让我们详细谈谈iPhone SE上的A9处理器

2016-03-31上午，在解放碑Apple Store购入iPhone SE 64GB 深空灰。
进入iPhone SE论坛，发现A9处理器依然是热点话题，而与上次iPhone 6s A9处理器不同的是，这次的检测结果相当有意思，比如说：
iFixit拆解的iPhone SE采用的A9处理器编码是Apple A9 APL1022，这是台积电制造的编码。
Chipworks拆解的iPhone SE采用的A9处理器编码是Apple A9 APL1022，这是台积电制造的编码。

AX-CPU检测出iPhone SE采用的A9处理器两种型号N69AP、N69uAP全部都是台积电制造。
安兔兔检测出iPhone SE采用的A9处理器型号全部都是Apple A9 APL0898，这是三星制造的编码。
台湾科技部落客皮乐通过开发固件发现iPhone SE的两种A9处理器，编码分别是：N69AP 32771 s8003，N69uAP 32768 s8000。
The iPhone WiKi上则说iPhone SE采用的A9处理器，三星制造的是s8000 N69AP，台积电制造的是s8003 N69uAP。

真是众说纷纭，互相矛盾，也不知道该信谁了。回归到大家关注的A9处理器问题本质，那就是处理器的性能和功耗。
iPhone 6s的A9处理器，苹果官方说明个体间的差异约2-3%，但是并没有说明好2-3%的，到底是三星？还是台积电？大家偏向于认为三星不如台积电。不过全球最严谨的硬件评测网站Tomshardware的测试结果却表明：三星制造的A9略好。虽然这次测试样本是1对1，并不能说明全部的三星都比台积电好，但至少客观表明了A9处理器三星也有比台积电好的情况。
三星 VS 台积电 性能测试：iPhone 6s Plus

三星 VS 台积电 电池续航时间测试：iPhone 6s Plus

三星 VS 台积电 温度测试：iPhone 6s Plus

正如Tomshardware在这篇评测中指出的：
因为两种A9处理器的设计架构一样，运行频率一样，所以它们的峰值性能应该没有什么不同。
两种A9处理器可能不一样的地方在于：达到峰值频率所需要的电压。处理器电压需求更高的，消耗的电力更多，因此电池使用时间更短，并且产生的热量更多。当处理器为避免过热而降低运行频率时，处理器的性能也就跟着降低了。
还有一点是处理器的个体差异：即便是采用一样的制程，同一片晶圆切割下来的处理器也可能需要不同的电压来达到相同的运行频率。制造过程中的可变因素，比如一些多余的原子，一些稍薄的沉积等，这些不定因素导致生产出不同体质的处理器：一些处理器功耗低电压低，而另外一些可能功耗高电压高。
日常应用中，处理器并不会始终保持最高频率运行，大多数时候都是以很低的电压和频率运行，只在需要的时候短期提升频率以提供更强的性能。处理器电压与功耗的关系并不是线性关系，而是指数关系，这意味着，每提升100MHz频率需要的功耗会越来越高，比如从1.0GHz提升到1.1GHz和1.1GHz提升到1.2GHz相比，后者需要的功耗明显更高。
像Intel、AMD、高通这些厂家会将不同体质的处理器，分成不同频率的产品来销售。例如：Intel i7-6700（3.4-4.0GHz）、i7-6700K（4.0-4.2GHz）；高通骁龙801（V3-MSM8974AB，2.3GHz）、高通骁龙801（V3-MSM8974AC，2.5GHz）。
但Apple要求两种A9处理器都能运行相同的峰值频率，所以Apple对A9处理器电压的控制范围会很严格。
两种不同的A9处理器：

A9处理器核心：

在对性能要求更高的iPad Pro上，苹果采用了A9X处理器，提升了处理器主频（2.16-2.26GHz），并多增加了6组GPU运算单元。A9X处理器是台积电独家代工的，但是这并不能作为台积电功耗控制比三星更优秀的证据。因为：为了限制A9X处理器的功耗，苹果删除了A9X上的4MB三级缓存 。这4MB三级缓存，在A9处理器（1.85GHz）上是存在的，CPU、GPU共享使用。

尽管A9X内存带宽51.2GB/sec，但是由于多了6组GPU单元，实际上每1个GPU的平均内存带宽与A9是一样的，都是4.26GB/sec。而由于缺失了4MB三级缓存，导致在性能测试中，在大于3MB，小于7MB的数据区间，A9X的数据读取延迟比A9高了约2.7倍！这是因为在这个4MB区间的数据，A9可以在4MB三级缓存中读写，而A9X只能在内存中读写。
注意测试图中的横轴数据刻度并不是等比例的，如果依照等比例画出来，会更夸张。

盘点Apple历史上出现过的命名相似的处理器，有个规律是：名称后缀加有字母的型号，功耗更低，能效更好。Apple是否和Intel类似，处理器命名用字母来区分不同的电压呢？
J2AAP        iPad3,3
J2AP          iPad3,2
J85AP        iPad mini 2 (iPad4,4)
J85mAP     iPad mini 3 (iPad4,7)
J86AP        iPad mini 2 (iPad4,5)
J86mAP     iPad mini 3 (iPad4,8)
J87AP        iPad mini 2 (iPad4,6)
J87mAP     iPad mini 3 (iPad4,9)
K93AAP      iPad2,4
K93AP        iPad2,1
N66AP        iPhone 6s Plus Samsung A9
N66mAP     iPhone 6s Plus TSMC A9
N71AP        iPhone 6s Samsung A9
N71mAP     iPhone 6s TSMC A9
n90AP        iPhone 4 (iPhone3,1)
N90BAP     iPhone 4 (iPhone3,2)
N69AP        iPhone SE Samsung A9 or TSMC A9？
N69uAP      iPhone SE TSMC A9 or Samsung A9？
iPhone SE的A9处理器：N69AP与N69uAP，谁是三星制造？谁是台积电制造？目前的检测软件都是自相矛盾的，好像并没有证据确凿的定论。
回归到大家关注的A9处理器问题本质：处理器的性能和功耗。
依照命名规律来看：N66mAP比N66AP电压低功耗低，N71mAP比N71AP电压低功耗低（貌似这与大家认为iPhone 6s Plus台积电优于三星相符）。依照这样的规律，大体来说，是否N69uAP比N69AP电压低功耗低呢？
最重要一点：就像大家认为iPhone 6s Plus台积电优于三星，但是Tomshardware测得的那一只却是三星优于台积电，因此通过代工厂或者命名规则判断处理器功耗高低的方法并不可靠。因为事情的本质是：处理器的体质决定了一切。Apple对A9处理器电压的控制范围会很严格，尽管如此，还是会有处理器功耗差异的出现，在意这个问题的人，会期望买到最低功耗的产品，只是，这真的要靠运气。
附：
Apple官方的说明，原文如下：
With the Apple-designed A9 chip in your iPhone 6s or iPhone 6s Plus, you are getting the most advanced smartphone chip in the world. Every chip we ship meets Apple’s highest standards for providing incredible performance and deliver [sic] great battery life, regardless of iPhone 6s capacity, color, or model.
Certain manufactured lab tests which run the processors with a continuous heavy workload until the battery depletes are not representative of real-world usage, since they spend an unrealistic amount of time at the highest CPU performance state. It’s a misleading way to measure real-world battery life. Our testing and customer data show the actual battery life of the iPhone 6s and iPhone 6s Plus, even taking into account variable component differences, vary within just 2-3% of each other.
苹果设计并用于您iPhone 6s或iPhone 6s Plus中的A9芯片，是当今世界上最先进的智能手机芯片。每一片我们出货的芯片都达到了苹果的最高标准，为您提供不可思议的性能并呈现优异的电池续航时间，不论iPhone 6s的容量、颜色或者型号，都是如此。
某一虚构使用场景的实验测试是让处理器持续重负载运行直至电量耗尽，这并不代表真实的使用情况，因为他们使处理器运行在最高性能模式的时间是不切实际的。这是测试真实电池使用时间的误导方式。我们的测试和客户数据显示，iPhone 6s和iPhone 6s Plus的实际电池使用时间，即使把不同组件的因素考虑在内，相互间的区别也仅在2-3%之间。

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