A12X和驍龍855這麼強 ARM真的可以取代X86嗎？

科技 02-23

隨著蘋果新一代iPad Pro、華為Mate 20、小米9（包括聯想Z5 Pro GT）和三星Galaxy S10（歐版和韓版）的上市，A12X仿生晶元、麒麟980、驍龍855和Exynos 9820這些頂級ARM架構處理器（準確來說是SoC）正式亮相。

從性能的層面來看，上述晶元中蘋果A12X仿生晶元是智能手機領域的最強之芯，哪怕是剛剛量產的驍龍855也難掩它的鋒芒，其性能更是直接威脅到了X86架構處理器的程度。

那麼，越來越強的ARM處理器，它們有可能取代X86處理器的地位嗎？

來自iPad的衝擊

A12X的強還是有原因的。

手機的輕巧形態，註定其與PC是兩條難以交集的平行線，所以哪怕手機性能再強，也難以撼動PC在涉及「生產力」的計算領域的霸主地位。

然而，以iPad Pro為代表的專業平板電腦，卻憑藉足夠大的視野、更精準的觸控（感壓筆）、更持久的續航、更便攜的尺寸、與專業鍵盤套結合就是筆記本形態等特性，如果再加上足以趕超X86處理器的性能，就足以威脅到以輕薄本和二合一設備為代表的PC設備了。

平板電腦碩大的機身，散熱環境比手機好了很多，所以可以賦予SoC更高頻率和規格

因此，當蘋果發布武裝了A12X仿生晶元的新一代iPad Pro，並表示這顆晶元「超越了目前92%便攜PC的處理器性能」時，整個業界一片嘩然——平板電腦（ARM處理器）全面取代攜帶型PC（X86處理器）的時代難道就要從它開始？！

為此，ARM能否扳倒X86，從A12X仿生晶元身上也許就能找到答案。

大家還記得新一代iPhone搭載的A12仿生晶元嗎？

A12仿生是一顆由2個性能核心和4個節能核心組成的6核SoC，內部還集成了4核GPU和獨立的神經網路單元。作為它的繼任者，A12X升級為8核SoC（4個性能核心 4個節能核心），GPU也同時升級為7核，晶體管數量從A12的69億顆提升到了整整100億顆！作為對比，麒麟980和驍龍855的晶體管數量分別是69億和60億左右。

在GeekBench 4.3的跑分資料庫中，蘋果A12X仿生晶元的單核/多核性能分別達到了5000和18000左右。

作為對比，英特爾針對遊戲本定製的第八代酷睿i5-8300H則只有4300和13500左右的成績。要知道，A12X仿生晶元全速運行時的TDP功耗應該只在10W上下，而酷睿i5-8300H卻是一顆有著45W TDP的處理器！

一顆平板電腦專用的「芯臟」，跳動得竟然比碩大遊戲本的「芯臟」還要有力，怪不得無數網友紛紛感嘆「要變天了」。

一些基本的概念

在討論ARM是否有望取代X86前，我們需要掌握一些最基本的技術術語。

ARM

ARM既是一家公司，同時也代表一種處理器專用的指令集和架構。ARM自己不生產晶元，但會將研發的指令集和公版架構授權給其他晶元商（如蘋果、高通、三星、華為海思、聯發科）完成從半導體晶元設計、生產到銷售的其他流程，並通過授權費和提成實現盈利。

自研（定製化）

如果晶元商只憑藉ARM的指令集授權，並在此基礎上研發晶元，則可被歸類到「自研」（或定製化）。比如驍龍820、三星貓鼬核心、蘋果從A5往後的SoC（處理器平台）就都採用了在ARM指令集的基礎上自研CPU架構。

原生架構

ARM每隔一個時期都會發布新一代公版CPU/GPU架構，比如Cortex-A76、Cortex-A55和Mali-G76 GPU。如果晶元商旗下的SoC直接採用了公版架構，那我們就能將其視為採用了原生ARM架構的晶元。

魔改（半定製化）

晶元商在拿到ARM公版CPU架構後，可以對其進行一定程度的改造，從而實現更高性能、更多功能或更低功耗，而此類SoC就屬於「魔改」，也就是半定製化的晶元，比如高通驍龍835、636、660、710和845所用的「Kryo」核心就都是基於公版Cortex-A架構半定製化而來。

RISC

RISC即「精簡指令集」，所有基於ARM指令集自研或ARM公版/魔改架構設計的SoC，都屬於RISC陣營的成員。

X86

X86是和ARM同級別的處理器架構，英特爾和AMD旗下的桌面/移動處理器，全部都是基於X86架構設計的晶元。

CISC

CISC即「複雜指令集」，所有基於X86架構設計的處理器（也包括SoC），比如我們熟悉的酷睿、奔騰、賽揚、Atom、銳龍、羿龍、速龍都屬於CISC陣營。

SoC

SoC指的是在單個晶元上集成一個完整的系統，SoC除了CPU和GPU以外，還集成了包括ISP、DSP、Modem（基帶或數據機）、射頻相關的一系列晶元和電路的有機整體。一般我們會將手機/平板、超極本筆記本的「芯臟」稱為SoC（或處理器平台），而遊戲本和台式機的「芯臟」則可稱為處理器。SoC中必然包含處理器，但處理器卻並不一定是SoC。

總之，iPad Pro所搭載的A12X仿生晶元是最強的ARM架構代表，而它所要挑戰的則是X86架構的權威。

換句話說，平板電腦和攜帶型PC之間的競爭，說白了就是RISC精簡指令集和CISC複雜指令集的較量。

並不對等的較量

雖然A12X仿生晶元看似有著超越酷睿i5的性能，但這並不代表前者可以取代後者，因為兩顆晶元背後的RISC和CISC指令集之間的較量並不對等。

架構之間的兼容難題

CPU之所以能完成各種計算任務，就是因為它可以「正常工作」（執行能力）、能「聽懂人話」（依靠指令集）、有足夠的「統籌能力」（調節任務前後順序的邏輯能力），當這3種天賦技能集於一身後就成為了我們常說的「架構」。

問題來了，不同的架構之間，執行效率有高有低、命令描述的語種存在差異、你也不能指望大家都有相同的邏輯思維能力。

典型的ARM架構圖

以上，就導致了不同架構之間的互不兼容——你給專門修自行車的老師傅一套維修飛機的操作指南，後者自然會呈現出一臉懵逼的表情了。

典型的X86平台架構圖

因此，ARM和X86架構之間，先天就存在互不兼容的問題。

RISC和CISC的先天差異

ARM和X86架構最本質的差異，就是採用了不同的指令集。而RISC和CISC指令集之間，由於設計出發點的不同，二者在邏輯思維和執行能力上也存在極大的差異。

下面，我們就以讓RISC和CISC分別執行「清潔地面」的命令為例，看看它們是如何處理的吧。

邏輯上，「清潔地面」的大概思路是先拿起掃帚，掃地；拿起簸箕，用掃帚把垃圾掃進簸箕；放下掃帚和簸箕，潤濕墩布；再用墩布擦地，直至清潔地面完成。

對CISC複雜指令集而言，很容易理解「清潔地面」這套邏輯，下達「清潔地面」命令後，就能按照規則和順序，一步步自動完成。

對於RISC精簡指令集而言，它一下子可理解不了如此複雜的邏輯，必須將複雜的邏輯順序拆分，然後按照一項項簡單的命令去完成複雜的操作。

比如，想讓RISC精簡指令集完成「清潔地面」命令，就必須依次下達「拿起掃帚」、「掃地」、「拿起簸箕」、「把垃圾掃進簸箕」、「放下掃帚和簸箕」、「潤濕墩布」、「墩地」……

看起來CISC複雜指令集方便又強大？沒錯，如果要同時清潔無數房間地面，你只要對著不同的房屋說「清潔地面」、「清潔地面」、「清潔地面」……即可。

而對RISC精簡指令集，你需要對著每個房間都重複一整套複雜的命令，如果下達指令的人嘴巴不夠快（帶寬不夠大），那清潔地面的效率自然受到影響，難以和CISC複雜指令集抗衡。

但是，現實生活中，並非所有房間的地面都需要一整套的清潔流程，比如你只需要墩地一個步驟。

對RISC精簡指令集而言，你只需對著需要清潔的房間說「墩地」、「墩地」、「墩地」即可。而由於CISC複雜指令集沒有單獨的「墩地」動作，操作起來就要麻煩許多，完成相同的墩地操作會消耗更多資源，翻譯過來就是發熱更高更費電。

這就是RISC和CISC的本質區別。說不上誰好誰壞，只能說它們所擅長的領域各不相同。

以ARM架構為代表的RISC精簡指令集，最適合針對常用的命令進行優化，賦予它更簡潔和高效的執行環境，對不常用的功能則通過各種精簡指令組合起來完成。

換句話說，RISC是將複雜度交給了編譯器，犧牲了程序大小和指令帶寬，從而換取了簡單和低功耗的硬體實現。

對以X86架構為代表的CISC複雜指令集，則適合更加複雜的應用環境。

換句話說，CISC是以增加處理器本身複雜度作為代價，以犧牲功耗為代價去換取更高的性能。不過，X86架構則可通過對新型指令集的支持（如SSE4.1、AVX-512等），提高指定任務的執行效率和降低功耗。

應用環境決定未來

在過去的時間裡，ARM和X86都在想辦法滲透到對方所擅長的領域蠶食市場。

比如，英特爾曾先後推出過「Clover Trail」、「Clover Trail 」、「BayTrail-T」和「Cherry Trail-T」等Atom（凌動）平台，比如Atom Z2580、Z3480、Z3740、X5-Z8500等，它們最大的特色就是可以運行專為ARM架構定製的Android系統，後期的平台還曾主打「Windows 10 Android」雙系統，在智能手機、千元/百元平板電腦領域引起過不小的波瀾。

可惜，Atom處理器在Android系統中總存在些許兼容性問題，功耗和發熱量也難以保障。

因此，英特爾隨後不得不放棄這一產品線，致力於研發具備更高能效比的酷睿處理器，讓X86筆記本也能具備媲美ARM架構設備「全天候續航」的能力。

最近的1年里，高通也攜手微軟，推出了基於驍龍835平台的Windows 10筆記本（包括二合一），從而實現了讓ARM架構運行X86架構專屬Win32程序的夢想。

可惜，驍龍835在Windows 10系統下存在執行效率下降，不兼容64位應用，帶不動大型3D遊戲等缺陷。好消息是，2019年我們還能看到和驍龍855一脈相承的驍龍8cx，其性能和兼容性更好。

總的來說，最近幾年ARM和X86在相互試探攻勢中，誰都沒能討得便宜，畢竟X86主打的就是高性能，Atom這類超低功耗處理器先天就失去了性能優勢；ARM的天賦技能就是節能省電，想實現接近X86架構的性能，功耗也將難以節制。至少在不遠的未來，這種微妙的平衡還是很難被打破的。

但不可否認的是，新一代iPad Pro，以及其背後的iOS系統，的確已經對X86產生了嚴重的威脅。

X86在今天的繁榮，是因為過去數十年間整個世界的資源都對其進行了優化。如果未來更多的應用可以推出針對ARM架構的iOS和Android平板優化版，ARM還真的有機會贏得與超便攜PC之間的戰爭（非遊戲領域）。

不相信？那我們不妨回憶一下。以往想獲得一張美顏照片，我們需要先用手機/單反拍照，然後傳輸至PC，利用PhotoShop軟體的各種摳圖、模糊、調整曲線和渲染操，才能獲得一張滿意的美圖。

如今，手機只需打開相機APP，確保拍照模式處於「美顏狀態」，擺好POSE按下快門即可。

此外，以華為Mate 10/20，榮耀Magic2/V20/Note 10，三星Galaxy S8/S9等為代表的Android手機，還引入了類似電腦模式或DeX等功能，即通過USB Type-C介面可以和顯示器相連，輸出類似Windows 10的系統界面，結合滑鼠鍵盤可以實現類似PC的操作體驗。最關鍵的是，PC模式並不影響手機端的操作，你可以一面在電視上編輯文檔、查閱資料，而手機端還能繼續聊微信、看抖音，二者互不干擾。