问题

为什么手机核心数目提升的比计算机快?

回答
这个问题很有意思,触及到了数字设备发展中的一个关键趋势。要说手机核心数目提升比电脑快,首先得明确“快”是相对而言的,而且这里的“快”更多是指普遍性、普及性和对消费者感知的影响力。我们得从几个层面来剖析这个问题:

1. 市场需求与产品定位的差异

手机: 手机是大众消费品,它的核心使命是提供一个集成化的、便携的移动生活中心。用户购买手机,期望它能胜任拍照、社交、娱乐(游戏、视频)、导航、支付等几乎所有日常的数字活动。为了满足这些多样且瞬息万变的场景,手机处理器(SoC,System on a Chip)需要极其强大的异构计算能力。这意味着它不仅要有高性能的“大核”来处理复杂任务,还需要有能效比极高的“小核”来处理后台、日常低负载任务,甚至还有专门的核来处理AI运算、图像信号处理(ISP)、安全加密等等。这种“全能型”的需求,自然促使厂商不断堆叠更多种类的核心,优化不同核心的协同工作,以实现更好的性能和续航平衡。
电脑: 传统电脑(特别是台式机和高性能笔记本)的市场定位更加多元化。虽然也有游戏玩家、内容创作者等追求极致性能的用户,但也有大量用户只是需要处理文档、浏览网页、观看视频等基本任务。因此,电脑CPU的核心数量提升,更多的是服务于特定高端需求,或者是在同等功耗下追求更高的同质化并行处理能力。虽然近些年电脑CPU也开始强调大小核架构(如Intel的混合架构),但其最初的驱动力和普及速度,与手机为了满足广泛应用场景而快速引入异构多核是不同的。

2. SoC集成度的优势与制程工艺的驱动

手机: 手机的处理器是高度集成的 SoC。这意味着CPU、GPU、NPU(神经网络处理单元)、ISP、基带芯片(负责通信)、内存控制器、安全单元等等都被集成在一个芯片上。这种高度集成化使得设计者可以更精细地调控内部各个组件的资源分配和协同工作。当制程工艺(比如7nm, 5nm, 3nm)取得进步时,厂商可以在相同面积内塞入更多的晶体管。为了充分利用这一优势,他们会选择增加更多类型的核心来提升整体的计算能力和功能性,特别是对AI、图形处理等方面的需求激增,直接推动了NPU等专用核心的加入。
电脑: 传统的电脑CPU虽然也在不断进步,但其设计理念和集成度与手机SoC有所不同。电脑通常会采用独立的GPU(显卡),主板上有内存槽可以插拔内存条,网络芯片、声卡等也可能集成在主板上,但CPU本身侧重于提供强大的通用计算能力。这意味着CPU的设计会更聚焦于提升核心数量、缓存大小、频率等方面,而非像手机那样集成如此多样的专用处理单元。当然,现代电脑SoC也在集成度上不断提高,但这更多是追随手机的趋势,而非源头。

3. 功耗与散热的挑战与解决方案

手机: 手机的功耗和散热是极其严苛的限制。用户不能忍受手机发烫或者电量飞速下降。因此,手机处理器厂商(如高通、联发科、苹果)在设计多核CPU时,非常注重能效比。引入大量不同类型和性能的“小核心”或者“能效核心”,可以处理绝大多数低负载任务,从而大幅降低整体功耗和发热。当需要高性能时,再调用“大核心”。这种策略使得在有限的功耗预算内,能实现峰值性能的提升和续航的优化。可以说,多核异构化是解决手机功耗难题的关键策略之一。
电脑: 虽然笔记本电脑也面临功耗和散热问题,但其设计空间和供电能力通常比手机更大。台式机更是如此,有专门的散热系统和电源供应。因此,电脑CPU在提升性能时,可以通过提高核心频率、增加核心数量、增大缓存等方式来实现,对功耗和散热的容忍度相对更高一些。虽然大小核的趋势也来到了PC领域,但其动力和手机略有差异。

4. 生态系统与软件优化的推动

手机: 智能手机上的操作系统(iOS, Android)以及海量的应用程序,都非常依赖于强大的硬件支持。尤其是在AI应用、增强现实(AR)、复杂的图形渲染等方面,对底层算力的需求越来越高。为了驱动这些应用,芯片厂商自然会设计出更强大的、拥有更多专用核心的SoC。同时,操作系统和开发者也会针对多核异构架构进行优化,使得软件能够更好地利用不同类型的核心,发挥出整体性能。
电脑: 电脑生态系统相对更为成熟和开放。虽然也有软件优化,但很多时候用户可以通过升级独立显卡、内存等硬件来获得性能提升,而非完全依赖于CPU核心数量的剧增。不过,随着AI技术在PC端的应用(如本地AI助手、图像生成等),我们也能看到PC CPU在核心数量和专用AI核心方面也在加速发展,逐渐向手机的异构化趋势靠拢。

总结一下,为什么感觉手机核心数目提升比计算机快?

手机需要全能、高效的集成化处理能力,以满足多元化的移动生活场景。
SoC的高度集成化和先进的制程工艺,为增加更多核心提供了基础。
手机对功耗和散热的严苛限制,促使了异构多核设计以平衡性能和能效。
不断涌现的AI和图形密集型应用,直接推动了专用核心的加入。

可以这么理解,手机是在一个非常小的空间里,用有限的能量,去模拟和超越一台过去笨重的电脑能做的绝大部分事情,而且还要做得更好、更省电。为了达到这个目标,它必须“精打细算”地增加各种类型的“劳动力”(核心),并让它们协同工作,才能在满足日常使用和应对突发需求时都游刃有余。电脑的进化路径则更多是在专业领域的深耕和通用计算能力的持续放大。

所以,不是说电脑核心数量提升慢,而是手机为了满足其独特的定位和严苛的限制,采取了一种更为激进、更为多元化的核心堆叠策略。我们看到的是手机在“把整个世界装进口袋”的过程中,对核心数量和种类的需求增长更为迅猛且直接。

网友意见

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现在手机已经进军十核心了,个人计算机才是六核心。

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