曦力是否够“犀利”联发科Helio X20/X25解析

徐燕

随着魅族Pro6、乐2/乐2 Pro等新品的上市，智能手机领域终于迎来了十核“普及风暴”。

作为发动此次“核（芯数量）战争”的始作俑者，联发科曦力家族的新成员是否足够犀利呢？

越发激烈的“核战争”

智能手机领域的“核战争”最早可以追溯到2011年。当年，随着高通MSM8x60处理器（准确来讲移动处理器就是一套完整的SoC片上系统）的量产，智能手机在核芯数量上终于赶上了PC的脚步（图1）;一年之后（2012年），NVIDIA携Tegra 3之威，为智能手机推开了四核时代的大门（图2）;又过了一年（2013年），三星带来了全球首款“4+4”八核处理器Exynos 5410，将“核战争”推向了高潮。

在国内知名度最高的MSM8260双核处理器

随后的两年时间里，移动（手机）处理器在核芯数量上一直都没能突破八核的“封锁”，只是通过升级Cortex架构（如从A15一路进化为A57、A72）、big.LITTLE技术的改进等方面实现了性能的革新。终于，随着魅族Pro6的发布（图3），智能手机正式掀开了十核时代的序幕。作为发动十核“核战争”的始作俑者，联发科首批十核处理器Helio X20/X25自然广受关注。那么，Helio X20/X25能否凭借核芯数量上的优势与骁龙820等旗舰处理器进行平等的竞争呢？

“异构”与“同构”的多核之争

在八核时代，移动处理器普遍采取“异构多核”与“同构多核”两种手段搭建起八核平台，其中“异构多核”是最主流的表现形态。以华为Mate8所搭载的麒麟950为例，它就采用了典型的四核Cortex-A72+四核Cortex-A53的组合，也就是我们常说的big.LITTLE（大小核）架构（图4），Cortex-A72用于游戏等高负载环境，Cortex-A53用于上网音乐等低负载环境，在必要的时候二者可以携手作战实现“八核全开”（图5）。

“同构多核”则有两种表现形态。其一是以联发科Helio P10（又称MT6755）、高通骁龙615/616为代表的八核处理器，它们都采用了高主频四核Cortex-A53+低主频四核Cortex-A53的组合，这种结构也能被归类为big.LITTLE架构，二者可以独立运行，也能携手作战;其二是以Helio X10和骁龙617为代表的八核处理器（图6），它直接采用了相同的八核Cortex-A53（又称“平行八核架构”），可根据实际负载情况自动开启/关闭多余的核芯实现高性能和省电的目的。

问题来了，联发科Helio X20/X25拥有十个核芯，如果参考上面的案例，难道它们要采用奇葩的“五核+五核”组合？或是改用“平行十核架构”？

“三丛集”成就十核之路

在处理器的历史上，除了AMD在PC领域推出过奇葩的三核Phenom处理器外，无论是PC还是移动领域的处理器都遵循着偶数多核的策略。联发科自然不愿意当奇葩，所以它通过独特的“三丛集”架构，实现了Helio X20/X25的十核之梦。

我们可以将big.LITTLE理解为“双丛集”架构，它拥有一大一小两个丛集核心群，从而兼顾了性能和省电的目的。而联发科Helio X20/X25所谓的“三丛集”架构，就是在big.LITTLE的“大核”和“小核”的基础上添加了“中核”的概念，通过三个丛集核心群构成了十个运算核芯（图7）。

具体来说，Helio X20/X25是由双核Cortex-A72（大核）+四核高主频Cortex-A53（中核）+四核低主频Cortex-A53（小核）组成，2+4+4刚好等于10。那么，有了Helio X20/X25这种“三丛集”十核处理器的先例，未来是否会出现“四丛集”甚至“五丛集”的概念呢？

这个答案受制于当前处理器生产工艺、设计成本等多个因素的限制，至少在7nm工艺出现之前，“三丛集”无论是成本还是实际效果都要比“四丛集”更合理。我们可以将“丛集”理解为汽车的挡位（图8），丛集越多档位越多。在汽车领域，发动机从二挡挂到三挡再到四挡，并非为了加大马力，而是为了控制功耗。联发科提出“三丛集”概念本质的出发点也是提供足够强大性能的同时尽可能降低功耗，延长智能手机的续航时间。

CorePilot 3.0技术充当“调控员”

对移动处理器而言，像Cortex-A72/A53这种大核的功耗永远都比以Cortex-A53为代表的中核和小核大，哪怕通过大幅降频也无法解决这一问题。因此，如何让Helio X20/X25完美地协调管理大、中、小核芯的开与关或协同作战就显得尤为重要了。为此，联发科为Helio X20/X25准备了新一代的CorePilot 3.0（异构多处理技术）进行实时的调控。

我们可以将CorePilot 3.0理解为永远不会休息的“调控员”，当你按下手机电源键实现开机后，它就会隐藏在系统和硬件底层的幕后，对“三丛集”里的十个核芯进行7×24小时的全方位监控和调度。

简单来说，CorePilot 3.0可以对当前运行的APP（程序）进行分析，计算流畅运行该APP时所需要耗费的运算资源，再根据这个需求调度相应的核芯搞定这个APP。而CorePilot 3.0的特色在于，它可以指挥不同“丛集”的核芯自由组合，可以实现一大一小（图9）、两中三小等核芯的搭配方案（图10）。如运行类似安兔兔等跑分APP时会让两个大核和四个中核火力全开获得最佳的成绩;运行极品飞车等游戏APP时调用一个大核和两个中核搭配使用;运行微信游戏时关闭大核，只使用四个中核;上网看在线视频时选用三个中核和四个小核，以此类推。

总之，这种根据当前系统的负载情况而选择不同核芯搭配的方式，可以很好地协调整个SOC的功耗和发热，让你既能感觉运行很流畅，也不用担心会耗费多余的电力（图11）。最关键的是，这些核芯的调度都是无缝切换，在不知不觉间就已完成工作。

得益于Helio X25集成的协处理器，魅族Pro6的Sensor Hub技术再度回归

协处理器解决传感器耗电问题

苹果在iPhone 5s发布时首次提出了“运动处理器”概念，这颗超低功耗的芯片用于语音唤醒，对计步器、陀螺仪等传感器收集回的数据进行再加工等任务。高通骁龙处理器集成的Hexagon DSP、海思麒麟950集成的智能感知处理器i5，它们的功能和苹果提到的“运动处理器”相同，其本质就是所谓的“协处理器”。

早前联发科多少有些“看不起”协处理器。以魅族为例，在魅族MX3时代曾以配备Sensor Hub协处理器为主打卖点之一，而随后的MX4却取消了协处理器设计。当时业内流传的理由是这样的：“魅族MX4搭载的联发科MT6595处理器拥有惊人的单核心频率控制能力，当手机进入深度待机时可关闭CPU的七个核芯，仅保留一个核芯以极低的频率运行，此时的功耗与单个协处理器相差无几。”

随着协处理器技术的不断革新，依靠CPU“模拟”协处理器的形式已经渐渐显露出了疲态：耗电量与独立协处理器之间的差距越来越大。随着智能手机内集成了更多传感器，以及更多APP需要调取传感器收集相关数据的大环境下，协处理器的功效已不容忽视。

于是，联发科改变了对协处理器的态度，并在Helio X20/X25身上整合了ARM Cortex-M4架构的协处理器芯片。从此，在搭载Helio X20/X25处理器的手机上，我们可以淡定地始终开启计步器、GPS等功能模块，而不必担心它们在运行期间会明显增加对电量的消耗了（图12）。

进一步提升“视像”竞争力

为了提升Helio X20/X25的实际体验，联发科还在它们身上整合了新一代Imagiq图像信号处理器（ISP）。这颗独立的ISP可以极大地提升拍摄体验，具体表现在它正式加入了对黑白+彩色双摄像头技术的支持，并支持混合式自动对焦技术、支持硬件级的电子防抖技术、支持类似iPhone 6s超慢镜拍摄的功能。

此外，Helio X20/X25还支持一项名为“MiraVision”的技术。该技术可以识别并屏蔽屏幕内显示的蓝光，实现类似“护眼模式”的显示功能（图13）;可以根据光线感应器收集环境的真实光线，实时调整屏幕色彩和亮度，让屏幕显示的画面与周围环境更接近;对VR进行了优化，支持120FPS VR技术，在搭配指定硬件（刷新率足够高的屏幕）的情况下可大幅降低眩晕感。

至此，昔日那些配备双摄像头、系统自带护眼模式等特色功能再也不是搭载高通骁龙等其他品牌处理器手机的专利，Helio X20/X25同样也能搞定。

可勉强列入“第一梯队”的性能

有关Helio X20/X25的功能特色我们已经有所了解，不过相信各位读者更关心的还是它真实的性能表现是否足够强大，与其他旗舰级移动处理器之间的距离差异。

首先，我们来回顾一下Helio X20/X25与联发科其他中高端处理器的规格差异（表1）。Helio X20/X25采用了联发科所能争取到的最先进的生产工艺：20nm HKMG，解决了更多核芯的设计难题与发热/功耗压力。此外，Helio X20/X25还集成了ARM最新的旗舰级Mail-T880系列GPU，并支持全网通和eMMC 5.1存储介质，顺序读取速度可以突破200MB/s大关。

表2是联发科Helio X20/X25与其他旗舰级移动处理器之间的性能对比。通过分析可见，Helio X25凭借更高的主频优势，性能略强于Helio X20，和麒麟950/955处于伯仲之间。受制于Mail-T880MP4 GPU，Helio X20/X25的游戏性能与三星Exynos 8890和高通骁龙820差距非常明显。

原因很简单，联发科对Helio X20/X25的设计还是相对保守，为了在性能和功耗发热之间取得平衡，只给集成的ARM Mali-T880GPU准备了4个计算核心，即Mali-T880MP4。而Exynos 8890的GPU虽然也是ARM Mali-T880，但三星却为其提供了12个计算核心，达到了Mali-T880MP12，游戏性能自然可以2倍～2.5倍于Helio X20/X25了。

总之，联发科Helio X20/X25凭借更多的核芯，在CPU多核运算性能方面属于绝对的旗舰级，而游戏性能却要逊色很多，大致相当于高通骁龙805的水平。将二者综合在一起，让Helio X20/X25可“勉强”列入移动处理器的“第一梯队”阵营之中。

之所以用了“勉强”两个字，是因为Helio X20/X25还缺少真正顶级处理器所应具备的一些潜质。比如，它最大只支持4GB LPDDR3内存，在很多内置6GB LPDDR4内存的旗舰（骁龙820方案）面前感觉“压力山大”;再者说，它不支持UFS技术，而eMMC 5.1和UFS 2.1之间的读写速度差距还是比较明显的，这也是魅族Pro6为什么要从UFS 2.0退化到eMMC 5.1的根本原因。

小 结

虽然Helio X20/X25距离真正的顶级还有一步之遥，但它却是真正意义上的“亲民旗舰”。以乐2、乐2 Pro手机为代表的新品已经将Helio X20/X25拽进了1099元和1499元（图14）。反观其他旗舰级处理器，搭载骁龙820的手机最低也要1999元，独享Exynos 8890的三星S7更是接近5000元……用对方1/3～1/2的价格享受对方80%的性能和功能，这正是Helio X20/X25的核心竞争力所在。