iPhone 13 Pro的潜力，可能比我们想象中更猛

Apple A15 SoC随着iPhone 13系列以及iPad mini 6发布正式浮出水面，特别是iPhone 13 Pro拥有同期发布产品中最高频率的Apple A15 SoC，也使得我们对这款芯片产生好奇。

在苹果秋季新品发布会上，苹果并没有给A15给予太多笔墨的宣传，而是强调了CPU使用了新设计，SoC拥有更快的神经引擎，全新的4核或者5核GPU，以及全新的显示管道、视频编码器和解码器，以及针对拍照质量的ISP。

从宣传来看，CPU提升幅度被界定得非常模糊，苹果声称CPU和GPU性能比竞争对手提升了50%，4核GPU比竞争对手快了30%。那么事实真的如此吗？

性能提升法宝：频率

无论强调多少核心数量，单核心频率仍然是体现CPU实际性能绕不过去的话题。A15拥有2个CPU微架构，分工与英特尔曝光的12代酷睿有些相似，但基于ARM架构，我们姑且学习英特尔的称呼，将其称为P-Core和E-Core，那么A15拥有2个P-Core和4个E-Core，在结构分配上与A14相同。

因此A15与A14线程分配后频率表现如下。

与A14相比，A15的单核峰值频率提升了8%，从上一代的2998MHz提升到了现在的3240MHz，如果是2个P-Core同时工作，实际工作频率会从A14上的2890MHz提升到3180MHz。

频率的提升可以归结为A15在台积电N5P节点上获得了更好是释放，尽管台积电和苹果都没有在设计细节上透露更多详细的内容，但从台积电表示N5P频率提提升5%左右的表现来看，苹果如果想获得更多的频率提升，就必须承当对应的SoC功耗增加。

同样，A15 E-Core频率达到了2016MHz，相对A14提升了10.5%，但E-Core的频率与性能关系不大，这里不作过多展开。

缓存系统再度升级

从iPhone 11系列的A13开始，苹果引入了全新的架构系统级缓存（Architecture System Level Cache，SLC），除了充当CPU的最后一级缓存，还被用作其他组件的最后一级缓存，包括GPU。

A15的SLC相比A14提升了2倍，也就是由原来的16MB提升到了32MB。

在Anandtech展示的A15延迟测试中，可以看到更大的SLC让内存RAM访问延迟变得更快，理由是更多的操作可以在片上完成，而非转移到速度相对更慢，更低的DRAM实现，一番对比下来，可以看到包括骁龙888、Exynos 2100等SoC对比起来相形见绌。

事实上，A15的L2缓存也增长了50%，由原来的8MB提升到了12MB，与Apple M1的L2缓存大小相同。区别在于Apple M1的L2一次能够为4个核心提供支持。L2缓存的访问延迟从A14的16周期上升到了A15的18周期。同样，L1缓存的访问周期压缩到了1，A14类似的操作需要3个周期。

值得注意的是，A15的12MB L2缓存比骁龙888的L3与L2缓存加起来都大了几乎一倍，并且L2 TLB增加到了2048个条目，现在访问DRAM的延迟约为130ns，而A14上的延迟达到215ns甚至更高。

微架构变化较小，但很能打

从整体上来看，A15在微架构上的变化相对去年设计没有太大改变，特别是CPU后端的吞吐量和延迟表现相同。但E-Core做了一些细微的调整，包括增加了额外的整数运算单元ALU。

微架构的温和变化可能需要归结为，苹果在2019年失去了部分核心团队以及架构师，这部分团队离开苹果之后成立了Nuvia，并在今年被高通收购。意味着2年后骁龙和苹果A系列有可能会展开一场殊途同归的决战，当然，这里当个江湖传言看个欢乐就行。

虽然架构设计趋于保守，但A15的实际表现似乎并不保守。从Spec CPU 2017的单线程与效能测试成绩来看，A15单核绝对性能最高提升了37%，相同工作负载下效能提升22%，即便是针对DRAM的测试，性能也提升了17.9%，要知道A15与A14一样，均使用相同规格的LPDDR4X，而非Android旗舰手机开始尝试的LPDDR5。

同样，A15 E-Core表现也令人印象深刻，核心性能提升大约在23%，IPC提升11.6%，虽然E-Core表现没有Android SoC中的中核那么强大。

因此在效能持平的前提下，A15的速度将会比A14快上28%，其中E-Core的优势非常明显，特别在苹果底层调配下，能够进一步帮助SoC，乃至iPhone提升性能。

从整体来看，A15所宣传的比对手快50%可能只是谦虚，因为在实际测试中能够看到A15至少比竞争对手快了62%，E-Core的效率远高于预期。

散热成了拖累项

苹果第一次将GPU在不同型号iPhone上进行了区分，iPhone 13与iPhone 13 mini拥有4个GPU，iPhone 13 Pro和iPhone 13 Pro Max拥有5个GPU，但实际上他们使用的都是相同的SoC与硅芯片，做出这样的抉择很可能是良品率与特挑的原因。

在测试中，5核GPU的A15性能相对A14提升了30%，4核GPU提升了14%。而在持续的压力测试中，iPhone 13却能够优于iPhone 13 Pro，可见苹果在模具上的节省最终影响到了A15的性能发挥，在此也可以预判iPhone 14系列将会在模具进行至少在一定程度上的升级，并成为苹果侧重宣传的卖点。

在GFXBench Aztec High中，iPhone 13 Pro比iPhone 12 Pro提升了46%，原因可能在于A15 GPU使用了与M1 GPU类似的双倍FP32吞吐量计算，显著提升了命中有关。

不仅是峰值性能提升，A15的节能表现也相比上一代拥有了更好的表现。iPhone 13 Pro使用了新的PCB设计，密度也比以往更高，但由于组件没有直接与散热片、显示器中框接触，在散热效率上其实不如三星之类的旗舰Android。

结论：

事实上想了解iPhone 13系列的A15处理器还需要更详细的研究和探讨，但从目前的E-Core提升来看，将近30%的提升在主流的基准测试中其实都看不出来，其最终表现在了iPhone 13的续航提升上。

A15 GPU同样也超出了预期，除了更强的性能表现以及SLC结合，展现出的效率更高。使得A15的最终表现相对A14提升明显，可见苹果SoC团队的努力没有白费，并且台积电N5P确实能打。

很快N5P将会在更多芯片上付诸实践，最终将诸多领域SoC迭代引入一个新层次，这一点兴许也是果粉之外的同学尤为期待的。