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64位手机值不值得买?四个问题看清64位手机的本质

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在苹果iPhone 5s的64位处理器一炮打响之后,手机似乎在一夜之间发生了大跃进。厂商们纷纷推出自家的64位手机处理器,64位手机已经不是纸面上的概念,而是能买到的实实在在的产品。爱活评测室体验过的火辣新品——中兴V5 Max/V5 S就是市面上第一批64位手机。

要知道,当年家用电脑可是花了十多年才从32位进化到64位,智能手机这才短短几年,变化就如此迅速,64位处理器对手机而言究竟有何含义?64位会快很多吗?64位手机值不值得买?本期的爱活新技术研习社,我们就以手机上的64位为话题,带你剖开现象看本质。

什么是64位?
先回答最基本的问题,什么是64位?衡量一个人的智商水平要看他的大脑,同样,判断手机是不是64位,也要看手机的“大脑”,这个大脑就是手机的CPU(中央处理器)。我们所说的64位手机,实际上是指使用了64位处理器的手机。

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具体到处理器的内部,64位处理器指逻辑算数单元、寄存器、总线宽度都是64位(8个字节)的处理器。相比32位,64位能一次性处理更长的指令。有很多手机处理器都达到了这个标准,比如高通骁龙410/615/810,苹果的A7、A8,英特尔Atom等。

处理器的工作就是运行指令,因此,我们还必须提到“指令集”这个概念。处理器的计算和控制都是通过各种指令完成的,每款处理器在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统,这套指令的集合统称指令集——你可以把它理解为处理器与外界沟通的语言。市面上有许多不同处理器指令集,就好比有些人的母语是英语,有些人的母语则是中文。

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指令集就像一块块积木,把它们制成电路搭建在一起,就形成了一颗处理器

目前大多数64位手机处理器都使用ARM公司的ARMv8 64位指令集,只有英特尔的Atom处理器是例外,它采用了x86-64指令集,但英特尔在手机市场上的份额小得可怜,我们今天就直接略过它,专门来讲讲主流的ARMv8 64位手机。

ARMv8指令集是ARM公司专门针对手机、移动和嵌入式设备推出的64位指令集,它包含了AArch64、AArch32两种主要执行状态。看名字你就知道了,AArch64专注于64位处理,AArch32则用来支持现有的32位ARM指令集。从这个角度来看,ARMv8是一套不错的指令集,它既支持未来的64位程序,也向下兼容现有32位程序。有了ARMv8的支撑,以后的64位手机操作系统,如Android L 64bit都可以简单、高效地支持现有的32位App,你不用担心兼容性问题。

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为了帮助合作伙伴们更好更快的拿出有竞争力的产品,ARM还专门制作了两个支持ARMv8指令集的处理器参考架构:Cortex-A53和Cortex-A57。如果说ARMv8指令集是一门语言,Cortex-A53和Cortex-A57就是基于这门语言的习题册,ARM这位“老师”利用ARMv8布置了一道道“题目”,厂商们只要照着做,就能生产出处理器成品了。

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64真的比32位快一倍?

这是一个经常被提起的问题,64位真的要比32位快一倍吗?答案当然是NO,但原因很少有人讲得清楚。记住下面这三条理由,下次跟朋友聊手机时你的逼格会提升很多。

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首先,指令集不是1+1=2这么简单,指令的长度并不直接等于性能。尽管从数字上看,64位指令的确要比32位指令更长,但很多时候我们并不需要那么复杂的指令。一个应用程序(App)拥有成千上万行代码,CPU在执行每条代码时又会把它分割成无数条指令,编译器会自动决定怎样将指令组合起来最高效,它们并非都需要64位的字长。

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我们平时运行的程序由代码构成,而每运行一段代码,就需要执行无数指令

一个典型的例子就是ARMv8指令集的数据模型。ARM在官方白皮书中指出,即使在纯64位模式下,ARMv8指令集数据模型中也并非每个指令都要求64位格式。另外,官方白皮书还提到,ARMv8指令集架构定义的指令长度并非64位,而是标准的32位定长。这些事实告诉我们,指令集并非越长越好。

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其次,唯处理器论性能,太片面了。比如,玩大型3D游戏,GPU(图形处理器)会更加影响帧数;而拍摄高清照片/4K视频时,DSP(可编程信号处理器)则事关重大。手机的SoC是包含CPU、GPU、DSP、通讯模块等大量功能的集合体,不同的应用场景会侧重于不同部件,单独以CPU一个部件来衡量性能未免太过片面。

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最后,64位确实好,但程序本身的支持更重要。前面我已经提到,ARMv8 64位指令集包含AArch64、AArch32两种主要执行状态,如果不针对AArch64重新编写程序,那么程序默认就会在AArch32状态下运行——也就是说,现在的App都是32位的,跟64位一毛钱关系都没有,在64位处理器上运行32位程序,性能不会有任何提升。

64位手机好处都有啥?

厂商们花了这么大力气投资64位计算,它当然不可能一无是处。那么问题来了,64位手机好处究竟都有啥?下面这三个关键点,你应该好好记住,它们能帮你更好的选购自己的爱机,同样也能成为你茶余饭后的谈资。

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1. 64位支持更大的内存

支持更大的内存可以算64位处理器带来的最立竿见影的提升了。处理器字长不但影响置零件的长度,还影响寻址空间。目前32位ARM处理器的寻址空间最大为4GB,算上系统占用的空间,内存最多3.5GB就是极限了。显然,对于越来越庞大复杂的系统和App而言,这是远远不够的。

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而64位ARMv8处理器彻底解决了这个问题,定位高端的Cortex A57架构支持最多48位寻址,而面向中低端的Cortex A53则支持40位寻址。虽然没有做到彻彻底底的64位,但48位寻址可以支持最多16EB(1EB=1024TB=1048576GB)内存,40位寻址支持的内存容量也以TB为单位计算。在可以预见的未来,内存容量瓶颈在64位手机上将不复存在。

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2. 64位是在为未来投资

64位处理器支持再多内存,现阶段手机内存容量也不会超过4GB,有没有更实在一些的好处?答案也是肯定的。

首先,ARMv8 64位处理器支持更多更强的通用寄存器(GPR),GPR个数从16个增加到31个,每一个都可以随时访问,宽度也拓展位64位。同时,ARMv8的NEON SIMD浮点指令集也得到了加强,它拥有32个128bit宽度寄存器、支持双精度浮点执行、完整支持IEEE754标准。

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更多的寄存器意味着处理流程的“堵塞”现象大大减少了。过去,由于寄存器数量限制,一条指令往往要被拆成两个步骤执行,而有了足够多的寄存器,处理器就能在更少的周期内搞定指令,体现到App里,就是打开更快、等待时间更少、运行更流畅。

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其次,ARMv8指令集引入了AES、SHA-1、SHA-256硬件加密功能,这就好比把原来由手工的加密动作扔给了机械完成,效率提升极大。如果未来有人脑洞大开,开发一个手机版的bitlocker加密/解密软件,64位处理器比32位快上10倍也不是没可能。

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基于硬件电路的SHA-256硬件加密芯片要比软件快多了,ARMv8会把它集成到CPU里

说到底,更多、更强大的寄存器,更好的硬件加密功能,这些都需要App本身提供支持。还好,ARMv8是下一代64位手机必然的发展方向,ARM公司早已将相关开发规范分发给了开发者,谷歌Android L系统就推出了专门的64位版本。在可以预见的未来,我们还是有不小希望能用上真正发挥64位优势的App的。换个角度而言,64位处理器能更好的适应未来。

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Android L已经有64bit预览版了

3. 64位处理器本身就更先进

就算不谈64位,市面上那些64位处理器本身的硬件架构也更先进。这句话听起来是不是有些别扭?事实就是这样的。

ARM总共有两个支持ARMv8 64位指令集的处理器参考架构:Cortex-A53和Cortex-A57,目前市面上绝大多数64位处理器都遵循这两个架构开发而来,我们手头这台中兴V5 Max搭载的高通骁龙410处理器就基于Cortex-A53,它一共有四个核心,运行频率1.2GHz。

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相比上一代Cortex-A7和Cortex-A15,Cortex-A53和Cortex-A57拥有并行度更高的流水线、准确率更高的分支预测单元、命中率更高的缓存、更大的内部总线带宽。总之,就像刚刚装修过的房子一样,A53和A57在各个方面都有了进步。

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按照ARM官方的说法,如果使用最新工艺,A53相对于A7的性能可以达到1.6-1.7倍左右。而A57更是可以达到几乎2倍于A15的相对性能。同时,即使在32位的软件环节下,A53和A57也更快——因为除了64位指令集,它们的硬件本身也经过强化。

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现在能买到哪些64位手机?OK,科普到此结束,你也应该大致明白了64位好处都有啥。那么,现在我们能买到那些64位手机?

64位创始人:iPhone 5s/iPhone 6/Plus

也许果粉从不在意硬件规格,但苹果绝对是一个堆料狂人。iPhone 5s早在2013年9月就用上了64位处理器,据说苹果的64位指令集是基于ARMv8修改而来,时间上领先安卓厂商们整整一年。

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iPhone 6搭载的A8处理器则是苹果的最新研发成果,它集多种先进技术于一身,频率只有区区1.4GHz,但内存延迟极低,指令吞吐效率极高。更重要的是,苹果完全主导了iOS操作系统的开发,对各类App的规定相当严格,iOS8本身就是一个64位系统,软件均针对64位进行了优化,安卓未来的64位前景,看iOS8你就知道了。

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最具性价比:中兴 V5 Max/V5S

中兴同学下手一向稳准狠,绰号红二代的V5 Max/V5S就是市面上第一批64位安卓手机之一,它们目前也是最具性价比的64位手机。中兴V5 Max搭载了高通骁龙410四核64位处理器、配备全贴合5.5英寸IPS屏幕,2GB RAM+16GB ROM、1300万像素主摄像头,支持双卡双待和双4G,售价仅为999元。而V5S在V5 Max基础上将内存容量削减到1GB,其它配置维持不变,售价更低只要899元。

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现在应不应该买64位手机?

看完上面的介绍,也许你还在犹豫:现在有没有必要购买64位手机?我们的答案很简单:看价格。显然,作为一个新概念,刚刚诞生的64位安卓手机价格并没有高高在上,许多厂商更是直接将64位手机的价格杀入了千元以下。类似的功能,类似的价格,它的价格与那些32位的手机并没有太多区别。

所以我们的结论是:如果需要花费大量额外的价钱去购买一台64位手机,你当然应该说NO;但如果性能功能现阶段持平,未来有可以预期的提升,而价格与32位产品保持一致,买一台64位手机,何乐而不为?

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