华为海思Kirin 960芯片：细看其性能与功耗 by AnandTech

950这么成功，我们也就很想知道Kirin 960的提升究竟如何了。我们在针对华为Mate 9（首款采用Kirin 960芯片）的测试中提到了它与Mate 8及其Kirin 950 SoC诸多方面的对比。在这篇文章中，我们会再做挖掘，回答一些遗留的问题：A73、A72和其他CPU核心之间的IPC（IPC是指每一时钟周期内执行了多少指令）对比如何？A73微架构变化对于存储性能有着怎样的影响？CPU效能是否提升？新增的GPU核心功耗如何？

Kirin 960是首款采用ARM最新A73 CPU核心的SoC，而Kirin 950先前也是首款采用ARM A72的SoC。其CPU核心频率相比Kirin 950略微提升：四个A53核心从1.81GHz提升到1.84GHz，四个A73核心则从（先前A72的）2.30GHz提升到2.36GHz。其最高频率相较Kirin 955 A72核心的2.52GHz要低，比ARM针对16nm设定的2.8GHz也更低。海思如此限制CPU频率的选择很有趣，也很慎重，这大概可以让GPU规模更大。

我们先前已经深度探讨了A73微架构，这里只对其中的一些重点进行总结。A73源自A17，并不属于A15/A57/A72 Austin家族。也就是说，A72和A73之间有着更为本质的区别，而并非只有小幅更新，尤其是在CPU前端。

最大的不同在于decoder（解码器）带宽缩减，相较A72的3-wide变成了2-wide。从纸面上来看这似乎是个降级，不过A72的取指块未能持续令decoder工作满载，所以A73缩减指令解码阶段对实际性能的影响可能并不会很大。

在许多情况下，A73的指令分配吞吐实际相较A72有提升。A73更短的流水线减少了前端延迟，针对decoder少了1-2个周期，解码绝大部分指令只需要1个周期，取指阶段不到1个周期。L1指令缓存在尺寸上翻倍，针对更佳的吞吐做了优化，取指块的改进能够减少指令Bubble。ARM还说A73采用全新的、更为准确的分支预测器，以及更大的BTAC（分支目标地址缓存）结构和用于加速分支预测的64-entry "micro-BTAC"。

另外前端还有其他的一些变化，所以总的来说A73相较A72已经有了不小的变化，两者采用的也是不同的设计理念。Austin家族（A72）以工业和低功耗服务器应用及移动领域为目标市场，而A73则特别着重于移动市场——power和area在设计中都有着更高的优先级。ARM表示，A73相比A72（相同工艺、相同频率）功耗低20%-30%，至多变小了25%（相同工艺，相同性能目标）。

至于Kirin 960的GPU，海思显然更着力于其性能。其前代SoC，如Kirin 950/955，都由于采用四核Mali而饱受诟病，三星Exynos SoC采用八核乃至十二核Mali核心，高通则为其Adreno GPU注入了更多的ALU资源。这其实不应该被过度苛责，因为Kirin 950的Mali-T880MP4 GPU是能够胜任绝大部分游戏的，而且是以可接受的帧率；实际上Mate 8（Kirin 950）、三星Galaxy S7 edge（骁龙820）以及Galaxy S7（Exyno 8890）在到达热平衡状态（译者注：就是稳定状态）时，彼此之间的实际性能差异是很小的。

不管是否为了回应那些批评的声音，还是为了针对VR/AR这样的未来场景做准备，海思极大增强了其Kirin 960的GPU峰值性能。Kirin 960不仅是首款采用ARM最新Mali-G71 GPU的SoC，其峰值频率已经达到1037MHz，相较950更小的GPU高出15%，核心数增加到8个。

Mali-G71采用ARM最新的Bifrost微架构，从先前依赖于ILP（指令级并行）的SIMD ISA，转向了当代桌面GPU架构那样TLP（线程级并行）的标量ISA。这里不打算做深度讲解，不过总的来说，这种变化实现了shader核心的优化利用，增强了吞吐和性能。ARM先前的Midgard微架构需要从一个单线程释放4条指令，并同时执行获取单个shader核心的完全利用——要持续如此是有难度的。相较而言，Bifrost能够在一个shader core之上将4个独立的线程组合起来，从每个执行一条单线程，这与当代图形和计算负载需求更为吻合。

我们已经了解了Kirin 960的设计初衷——期望CPU获得更高的效率，GPU则提供更出色的峰值性能，另外我们也对海思在硬件方面的变化做了些总结。接下来就一起来看看Kirin 960相比950/955与其他SoC，在性能与功耗方面的表现究竟如何。

CPU性能

首先通过一些合成测试（synthetic test）来看A73的整数和浮点运算IPC。随后我们再看看存储（memory）系统的变化是如何影响其延迟和带宽的。最终，在完成更低级别的测试之后，我们会看到华为Mate 9及其Kirin 960 SoC在跑真实负载的时候又是如何。

首先用SPECint2000来看A73的整数运算性能，SPECint2000是SPEC CPU2000基准测试的整数运算组成部分，由Standard Performance Evaluation Corporation公司开发。这份单线程测试成绩，可让我们对比竞品CPU微架构的IPC。下面这些得分不能作为很正规的参考数据，原本需要SPEC的监督，不过我们尽量选择合适的测试，令测试通过我们的内部认证。

SPECint2000测试得分，括号里的数字表示Kirin 960在这项测试中的成绩相较相应处理器更优或更糟百分之多少，以下同

Kirin 960的A73 CPU相比Kirin 950的A72平均快了11%。除了前文探讨前端改进，和接下来会提到的存储系统改进，A73的整型流水线也做了一些调整。A72有3个整数ALU，其中两个简单ALU，针对基本运算，例如加法和移位；还有一个专门的多周期ALU，针对复杂运算，如乘法、除法和乘法累加——而A73仅有2个整数运算ALU，负责基本和复杂运算。这对性能存在多方面的影响。比如说，A73的其中一个ALU处理除法时，仅有一个ALU能够处理乘法，所以如果执行乘法或者除法的话没什么大问题；不过如果一个ALU被一个多周期指令占用，便不能像A72专门的流水线那样执行简单指令了，这会造成性能方面的损失。乘法累加运算则要求A73的两条流水线，导致类似的性能损失。但也不尽然，执行并行运算或者采用某些其他复杂指令的工作负载，A73之上可能会产生相较A72双倍的执行吞吐。

需要注意的是，上面这张表并没有考虑到CPU频率方面的差异。Kirin 960的频率相比Kirin 950和骁龙821的优势不到3%，所以这个数字还是比较好比的，但和Exynos 7420比起来频率就高出12%了。下面这张表即消除了频率方面的差异做对比，将SPECint2000得分除以CPU频率，令IPC对比更直观。

每MHz的得分情况，分数更高越好

抛开A73和A72在微架构方面的实质性差异，A73的整数IPC只比A72高了11%，这应该是改进和妥协双方此消彼长的结果。假设ARM宣称的功耗降低是真的，那么这个结果就不差了。

而A73和A57之间的差距就增加到了29%。高通自己的Kryo核心整数性能落后于ARM A73和A72核心，和A57的IPC类似。

升级版Geekbench 4有了新的整数运算测试项目。和SPECint2000结果类似，我们看到Kirin 960相比Kirin 950在多个测试项中表现出5%-15%的提升，但无法一概而论。Kirin 960实际上在某些测试中比Kirin 950更慢；在Canny和直方图均衡（Histogram Equalization）测试项中，A73甚至比Exynos 7420的A57还要慢。在JPEG、PDF渲染（PDF Rendering）和相机测试（Camera）中，也落后于高通的Kryo。Kirin 960表现不错的项目HMTL5 Parse、HTML5 DOM和SQLite都是比较普通的工作任务，在真实使用中应该会有不错的表现。

上面这张图考虑到了CPU频率方面的差异，要直接比较IPC会更直观。总体看来，在这组任务中，A73相比A72仅提升了4%，相比A57则提升了12%——相比SPECint2000略低。不过从不同幅度变化来看，从Dijikstra的33.5%到Canny的16.1%，很难笼统地说A73的整数运算性能比A72好或差。

高通Kryo CPU虽然在不少Geekbench整数型测试项中有不错的成绩，但再度落后于A57。其总分受到了LLVM和HTML5 DOM悲剧性能表现的影响。

其中也加上了ARM A53的成绩——A73的整数IPC总体高出1.7-2倍，这就解释了为什么相较有2-4个大核心（A73/A72/A57）的SoC，八核A53 SoC要慢得多，尤其是在网页浏览的时候。

除了SPPF和Speech Recognition测试项例外，Kirin 960在Geekbench 4的浮点运算方面相比Kirin 950略慢。这就有点奇怪了，因为ARM宣称，A73的NEON执行单元相比A72的设计几乎没什么变化，特定指令减少延迟，提升NEON性能5%。另外考虑A73前端延迟更低，而且还提升了读取块和存储子系统，这个结果就更奇怪了。有可能是，部分测试得分受到A73解码阶段缩减的影响，不过测试都比较复杂，所以不能一概而论。不知其他SoC厂商的A73实施方案测试结果是否也会如此。

如果考虑CPU频率，Kirin 960的A73浮点IPC总体相较A72弱了3%-5%，但比A57强大约3%。这个成绩是各浮点子项得分取几何平均数，还是符合预期的。

在浮点运算表现方面，高通定制的Kryo核心显然是很抢眼的。虽说整数IPC都还没有ARM的A57出色，但在Geekbench 4中浮点IPC比A72高23%，尤其在Gaussian Blur和HDR测试项中有很强的表现。

存储性能

ARM在A73的存储系统（memory system，译者注：需要指出，memory并不是指内存，memory是个更宽泛的概念，Register寄存器、Cache缓存等都属于memory）方面进行了多项改进。L1缓存容量都有提升，指令缓存（I-cache）从48KB（A72）增加到64KB，数据缓存（D-cache）则容量翻翻到64KB。A73还有其他一些改进，比如取指的加强，这应该也能加强缓存性能。

A73和A72一样也有2个AGU（地址生成单元），不过先前A72的每个AGU专门用来进行load和store操作，而A73的这两个AGU分别都能进行load和store操作，这应该能够提升进入主系统存储的发射率。

Kirin 960更大的64KB L1缓存延迟1.27ns，Kirin 950为1.74ns，提升27%——这个值相较两颗CPU频率2.6%的变化，表明A73的L1缓存的确是有提升的。L2缓存延迟原本应该是一样的，不过Kirin 960相比950在访问内存（main memory）时延迟有27%的提升，这应该是受惠于CPU部分更低的延迟。

存储带宽结果比较明确，Kirin 960在L1缓存读取带宽方面，相比Kirin 950提升最高30%，不过L1写入带宽更低，差距差不多也是这个值。Kirin 960的L2缓存带宽在读和写的带宽方面都更低，差距最多可达30%。

上面这两张图是采用两个线程进行NEON指令的读和写，这能够表现Kirin 960的存储带宽。在读取指令的时候，Kirin 960的L1缓存表现超过950，但一旦到了L2缓存带宽就会掉下来。在L1、L2的缓存写入方面，Kirin 950都比960更强，前者仅在写入系统存储的时候才比960带宽差。在缓存带宽方面的缩减，也解释了为什么在Geekbench 4的多项浮点测试中，Kirin 960表现略有退步。

虽说Kirin 960的L1/L2缓存性能有各种此消彼长，但相较Kirin 950在利用系统存储方面还是有明确优势的。存储延迟提升25%，这与我们内部测试结果相同，存储带宽提升69%。A73的两个load/store AGU可能在这方面起到了很大的帮助，Mate 9更高的存储总线频率应该也是有帮助的。

系统性能

光看上面的跑分价值不算太大，接下来，就来看看Kirin 960的CPU和存储性能用到真实世界执行任务的表现如何。值得注意的是OEM厂商本身就是影响性能和续航平衡的因素，比如OEM厂商对于温度的限制、CPU调度器和DVFS行为设定——所以很多设备采用相同的SoC但性能还是存在差异的。

PCMark网页浏览测试，得分越高越好

PCMark包含多项真实负载测试，通过一般应用所用的Android API调用来对CPU、GPU、RAM和NAND闪存进行压力测试。华为Mate 9及其Kirin 960 SoC每一个项目都居于顶端，相比Mate 8和Kirin 950总体有15%的超越，相比性能最好的骁龙821手机——其优势也最多达到了20%。

在网页浏览（Web Browsing）测试中，Mate 9相较Mate 8优势仅有4%，但这仍是我们目前测试过最快的手机。整数性能本非Kryo CPU强项，在整数运算负载较重的测试中，所有采用骁龙820/821的手机都比采用ARM A72和A73 CPU SoC的设备弱——其中骁龙821手机中性能最好的是乐视Pro 3，相比Mate 8的这项成绩低了18%。

上面的写入（Writing）测试会进行各种操作，包括PDF处理和文件加密（都是整数运算负载），还有一些相关存储的操作，以及向内置NAND读取和写入一些文件，这会激发CPU大核心频繁、短暂的峰值表现。Mate 9在这方面的表现也不错，其性能优势较Mate 8达到23%。这项测试中，不同的骁龙820/821手机表现有较大差异；乐视Pro 3——骁龙821中性能最强的手机，相比Galaxy S7 edge快了40%。这再度表明其他硬件组件和OEM软件对用户体验存在的影响。

数据操作（Data Manipulation）测试项也是整数运算负载测试项，它评估的是从各种不同文件类型来解析数据块需要多久，并且与动态图表交互时记录下帧率。在这项测试中，Mate 9相比Mate 8快了30%，相比Pixel XL快了37%。

所有的骁龙820/821手机在Kraken JavaScript测试中都表现得不错，相比Mate 9有略微的领先优势。华为P9采用Kirin 955芯片，CPU频率多出7%，所以在Kraken和JetStream测试中和Mate 9表现差不多。Mate 9在WebXPRT 2015测试中领先11%，其他三项测试相比Mate 8也有10%-19%的提升。上表中唯一采用八核A53 CPU配置的手机Moto Z Play Droid，甚至没能达到Mate 9表现的一半，这与我们整数IPC测试中的成绩类似。

在上一部分更低一级针对CPU和存储的测试中，Kirin 960的成绩是一半一半的，在某些测试中优于Kirin 950，某些则有所落后。但在这部分的系统级测试中，采用真实世界负载任务测试，Mate 9和Kirin 960显然是赢家。在SoC和用户之间有很多硬件、软件层级，所以用SoC基准测试来测试系统性能，和用系统基准测试（如PCMark）来测试CPU性能是不够靠谱的。

CPU功耗与热稳定性

CPU功耗

Kirin 950的性能（performance）和效能（power efficiency，也可以说效率）是非常出色的，ARM又宣称其A73 CPU相较Kirin 950的A72核心，功耗低了20%-30%（相同制程、相同频率的情况下），所以有理由期待Kirin 960在能耗方便更好的表现。在了解差异之前，还是需要说明，ARM的纸面数据和真实实施方案之间还是有差别的，Kirin 960的A73核心就是具体实现，所以需要考虑许多因素——工艺和单元库选择，关键路径优化等，这些都会影响到处理器的效率。

为了了解CPU功耗，我们采用不同线程数来人为加载核心（译者注：原文是说用power virus来测试，直译就是功率病毒，这里可译作功耗程序）。借由每台设备自带的数据来做计算，从相应场景的总功率减去闲置功率（仅显示静态屏幕所需资源），得到表中所谓的Active Power消耗功率。这种统计方法并不完美，而且也没有可将既定块消耗资源单独出来的方式，比如SoC互联、内存控制器或者DRAM，所以下面这些数据包含了一些增量。下面的“1 Core”列数据更靠谱。

比较意外的是，Kirin 960的CPU大核心相较Kirin 950的A72消耗了更多资源，最大差距达到了43%！这和ARM自身制定A73的目标是相悖的，原本ARM宣称A73能够节约能耗，加强持续性能。我们无从了解，为何Kirin 960在最高频率下功率更高，这可能与工艺和实施方案都是有关的。

Kirin 950采用台积电的16FF+ FinFET工艺，不过针对Kirin 960，海思则转而采用台积电的16FFC FinFET工艺。更新版本的16FFC工艺减少了生产成本和die尺寸，令其在中端和低端市场更具竞争力。台积电还宣称，这种工艺能够低于0.6V运行，减少泄露和动态能耗，所以它很适合可穿戴设备和IoT产品。所以这是定位于对价格比较敏感的市场，外加超低功耗的可穿戴设备的，这种工艺倾向于采用更低的频率运行，而非像Kirin 960这样的2.36GHz频率。将定位性能更低、以更低电压和频率为目标的16FFC工艺，应用更高的频率，令其突破效能临界点，可能就是其功耗更高的原因所在。

Kirin 960和950的上述差异应该不止是工艺的关系。架构的具体实施方案在其中扮演更重要的角色。海思在16FF+工艺的Kirin 950的表现上很好，所以其效率也不错。要达到这样的表现本来就有难度，更何况还有16FF+与16FFC的差别，需求不同，工艺也不同。我们无从了解海思在这颗芯片上的表现与最优方案有多大差距，因为没有其他16FFC工艺的A73 CPU可作比较。

Kirin 960的峰值功率数值和Kirin 955（高频版Kirin 950）很接近。其单核方面的功率提升和Exynos 7420频率更低的A57核心接近，只少了50mW。

Kirin 960的A73核心相比骁龙820/821中的两个高性能Kryo核心功耗更低，最高为2.8W——后者最高为3.1-3.3W。骁龙的四颗核心中有两个是以更低频率运行的，功耗也更低，所以在3-4个核心一起运行的时候，Kirin 960的功耗优势就不存在了。

华为Mate 9虽然在功率峰值状态的功耗更高，但在我们的电池续航测试中却表现得很不错。在WiFi网页浏览-屏幕长开测试中续航时间13.25小时，比Mate 8多出3个小时，而PCMark 2.0测试则接近10个小时，比Mate 8多出27%。续航成绩和我们在CPU功耗方面的数据是相悖的。

上图展示了Mate 9在跑PCMark 2.0性能测试的时候，总的系统功耗变化（所有无线信号全部切断，屏幕亮度降低至10nits）。除了某些情况下会形成功率峰值，总的功率维持在3W以下，一般都低于2W，也都远低于我们测试Kirin 960四个大核心并开时的5.3W。

（译者注：原文并没有对Power Comsumption与Energy Comsuption进行区分，文章中许多地方表达的“功耗”一词，意思和功率差不多，单位为瓦特或毫瓦；而文中出现“能耗”一词时，英文表达为Energy Consumption，则是指具体消耗了多少能量，单位为焦耳。1瓦特=1焦耳/秒。

但有时，文章对这两个词进行了混用；这里对功耗和能耗这两个中文表达的区分不够规范和严谨。文中不再作另外说明。）

展示这张图是因为我们日常使用的绝大部分应用行为，和PCMark都比较类似，从小核心到大核心的线程切换，还有DVFS工作令负载与CPU频率相匹配（不过绝大部分日常应用会表现出明显更多的CPU闲置时间，从这个角度来看，PCMark还是略显偏激）。许多任务负载也只用1-2个大核心，PCMark也是如此。在两个核心以最高频率运行的时候，Kirin 960相较950功耗多出754mW，而在开启四个核心的时候则多1601mW。所以说，虽然CPU效能是比较重要的，但还需要与具体日常使用中的工作负载相结合。

光看功率值是不行的，一台设备可能比另一台设备功率更高，但完成任务的时间也更短，或者实际上其能耗更少，续航更久。对于上面两张图来说，手机的无线电都已关闭，显示屏亮度调整到仅10nits（常规最低设置）来减少不同屏幕尺寸和效能的屏幕对于结果的影响。

第一张图展示了手机运行PCMark 2.0性能测试时的总能耗，Mate 9相比Mate 8整体多出16%的能耗（虽然我们尽可能让屏幕的影响最小，P9的能耗还是比Mate 8略低，这和更小的屏幕尺寸可能也是有关系的）。视频和照片编辑测试项（Video和Photo Editing）会启用GPU，这类测试会表现出最大化差异；写入测试（Writing），会频繁用到CPU大核心，这项测试相比平均水准也会表现出更大的差异。乐视Pro3手机，及其骁龙821 SoC在数据操作与写入测试（Data Manipulation和Writing）中的确相比Mate 9能耗更大，用上了2个高性能的Kryo核心；不过在用到GPU的视频与照片编辑测试中，Mate 9和Kirin 960就没有优势了。

第二张图将PCMark的得分除以能耗，用以表现效能。由于Mate 9性能更出色，所以在写入（Writing）测试中，效能比Mate 8高出7%，在数据操作（Data Manipulation）测试中效能高出17%。不过Mate 9的GPU效能是这组测试中最差的，从视频与照片编辑测试（Video与Photo Editing）就能看得出来。相较之下乐视Pro3的Adreno 530 GPU在这些测试中效能就明显更好了。

虽然Kirin 960 SoC能耗更大，不过在PCMark的电池续航测试中，Mate 9相比Mate 8却续航更久，这么看来华为必然是在手机的其它部分减少了能耗。显示屏就成为最值得观察的部件，上图很清晰地展示了Mate 9的屏幕明显更省电。在200nits亮度下（我们用于电池测试的值），Mate 9功耗少了约19%。运行PCMark的时间，可转化为82J能量，基本消除了Mate 9和Mate 8之间102J的差距。我怀疑，这里显示屏功率方面的差异可能略大了一点，我们没有设备能够进行更准确的测试。这仍然无法完整地说明Mate 9功耗究竟省在了哪些地方，这也脱离了这篇文章讨论的范畴。

CPU热稳定性

我们的CPU调节测试，还是用上了前面的功耗程序（power virus），2个线程跑在2个A73大核心之上，跑大约30分钟。目标是要看设备维持CPU峰值性能的能力，也就是不对用户体验造成太大的影响。这也考验设备的散热能力，以及设备对于温度的安全限制。

Mate 8及其Kirin 950几乎能够毫无限制地让两颗A72核心维持住峰值性能，这可称得上牛逼了。Mate 9的表现就没有那么好了，因为Kirin 960用上了更高的功率。不过即便如此，Kirin 960依旧能够让两颗A73核心在峰值频率上运行11.3分钟，而且在20分钟的时间里对于频率的调整都没有对性能产生实际的影响，这仍然是非常出色的成绩。至少我没有想到其它手机的CPU工作负载，能够以这样的表现加载两颗大核心。所以仍然可以说，对Mate 9而言，CPU频率调节并不是个问题。这样一来，华为更小的手机，比如P10是否也能够有这样的表现就更值得观察了，毕竟更小的设备无法获得大设备那样的散热表现。

GPU功耗与热稳定性

GPU功耗

Kirin 960采用ARM最新的Mali-G71 GPU，先前的Kirin SoC为了平衡性能和功耗普遍用上了更少的GPU核心，这次Kirin 960的GPU也上了八个核心，显然是开始专注于峰值性能了。更多的核心也意味着更高的功率，持续性能表现可能是很多人关心的。

我们针对GPU功耗测试的方法和CPU部分是类似的。运行GFXBench Manhattan 3.1和T-Rex离屏性能测试（译者注：这里吐槽一句，不知道是哪个恶劣的译者首先把offscreen这个词翻译成了“离屏”，不仅难听到爆，而且一般国人也无法理解，还离屏，怎么不说离婚？），我们在运行每项测试时，从总的消耗功率（Active Power）中减去闲置功率，来计算系统负载功率——用的是每台设备自己提供的数据。

GFXBench曼哈顿3.1离屏能效表现，第二列为GPU的工艺制程，第三列为运行帧率-越高越好，第四列为平均功率-越低越好，第五列为每瓦特的帧率-越高越好

Mate 9的8.63W平均功率成为全组最高，对于智能手机的SoC而言的确是不大能接受的。GPU功耗这么高，就算同时只有1个A73 CPU核心跑在最高频率下，TDP都不可能不超过10W，这可能对于一台大型平板来说是可以接受的。Mate 9的GPU核心也达到了1037MHz，这也是不大合理的。相较而言，采用三星14LPE FinFET工艺的Exynos 7420，同样也是八核Mali GPU（不过是更老的Mali-T760），频率最高也就772MHz，这样才保持其平均功率低于5W。

Mate 9的平均功率相比Mate 8高出3.1倍，不过由于峰值性能也提升了差不多的量，能效基本也就持平了。高通骁龙820/821采用的Adreno 530 GPU在相同的负载下很轻易地达到了最佳效能；相较Kirin 960达到相同性能表现，前者只用了不到一半的功率。

在T-Rex测试中，Kirin 960的表现更糟，平均功率增加到9.51W，且GPU能效达到有史以来我们测试过所有设备的最低值。作为对比，三星Galaxy S7所用的Exynos 8890采用12核心Mali-T880 GPU，最高频率是650MHz，平均功率4.7W，能效高出了78%。

我们测试过的所有旗舰SoC，包括苹果、高通和三星，在这项测试中触顶也就5W的程度。即便如此，由于运行中温度升高，这些SoC都无法维持峰值性能较长时间。理想化的情况是手机在这项测试中功率低于4W，提升到5W以上是相当不合理的。

Kirin 960更高的功耗对于Mate 9游戏时的续航是有负面影响的。相较Mate 8，其运行时间少了1个小时，整体低了22%，这和Mate 9在测试中不对GPU频率进行适当的限制显然是有关的。所以，Mate 9在此项测试中的续航时间和其它旗舰手机相似（但其它手机电池容量更小），性能表现相当或更佳。为了进一步了解Kirin 960这种较高的GPU功耗，却在我们的游戏测试中表现出可接受的电池续航的原因，我们需要进一步探寻测试中其行为。

GPU热稳定性

Mate 9在降低GPU频率之前，仅维持住了峰值性能约1分钟，8分钟后帧率掉到21fps，相较峰值降低38%。在大约30分钟后开始平稳，帧率保持在19fps上下，这个成绩依然比采用Kirin 950/955的手机更好——后者峰值帧率为11.5fps，平稳状态下是9-11fps。这样的表现和采用骁龙820/821的手机差不多，或者更好。比如说Moto Z Force Droid能够维持近18fps的峰值性能大约12分钟，稳定状态下帧率为14.5fps，乐视Pro3峰值表现33fps，稳定帧率19fps。

上面的第二张图，表现这项游戏续航测试前15分钟的功耗变化。可以看到一旦GPU降到533MHz，平均功耗就降到了4W以下——此刻的性能依然与其它旗舰SoC处于同等水平。这说明华为/海思针对Kirin 960的GPU可能应该选择650MHz-700Mhz的最高频率。将GPU频率推高到1037MHz的唯一原因，应该就是要让设备规格看起来更好，以及在跑分测试中得分更高。

实际上降低其GPU频率并不会提升Kirin 960在GPU低频率下的效能。因为现在我们没有其它采用Mali-G71的SoC可对比，我们也就无法下结论说上面的测试结果就是ARM这款最新GPU微架构的表现。

总结

海思Kirin 950先前就表现出了出色的性能和效率，这让我们对其继任者有了更高的期待。至少从纸面数据来看，Kirin 960各方面的表现都更好。这颗SoC采用ARM最新IP，包括A73 CPU和更多核心的Mali-G71 GPU，还有CCI-550互联总线。其他方面也有提升，如更新的modem，支持更快的LTE速度，另外还支持UFS 2.1。但在性能和效能方面，Kirin 960的表现是好坏参半的。

在处理整型工作任务的时候，Kirin 960的A73 CPU核心相比950的A72的确一定程度上更快，相比高通的Kryo和更早的A57核心优势也更大。而在浮点运算IPC方面，结果就相反了，高通的Kryo和Kirin 950的A72核心相比960的A73成绩更好。

某些性能方面的退步可能与Kirin 960的存储性能表现有关。其更大的64KB L1缓存在延迟和读取带宽方面有提升，但写入带宽相较Kirin 950更低。且960的L2缓存带宽，无论是读还是写都更低。其主存储延迟提升了25%，而带宽提升则有69%。

Kirin 960比较让人失望（以及令人疑惑的）的地方在于CPU效能比950差。ARM其实在A73的功耗方面，相较A72是做了很多工作的。悲剧的能效表现，和海思的具体实施方案，以及采用16FFC工艺可能都是有关系的。不过Mate 9的续航表现却更好了，因为手机其它组件更省电，比如显示屏，抵消了SoC功耗提升的问题。但不难想见，其电池续航表现原本是可以更好的。

Kirin 960的GPU效能更糟，其峰值功耗对于一款手机而言甚至是完全不合理的。这可能与其具体实施方案和工艺都是有关系的，而且最高频率还上了极为激进的1037MHz，这只能让配置规格和跑分结果看起来更好。

所以Kirin 960很难界定，我们无法确切地说它相较950是种升级，但我们也不能忽略忽略其全方位的努力。比如说，在实际负载中，其相较950的整数运算性能提升，及其更低的系统存储延迟。我们也不能全面否定其GPU，因为其性能维持得不错，相较其它旗舰手机表现相当或者更好，而且游戏续航也还不错。Mate 9也证明了Kirin 960的确是称职的旗舰SoC，华为也针对短板付出了努力。但在新一代10nm SoC即将全面铺货的当下，这些短板只会变得愈加明显。

* 参考来源： AnandTech ，转载请注明出处与译者：欧阳洋葱