正式發布，用的就是第二代10nm LPP工藝。實際上除了「重點照顧對象」高通外，三星自家的Exynos 9810也少不了最優待遇，在應用10nm LPP工藝之後，Exynos 9810增加了流水線級數並增大了高速緩存，讓Exynos 9810的單核性能提升了兩倍，多核性能對比前代處理器提高了約40%。理論上不談架構區別，驍龍845受益於製程優化的性能提升幅度也和三星Exynos 9810差不多。

DSP&ISP

我一直相信人工智慧可以改變歷史的進程，不然諸如NVIDIA，Intel，高通，Google等科技巨頭也不會在這片領域不斷探索。回歸正題，驍龍845的DSP型號為Hexagon 685，雖然從數字上只加了「3」（對比Hexagon 682），不過藉助增強的GPU和CPU，實現了與前代相比近三倍的AI整體性能（終端側神經網路處理）提升。Hexagon DSP的HVX（矢量擴展）功能在這其中起到了一個很重要的作用，以往VR、AR，圖像處理，視頻處理，視覺計算等任務都是由CPU或GPU來執行的，從驍龍820開始，這些任務開始提交給Hexagon DSP，釋放了CPU和GPU，提高了後兩者的效率。

高通產品高級總監Travis Lanier說過矢量計算是深度學習的基礎，AI就涉及到許多矢量運算，在如此小的晶元中完成巨量的矢量演算法其實很考驗高通的研發實力，但是高通的Hexagon 685 DSP這樣的AI晶元內置的神經處理單元包含了某些特殊的指令，可加速某些標量和矢量操作，特別是大規模運算的時候會有更明顯的效果。Hexagon 685的設計宗旨在於在每個周期內以更低的頻率實現更高的頻率，而不是簡單地通過提高基礎頻率來提高性能，這也是邁向更高能耗比很明顯的一個標誌。

驍龍845搭載的Spectra 280 ISP屬於高通第二代高性能Spectra ISP，實現了4K60幀的HDR視頻拍攝效果，其中攝像頭架構提升了色彩表現深度感知能力和處理能力，能夠捕捉高達64倍的高動態範圍色彩信息，能為設備提供Ultra HD Premiun畫質視頻拍攝和觀看，也是目前世界上首個實現10億級別色彩捕捉能力的移動平台。作為一個協處理器，第二代Spectra ISP尤其擅長處理器圖片和視頻，由此技術衍生出來的其中一個功能就是多幀降噪（MFNR），並且還實現了運動補償時間濾波（MCTF）減少時間冗餘，改進電子圖像穩定（EIS），圖像和視頻的拍攝的防抖效果會更好。全新的Spectra還集成了基於視覺差的深度感應系統，作用和人眼非常相似，能通過雙攝判斷物體的相對距離。

Quick Charge 4+

看字面意思Quick Charge 4+似乎只是一個小升級，但高通在其中額外增加了三項功能：雙路充電（需要手機廠商加入第二個電源管理IC），智能熱平衡，先進安全功能，只要在終端中加入這三項功能就可達到Quick Charge 4+的要求（理論上不需要硬性要求在設備中使用驍龍845），充電速度比目前的Quick Charge 4快15%，高通聲稱在使用了Quick Charge 4+技術後，15分鐘之內的電量可達到50%。目前支持Quick Charge 4+的設備有努比亞Z17和Razer Phone，但需要使用經過Quick Charge 4+認證的充電器才能達到Quick Charge 4+的充電效果。

X20 LTE基帶

人們常說高通的晶元就是「買基帶送處理器」，這完美了詮譯高通基帶打遍宇宙無敵手的強勢表現，驍龍845移動平台上的X20 LTE在下行鏈路中得到了進一步的加強，X20 LTE基帶峰值下載速率達到了1.2Gbps，和三星最強旗艦Exynos 9810一樣，但上傳速度卻被三星的200Mbps超越，這也怪不得高通，因為高通的X20基帶是上一年2月份發布的，迄今為止已經面世超過1年。高通這次整合到驍龍845的基帶十分強大，支持雙卡雙待雙通（DSDV），哪怕將它們的基帶放到一年後也未必會落後，升級的網路模塊最大的意義還是在於DSDV而非數據傳輸速度，很大一部分原因都是應用環境成為了瓶頸，限制了數據傳輸的速度。

安全性

在Android 6.0發布後，Android陣營大大小小各種手機都開始配備了指紋識別，到後來有了虹膜識別，語音識別和面部識別，如今高通在驍龍845移動平台中引入了全新的安全處理單元（SPU），使用專用的處理器和內存，與Android操作系統環境隔離，起到一個絕佳的安全保護功能，這個解決方案最大的好處就是能提升生物信息認證安全及用戶/應用數據密鑰管理，以加密重要信息，說通俗點就是在解鎖和移動支付方面更加安全。

總結：對比前代方方面面有提升，向著AI和XR進發

現今在各個科技公司都強調人工智慧和虛擬現實重要性的時間節點上，高通這樣的Fabless是不甘被其他公司趕上的，雖然高通曾在驍龍810上栽了跟頭，但並不妨礙高通在後繼產品上的創新。作為高通第三代AI移動平台，驍龍845引入的DynamIQ big.LITTLE技術旨在改善用戶的使用體驗，同時顯著提升性能和電池續航時間，向著人工智慧方向發展的Hexagon 685 DSP可以幫助用戶更好地處理圖片，並且用於語音識別，全新的Spectra 280 ISP和Adreno 630視覺處理子系統可顯著提升沉浸式體驗，包括直觀的交互，視覺質量和音頻質量，更快的LTE基帶、充電技術，以及不斷擴展的安全特性，從上面提到的這些技術我們也大概了解到驍龍移動平台今後的發展趨勢，將來的驍龍855還有可能會加入某些徹底提升用戶體驗的功能，當然也少不了EUV FinFET工藝的加持，說不定還會有更多的核心，在低功耗筆記本上闖出自己一片天地。

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