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从2007年iPhone发布开始，手机开始迈入真正的智能时代。处理器从最早的ARM11400MHz一路飙升；2008年我们拥有了ARM11533MHz；2009年进化到CortexA8400MHz；2010年则瞬间提升至CortexA81GHz；2011年，双核CortexA91.2GHz开始普及；2012年，四核CortexA91.4GHz出现......智能手机处理器的运输能力几乎以每年2.5倍的速度在提升。如果以平台的寿命来看，ARM9平台大约拥有5年的寿命，ARM11为4年，在这之后，CortexA8在主流市场坚持了一年半，而单核CortexA9被直接跳过，双核CortexA9一年、四核CortexA9也是一年。为何市场会出现如此强大的推动力，让企业可以集中全行业的技术和利润，去疯狂推动一台小小的手机疯狂升级？最主要的原因是因为手机本身的定位发生了变化，过去大家需要用PC实现的应用和功能，如今都开始往手机上转移，这是推动手机硬件爆炸发展的原动力。这样的需求转变给手机带来了无穷无尽的性能需求，也催生了手机的大屏化——我们需要呈现越来越多的信息，手机的屏幕自然就要同步增大。第一轮洗牌的赢家是苹果（必须承认的是，即便没有苹果，这个时代依然会到来，因为硬件性能的提升是客观存在且不会停止的）。然而，硬件规格大幅提升之后，伴随而来的是同样大幅增加的功耗和发热。疯狂的硬件军备竞赛催生出了智能手机的黄金时代，也给整个行业埋下了定时炸弹，一场危机近在眼前。“安装飞机发动机的自行车”如果我们给奇瑞QQ轿车安装1000马力的发动机，可以获得与超级跑车相近的性能吗？答案是否定的，因为奇瑞QQ的车体根本无法承受这样的动力输出。同样的道理，我们把英特尔酷睿i7处理器装在手机上也没有意义，因为手机根本无力承担它的功耗。在这个层面上，我们是理性的，厂家也是理性的，至少在相当长一段时间内是这样。然而，这部分理性如今却在逐渐消失。一个被业内视为默认规则，而听起来又异常奇怪的现象是：2012年之后的旗舰智能手机，没有几台能让CPU做到长时间满负荷工作不降频。厂商不断地往手机里塞入更快、更强大的硬件，与此同时，却不得不限制它们的工作频率与工作时间。你看到的产品手册上赫然写着“四核1.7GHz”，但实际使用中你永远无法得到这样的性能。这方面的例子比比皆是，从Nexus4冷柜跑分暴涨30%，到K3V2的GPU频率缩水6成，大多数旗舰手机都无法发挥出它应有的性能。来自Anandtech的著名测试：把Nexus4扔进冰箱，结果跑分提升了20%以上！根据第三方测试，目前的旗舰手机能以最高频率工作的时间少则数十秒，多的也只有几分钟，之后便不得不降低频率以缓解发热。消费者听着“性能提升xx%”的宣传，花费高额费用抱着“四核1.7GHz”的手机回家，却只能享受30秒的快乐，这难道不是一种讽刺？往一台手机里安装根本无法全速运行的“强大”处理器，与开头提到的往奇瑞QQ上安装1000马力的发动机有什么区别呢？下面的表格是一个实例：LG为OptimusGPro配备了强大的骁龙600处理器，但持续高负载工作3分钟后，实际性能却不如搭载了上一代APQ8064芯片的SONYXperiaZ。配置更高的新产品，在实际使用中却输掉了“性价比”，我们得到了配置，却没有得到性能。你也许会说，反正价格没有更贵，能不能全速没啥损失，但这样的观点也是错误的。记住：你永远是在为手机的标称性能埋单，而不是为实际性能埋单。八核手机即使只能发挥出四核手机的性能，它的价格也是“八核”级别的。硬件上所有的成本最终都会以各种形式转嫁在消费者身上。问题是：我们为什么要为发挥不出来的性能埋单呢？这样的趋势在2013年乃至更远的未来并没有缓解的迹象。作为消费者，我们必须要明确自己的立场：这种趋势是错误的，我们有必要制止它进一步恶化！否则我们所付出的金钱将只能换来几个纸面上的数字，而“安装飞机发动机的自行车”迟早有一天要到来。然而，指出错误很简单，纠正错误却很困难。如果无法得到一个对于正确的评价标准，那么对于未来的分析也就没有意义，这就启发我们去寻找一些不会被技术所改变的东西，作为衡量正确与错误的标准。接下来，我们将提出一个相对客观的评价标准，并以之为准绳，对2013-2014年市面上主流的手机处理器进行逐个分析。“不可逾越之墙”什么是技术所无法改变的事物？对于智能手机而言，一是客观存在的物理定律，二是人的生理需求。因为本文的主题是处理器，因此我们把目光集中在处理器系统上。可以确定的是，只要技术还没有进步到手机可靠意念操作，那么人体对设备温度的可以接受上限就是确定的；而只要手机还符合物理定律，在一定温度下它所能散发的热量也是固定的（不考虑主动散热，例如内置风扇），这就勾勒出了一条“生死线”——在舒适的前提下，一个确定尺寸的手机，所采用的硬件功耗，或者说处理器系统的功耗是有极限的，只要超越这条线，就必须要降低工作频率，否则将会无法阻止温度的上升，性能自然也就无从谈起。因此我们认为，“手机的极限功耗不应该超过其最大可散热功耗”可以作为衡量产品的准绳。长久以来，业界都习惯于用配置和价格的关系作为评价标准，但是如果联系到配置与性能脱节的现实，这个标准已经濒临失效，因此我们需要提出一个新的评判标准，不妨姑且将其称为“体效值”。何谓体效值？我们将体效值定义为设备体积与能耗系数的乘积，它代表了一台手机所可以连续提供的极限性能。将这个参数与理论最大性能联合评价，能得出以下的结论：如果系统的体效值小于最大性能，那么这套系统就必然是错误的，因为存在着浪费。但是如果体效值大于最大性能，那么这套系统有可能陷入“性能不够用”的疑问。最佳情况是体效值和最大性能相同，这意味着这套系统所蕴含的性能可以全部发挥，做到了设计可以得到的极限。你可以把“体效值”简单理解为“每瓦特性能”。手机绝对性能的测量相对简单，因此体效值中最关键的部分是“体”，即手机体积所能容纳的最大功率。这方面目前没有明确的行业标准，因此我们需要做一些假设。首先，我们假设在现在以及将来的一段时间内，手机将主要依靠外壳进行被动散热，不会像电脑一样引入风扇等主动散热手段。其次，我们将人体感温度舒适上限设为40度，而耐受极限设为50度。最后，我们将手机工作时环境温度设为25度，并且假定没有气流存在。无外界对流时，手机的热量散发主要依靠空气的自然对流与本身的辐射。假定手机的温度为介于舒适上限与耐受极限之间的45度，那么与环境温度的差值即为20度。相对于手机这个体积的设备而言，四个边侧面的散热贡献可以忽略不计，主要的散热面为前后两个面。计算时假定手机为垂直放置。下面计算开始，首先计算对流散热量，我们选择iPhone5作为标准对象。iPhone5的尺寸为123.8×58.6×7.6毫米，因此正面的面积为0.0073平方米。垂直放置的情况下，iPhone5一个正面的传热系数为4.65W/(m2•℃)，也就是说这样一个表面可以靠对流散发的热量是0.68W，由于有两个表面，因此靠机身自然对流可以散发的热量为1.36W。考虑到还有侧边的存在，我们可以认为这个功率是1.5W。接下来计算辐射热量。由于iPhone5的材质是铝合金和玻璃，氧化铝合金的辐射率大约在0.3左右，而玻璃的辐射率大约是0.85，因此整体辐射率取0.6，那么在外壳温度整体为45度的时候，靠辐射可以散发的热量经过计算大约是1.16W。也就是说，一台通体45度，垂直置于静态25度的环境中的iPhone5，可以散发的热量极限是2.66W。实际环境中，考虑到用户体验，手机不会也不可能做到整机均匀发热，这无疑会降低手机的散热能力，但由于人体与手机的接触也可以带走一定的热量，因此两者互有增减，相信整体的散热功率不会与计算数值差距过大。因此，大约2.66W就是iPhone5所能承受的最大整机功率（这里直接使用了整机功率，这是因为目前电子产品除了天线部分以外，消耗的电能绝大部分都转化成了热量，耗电量和发发热量基本相等）。再来看看GalaxyS4。由于计算的方式是相同的，因此过程就不给出了，唯一的不同是，作为塑料外壳的GalaxyS4，在热辐射效率上要远高于铝合金的iPhone5，具体来说在0.9左右（看来塑料机还是有一些好处的）。结果直接给出，GalaxyS4在同等条件下的散热量为4.15W。GalaxyS4旗舰安卓手机的代表，因此更大尺寸的机器我们就不计算了。结果显而易见，对于iPhone5这种尺寸的手机而言，系统的极限功率是2.66W，而GalaxyS4尺寸的产品则为4.15W。体积处于两者之间的产品，散热能力则介于它们之间。至此，体效积中的体就已经有了结论。因为这个参数是不会因为技术提升而改变的，所以它可以作为我们判定未来新技术与新可能的良好标准。也就是说，对于一台5寸手机而言，我们可以得到的最大性能就是4.15W×每瓦特性能，不论这台手机的理论性能有多么强大。换句话说，只要一台5寸手机的整机最大功耗超过了4.15W，那么我们就一定可以判定：它的性能无法发挥。进一步的，对于一台手机而言，屏幕所占据的功耗大约从4寸的1.2W到5寸的1.8W不等，因此我们可以得出，极限散热功耗中，留给CPU、GPU、内存等计算系统的功耗上限，对于iPhone5尺寸的手机而言是1.5W左右，对于GalaxyS4尺寸的手机而言是2.5W左右。需要说明的是，在计算散热量时，我们所关注的对象是手机外表面，至于内部是如何传热的，对结果不会有影响。可能你会存在疑问，某手机内含热管，某手机拥有石墨散热膜，散热要好得多——这是错误的，辅助散热措施只是增加了手机内部的热传导效率，最终效果是提高手机整体的温度均匀性，而我们在计算的时候已经假定了这个数值是100%，也就是内部热传递设计为完美状态的极限结果。至此，我们可以对智能手机“核战争”带来的问题给出一个精确的描述：由于近年来手机配置的疯狂提升，导致手机的最大性能已经超越了体效值。这个前提下，任何理论性能的提升都是纸面的，功耗已经成为了一堵不可逾越的墙。在可以预见的未来，如果我们希望继续提升手机的性能，那就只能在能耗系数上下功夫。带着这个结论，让我们来重新审视一番市面上的主流手机处理器。产品审查：高通骁龙800首先我们来看一看高通。之所以首先观察高通，是因为相对而言高通的产品是变化幅度最小的，因此我们可以借用的历史数据就最多。在《四核处理器•上》成文时，高通的最新产品是S4ProAPQ8064。而在我们撰写本文时，高通重新命名了它的产品线，S4Pro有了继任者骁龙600。这是一颗和APQ8064区别很小的芯片，最大的提升在于内存从双通道LPDDR2533变成了双通道LPDDR31066，因此我们不打算深究这颗芯片。高通的重头戏，以及下半年乃至明年的主打，将是骁龙800。它拥有改进后的Krait400核心，主要改动是调整了内部缓存架构，降低异步设计带来的影响。同时，骁龙800引入了HPM工艺，主频达到了2.3GHz，成为手机SoC中的一个超过2GHz大关的产品。除此之外，骁龙800还集成了新的Adreno330GPU，性能与规模再次翻倍。文件压缩速度，骁龙600的Krait300内核同频性能甚至不如CortexA7相信看过之前的文章后，现在的你已经不会被上面充满诱惑力的宣传所击倒。是的，我们再次重复一遍：绝对性能的提升没有意义，决定用户体验的是体效值，或者说每瓦特性能。那么骁龙800的每瓦特性能有没有提升呢？首先我们来看一看CPU部分。由于缓存的增强，Krait400核心的执行效率必然会得到一定的提升，但是Krait核心从本质上来说依然是一个“增肥”版的CortexA9，它所面对的最大问题其实是由于指令队列的不足，导致架构的IPC受限。Krait的后端就像是规模巨大的工厂，而经过持续的升级，Krait的前端已经从小港口变成了大型码头——但是连接它们的依然只是一条省道。这样的架构也许可以在理论测试中获得极高的成绩，但是在实际变幻莫测的应用代码面前，往往无法发挥应有的效率，根据某些第三方测试，在诸如视频解码、文件压缩与解压缩等应用