破解多核心迷思 智慧設計更能提升裝置效能
- 張琳一／台北
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對某些情況而言，多核心確實是理想的解決方案，但是建置行動裝置多核心效能的價值可不像增加零件數量那麼簡單。由於所有核心必須共同平均分配的裝置資源，例如電池與記憶體，因此增加兩倍或四倍的核心數量並不代表效能就會提升2倍或4倍。有鑑於今日智慧型手機與可攜式裝置的迅速發展及多樣化的用途，例如玩遊戲、觀看影音多媒體、使用社群媒體、電子郵件等，個人認為智慧型晶片解決方案與架構是更重要的因素。
中央處理器(CPU )的核心數與CPU頻率(GHz)通常被視為是行動平台中最重要的規格參數。然而，更精密的核心架構，例如專為行動裝置設計，並整合低功耗硬體加速器的架構，更能為主流的Android使用者提供效能更優異、功率更低的解決方案。
迷思一：核心數越多，效能越高
由於原始應用程式的處理已成為行動裝置製造商必須達到的條件，因此消費者往往必須忍受高耗電量、低續航力與低影像處理品質的裝置。Andriod反其道而行，讓架構將CPU的工作卸載至圖形處理器(GPU)與其他硬體加速器，以節省電池電力，並釋放更多CPU空間，以供其他應用程式使用。此外，由於整體的使用者體驗不僅取決於CPU，通常還與完整的SoC設計息息相關，即軟硬體的組合，因此以GPU為中心的架構設計趨勢，將有助於開發人員重新回歸以Andriod效能為優先訴求。
高效能GPU是創造愉悅遊戲體驗的根本要素，但平台裝置的熱平衡設計也非常重要。由於遊戲過程中會對CPU造成持續性的負擔，因此系統效能取決於CPU所許可的最高功率。透過整合低功率的卸載核心(圖一)，行動裝置便能讓CPU的剩餘功耗獲得最佳利用，進而達到最佳的遊戲效能。
迷思二：處理器生而平等
相較於4核心架構，使用智慧型雙核心解決方案，並搭配負責卸載特定工作的處理器，更能有效管理行動裝置的整體效能、影像處理能力與耗電量。行動裝置的實際效能取決於裝置內各項技術的平衡發展，包括系統架構、可用的記憶體頻寬、延遲性、GPU硬體等。所有元件都必須相互配合，以達到最高效能。
或許最重要的是，開發人員必須瞭解所有晶片都非生而平等的事實。它們與生俱來的複雜特性與既定效能各不相同。儘管ARM處理器可作為Android裝置的CPU構建模塊，但晶片製造商通常會藉由技術專家與實力堅強的研發人員所開發的修改和創新設計，以達到產品區隔。
當顯示使用者介面(UI)時，Android會大力仰賴GPU來建構所有UI元素。和所有需要螢幕顯示的應用程式一樣，此動作對Android裝置的整體效能與耗電量有極大影響。因此，使用功率最佳化的GPU可以讓各種Android使用情境獲得更高的電池續航力。
例如，博通的新4核心(2+2)架構(圖二)能聰明地將工作卸載至GPU與向量處理器(VPU)核心，進而節省電力，以提供高達1080p的高畫質影片效能，並可支援最高4200萬畫素的拍照品質。隨著此類創新卸載解決方案的需求日益攀升，開發人員應密切觀察此趨勢，以因應Android晉級至新一代技術的發展。
迷思三：今日的行動裝置用戶都需要多核心
不論是開發人員或是一般使用者都必須有所體認，使用合適的處理器來處理適當的工作比一味地增加核心數量更能獲得高效能。實際上，多核心處理架構僅對極少數的Android應用情境有具體效益。通常，雙核心系統的第二顆處理器大部分時間的產能都還沒用到最高值，而4核心架構的第3與第4顆處理器經常是處於閒置狀態。
在新4核系統中，由於系統許多複雜工作都已卸載至裝置內的客製化硬體上，包括高效能GPU與雙VPU核心，因此CPU的負擔減輕了。當CPU的工作被卸載至其他硬體上時，不僅提升了效能，同時也降低耗電量，並釋放出更多CPU的指令執行週期，以供主要核心上的重要加值應用程式使用。因此，採用新4核(2+2)解決方案的博通BCM28155晶片能提升Android裝置的效能空間，並改善Android的用戶體驗。
當然，在某些情況下，4核心處理器的架構還是具有效能優勢，特別是需要大量處理多媒體資料的情況，例如視訊編輯、轉碼、臉部辨識或3D立體遊戲等。不過，除了使用一顆4核心處理器，這些情況通常也可以仰賴博通的新4核(2+2)解決方案。雙CPU與雙VPU的4核心架構能提供高效能，並以超低功耗提供優異的多工處理能力，例如使用HD LCD，並進行1080p編碼與解碼。
效能提升需要更智慧化的核心架構
智慧型核心架構可讓Android裝置中的效能、影像處理與耗電量取得平衡。更智慧化的雙核心解決方案，搭配負責卸載高效能需求工作的處理器，可讓行動裝置提供媲美4核心解決方案的效能，並獲得足夠的效能空間，以靈活處理新工作與應用程式。這是非常重要的效能優勢，因為不僅可維持功耗預算，也不會影響裝置整體的待機與通話時間。
多核心架構的價值已逐漸深植於人心，但「多」不一定就是好。使用更精密的專用型核心架構，並整合低功耗的硬體加速器會是研發人員更明智的選擇，因為此解決方案可提供更高效率與更低功耗，創造更優質的Andriod用戶體驗。
(本文作者為博通行動與無線事業群行銷部資深總監Michael Civiello，記者張琳一整理)
