iPhone 6s的A9处理器应该是怎样的？

2015-10-23蓝色

个人电脑 2015年10期

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虽然捧苹果iPhone手机已经没什么新意，但苹果一家能对抗整个安卓阵营的背后也是有强大支撑的，他们被公认为是唯一一家能掌控整个生态链的公司，因为苹果一只手控制了iOS软件系统，另一只手控制着A系处理器，一软一硬都是这个生态链的核心所在。

据说我们的世界被三个苹果改变了，第一颗苹果诱惑了亚当、夏娃，第二颗苹果砸在了牛顿头上，第三颗苹果被乔帮主咬了一口，成就了现在的苹果帝国。如此夸张的说法显然经不住科学精神的推敲，不过你也不得不承认苹果是一家非常非常成功的商业公司——就跟格力广告一样，苹果是掌握了核心科技的，iPhone、iPad、Apple Watch以及Apple TV等产品都用上了自家的A系处理器。

说到处理器，苹果每年的发布会上都会随iPhone、iPad等产品升级带来全新的处理器，今年9月最新面市的iPhone 6s以及6s Plus不出意外就会用上最新的A9处理器，基于最新的FinFET工艺生产，并将会继续提升CPU、GPU性能，传闻中新款Apple TV甚至会具备主机级的性能，非常令人期待。

苹果的A9处理器到底应该怎样？官方没公布之前大家都只能猜测，不过我们可以从苹果近年来推出的历代处理器中管中窥豹，看看苹果的处理器是如何进步的，在安卓阵营处理器核心数不断向4核、8核甚至10核疯狂升级的过程中，苹果又是如何“淡定”地继续双核路线的。

苹果多年前还是ARM的原始股东了，现在则是ARM的合作伙伴，而且是架构授权合作，苹果可以自己设计兼容ARM ISA指令集的处理器架构。

不过说到处理器历史，苹果推出的前三代iPhone手机时使用的处理器并不是他们自己开发的，而是三星操刀的，真正属于苹果、并且有了Ax这个命名的是从iPhone 4开始的A4处理器，发布于2010年，还被苹果用在了iPad上。

其实说起来，苹果推出自家处理器的过程也不是一蹴而就的，在此之前苹果也做了很多准备工作，除了积极获得ARM公司的股权，苹果当初也收购了不少ARM处理器设计公司，包括PA Semi、Intrinsity等等，也挖过不少技术人才，Jim Keller早年间是AMD公司K7、K8架构的设计师，在PA Semi时因为收购而进入苹果，参与过苹果A4、A5等多款处理器的研发，2012年又回到了AMD公司，现在负责AMD公司重中之重的Zen架构处理器开发。

既然A4是苹果A系列处理器的真正起点，那么我们就从A4开始看下苹果这几年来都出过哪些A系处理器。

苹果A4：A系处理器的奠基人

iPhone 4被认为是iPhone系列手机的经典之一，它所用的A4处理器其实也很经典，苹果首次在这款处理器上用了Ax的命名。它使用的是单核Cortex-A8架构，但并非ARM标准版，据说是经过了Intrinsity和三星修改，L2缓存从iPhone 3GS处理器上的256KB增加到了512KB，使用三星45nm工艺制造，核心面积53mm？。

除了L2缓存之外，A4相对前代其实只是小改款，CPU最高频率提升到了1GHz，GPU频率提升到了250MHz，内存规格则没有变化。即便如此，A4的性能还是比前代有明显优势的，除了iPhone 4，苹果也开始在iPad平板中使用这款处理器。

苹果A5：单核变双核，制程工艺交替

iPhone 4之后苹果推出的手机是iPhone 4s而非iPhone 5，所用的处理器升级到了A5，最大的变化是苹果开始支持双核，使用的是自己修改的Cortex-A9核心，因为双核的缘故，L2缓存也加倍到了1MB，并开始支持LPDDR2内存，而且总容量也从之前的256MB提升到了512MB，整合的GPU也是新一代的PowerVR SGX543MP2双核。

整个A5处理器实际上出了三款不同的型号，首款用的还是45nm工艺，所以核心面积达到了122mm？，期间苹果在iPad 2某款型号上低调升级了32nm HKMG工艺，核心面积降低到了69.6mm？，Apple TV上用的是单核版A5，核心面积只有37.8mm？了。

苹果A5X：iPad开辟独立处理器产品线

整个A5时代说起来其实是有4款处理器的，因为2012年苹果发布的iPad 3不仅用上了New iPad这样奇葩的名字，而且一举把分辨率提升到了2048x1536，足足是原来的四倍，分辨率的提升对GPU性能要求更高了，所以苹果开始为iPad平板开辟了独立的处理器产品线，iPad 3用的就是A5X处理器。

与A5相比，A5X依然是双核A9架构的CPU核心，但GPU核心从PowerVR SGX543MP2翻倍到PowerVR SGX543MP4，同时内存从双通道提升到四通道，带宽加倍，不过因为45nm工艺的问题，A5X的核心面积也达到了165mm？，这是苹果历年来核心面积最大的A系处理器了，现在也没有超越的。

苹果A6：自己开发CPU架构

转眼间这又到了iPhone 5了，手机方面是首次升级了4寸屏幕和1136x640分辨率，分辨率的提高对系统性能的要求也更大了，所以A6在性能上有大幅加强，首先是苹果从A6开始使用自己开发的Swift CPU架构，不像之前那样基于ARM的Cortex-A9架构修改，它既不是A9也不是A15。

此外，A6处理器的频率相比之前有了明显提升，达到了1.3GHz，整合的GPU核心为PowerVR SGX543MP3，运行频率也提升到了266MHz，使用三星的32nm HKMG工艺制造。

苹果A6X：GPU继续堆料

同代的iPad 4平板这次继续使用了增强版的A6X处理器，CPU还是双核Swift架构，不过频率略微提升到1.4GHz，GPU继续暴力堆上了PowerVR SGX554MP4，内存还是四通道LPDDR2-1066，核心面积也达到了123mm？。

苹果A7：首款64位移动芯片，iPhone、iPad再次统一

随着苹果对自主CPU架构的得心应手，iPhone 5s上所用的A7处理器升级到了双核Cyclone架构，但它这次使用的是ARMv8指令集，这是智能手机上首次应用64位指令集，与之配套的iOS 7系统也是64位的，苹果2013年引领的64位潮流让安卓阵营追了一年才赶上。

此外，苹果这次在iPhone及iPad产品线都使用了A7处理器，并没有推A7X处理器，因为苹果表示A7处理器的性能太好了，足够应付iPad平板需要。苹果的底气来源还有A7的秘密武器——苹果这次没有推出四通道的增强版处理器也有A7加入4MB L3缓存的因素，这在移动处理器中还是独一份。

64位ARM架构以及PowerVR G6430四核GPU还有4MB的L3缓存也让A7的核心面积也达到了102mm？，这是iPhone手机处理器中核心面积最大的一款。

苹果A8：恐怖的20亿晶体管，但核心更小了

去年推出的iPhone 6、iPhone 6 Plus迎合了市场对大屏的需要，与之相配的处理器是20nm工艺的A8，它使用的是改进版双核Cyclone架构，频率1.4GHz，GPU则是PowerVR GX6450四核，频率450MHz，内存还是前代的64bit位宽LPDDR3-1600，不过A8处理器的晶体管数量达到了20亿个，是A7的两倍，而核心面积从A7的102mm？降低到了89mm？，这还要归功于TSMC的20nm工艺。

苹果A8X：首尝三核CPU

苹果的A7处理器可以同时用在iPhone及iPad上，不过到了A8时代，苹果在iPad Air上又用回了增强版的A8X处理器，而且改动还不小，因为A8X是苹果首次尝试3核心，GPU也从之前的4核G6450变成了8核的G6850，依然是暴力堆料的感觉，当然带来的效果也是简单粗暴的，iPad Air 2平板的性能继续傲视群雄。

苹果的A9处理器还有大升级吗？

与安卓阵营的处理器厂商相比，苹果的A系处理器看起来进步很慢，别人家的手机都开始上8核甚至10核处理器了，苹果的iPhone依然是双核处理器。但在这背后，苹果的A系处理器实则有着自己稳健的升级步骤，看起来进步不大，但很多优势是高通、联发科等厂商追不上的，或者无法跟进的。

相对来说，苹果在CPU核心数量的提升上较为保守，不过苹果的A系处理器单核性能一直是标杆性的，而且还要考虑到苹果往往是在频率只有1.3-1.4GHz下达到这个水平的，骁龙、联发科的处理器核心频率往往都都在2GHz甚至2.5GHz。

可以说，除了在多核性能上苹果A系处理器跑不过高通、联发科等厂商之外，A系处理器在架构设计、GPU性能、制程工艺等方面往往是领先其他厂商的，2013年苹果A7开移动处理器64位先河，而安卓厂商直到去年下半年才开始用上Cortex-A53这种入门级64位核心处理器。此外，4MB L3缓存这种奢侈的设计更是其他厂商不敢轻易尝试的，毕竟这会增加设计难度，提升成本。

当然了，我们也要公平地说下苹果能任性设计自家的A系处理器是因为他们不需要考虑外需，而且苹果做的只是应用处理器，没有基带，联发科、高通则不同，他们要对外出售产品，需要考虑成本和竞争力，还有基带也要占用很大一部分SoC核心面积。

至于最新发布的iPhone 6s、iPhone 6s Plus的A9处理器，我们现在所知的是它会使用FinFET工艺，三星的14nm及TSMC的16nm都有可能代工（或者二者分配不同比例），有消息称A9处理器核心面积只有85mm？，比A8还要更小。

另外，苹果的处理器一直使用PoP封装，所以A9处理器还会封装系统内存，今年iPhone 6s上2GB内存基本上可以确定了，而且是功耗更低的LPDDR4，那么A9+2GB内存的组合肯定又要让安卓厂商的旗舰机忙一阵子了。