詳解 Snapdragon 8 Elite 運算平台設計理念：更著重性能與電力損耗平衡、8 核心僅是當前最佳組合

【此文章來自：Mashdigi】

今年正式將自主架構設計的 Oryon CPU 應用在行動運算平台，並且讓 此次推出的 Snapdragon 8 Elite 在運算效能表現，對比去年推出的 Snapdragon 8 Gen 3 有高達 45% 的顯著提升，而電力損耗也降低高達 45%，因此也讓 Qualcomm 在此行動運算平台採用全新命名方式，藉此凸顯其帶動性能上的改變。而對於此次 Snapdragon 8 Elite 的設計，Qualcomm 產品管理資深總監 Karl Whealton 在會後訪談做了更詳細解說。





 

第二代自主架構 Oryon CPU 設計更著重性能與電力損耗平衡

從架構上來看，此次用於 Snapdragon 8 Elite 的 Oryon  CPU 屬於第二代自主架構設計，雖然同樣是以 Oryon CPU 為稱，但實際上與用在去年針對 PC 運算需求推出的 Snapdragon X Elite 有明顯差異。

其中包含 Snapdragon X Elite 主要用於行動裝置，核心架構配置會更著重於性能輸出與電力損耗之間取得平衡，另外也針對人工智慧運算需求提升 NPU 運算元件應用效能，此外也針對 GPU 異質加速運算需求作提升，因此在相關細節設計調整下了更大功夫。



至於此次決定以「2+6」形式進行核心配置，其中以 2 組運作時脈提升至 4.32GHz 的主核 (prime core)，搭配 6 組運作時脈為 3.53GHz 的性能核心 (performance core)，同時採取與聯發科相同作法，將節能核心 (efficiency core) 全數移除，僅以主核、性能核心構成傳統「大小核」配置，Karl Whealton 表示此為進行諸多測試後得到最佳組合結果。

其中，雖然主核運作時邁進一步拉高，同時整體配置也少了原本能以低耗電形式運作的節能核心，但實際上能以主核性能讓 App 更快啟動，或是在多個核心同時開啟運作，以更快效率完成執行工作，加上此次以台積電第二代 3nm 製程生產，因此能在性能與電力損耗取得平衡。

而 Karl Whealton 也強調能實現這樣的作法，自主架構設計的 Orion  CPU 扮演相當重要關鍵角色，相較過往歷年運算平台整體性能提升幅度約在 10% 左右，此次則是能在單核心、多核心性能同時帶動 45% 提升幅度。


▲Qualcomm 產品管理資深總監 Karl Whealton

 

8 核心配置為當前認為最佳組合，但並非絕對

在先前訪談中，Qualcomm 表示 8 核心組合配置是最佳選擇，但在更早之前以過往自主架構設計運算平台時，Qualcomm 則是聚焦在以更少核心創造更大性能的作法，因此曾經有段時間是以 4 核心組合配置為主，直到後續以 Arm 參考設計打造運算平台時才全面改為 8 核心組合配置。

Karl Whealton 表示，確實當前運算模式是以 8 核心配置能有更好運算效益，同時也能在性能與電力損耗之間取得平衡，但不代表 Qualcomm 所有運算平台設計都會以 8 核心為主，基本上還是會視實際運算設計需求，因此也有可能提出核心數量更多或更少的組合。



至於目前在 Snapdragon 8 Elite 維持採用的是 Armv8 指令集架構，並未跟進使用新版 Armv9 指令集架構，Karl Whealton 則解釋並非與 Qualcomm 當前仍與 Arm 之間有授權紛爭有關，主要考量新版 Armv9 指令集架構雖然帶來更多應用功能，但相對也會讓運算平台耗電量增加，因此在整體配置考量下維持使用 Armv8 指令集架構，並且搭配自主架構的 Orion  CPU 設計提高運算性能。

不過，對於 Qualcomm 目前開始將 Orion CPU 設計用於 PC、行動裝置與車載系統，接下來也預期會用在智慧穿戴裝置的發展，未來是否還是會考慮以 Arm 參考設計打造運算平台？Karl Whealton 以保留說法表示會考慮最佳設計選擇，但以目前發展確實會以自主架構設計為重。

 

快取記憶體結構改變是為了人工智慧等執行效率

此次 Snapdragon 8 Elite 設計上採用加大至 24MB 的 L2 快取記憶體，其中分別在 2 組主核共用 12MB 容量 L2 快取記憶體，並且個別配置 192KB 的 L1 快取記憶體，6 組性能核心則共用另外 12MB 容量 L2 快取記憶體，個別核心則分別配置 128KB 的 L1 快取記憶體，與先前曾在 Snapdragon 8 Gen 3 的各個性能核心搭配個別 L2 快取記憶體設計，同時共用 12MB 容量 L3 快取記憶體的作法明顯不同。

Karl Whealton 解釋主要是為了讓資料運算存取效率提升，同時也能進一步加快與不同運算元件溝通效率，讓運算延遲降低。



此外，對比 Intel 代號「Lunar Lake」的 Core Ultra 200V 系列筆電 處理器額外增加名為 L0 快取記憶體，藉此提升每周期指令性能 (IPC) 表現的作法，Karl Whealton 則認為定義 L0 或 L1、L2、L3 等快取記憶體的作法，其實最終都是為了讓每個運算流程的資料存取加快，但一旦劃分層級過多的時候，反而會增加運算損耗，因此強調在 Snapdragon 8 Elite 採用更簡單的快取記憶體結構設計，對於整體運算表現能帶來更好效益。

而對於此次在主題演講上，特別提及 Snapdragon 8 Elite 運算性能比 Intel 代號「Lunar Lake」的 Core Ultra 200V 系列筆電處理器更高，Karl Whealton 說明最主要是希望詮釋 Qualcomm 在行動運算平台能提供更高運算效能與更為節電的表現，但也強調確實兩種運算平台的應用場景並非相同，只是 Qualcomm 能進一步實現更高運算效能，同時也讓電力損耗降到最低。

 

重點仍在於性能提升幅度與電力損耗之間取得最大平衡

至於總結此次推出的 Snapdragon 8 Elite 運算平台特性，Karl Whealton 表示重點仍在於性能提升幅度與電力損耗之間取得最大平衡，同時也強調設計上並非一昧追求高性能表現，進而忽略電力損耗問題。

而對於目前裝置端的 人工智慧運算需求增加，Karl Whealton 強調提升 CPU 運算性能依然有其必要性，但也會針對複雜的運算使用場景最最佳配置組合，因此在 Snapdragon 8 Elite 的 GPU、NPU 也採用全新設計，例如以切片設計形式讓 GPU 劃分為三個運算區塊，藉此增加顯示運算分配彈性，而 NPU 也個別提升向量、總量加速運算，在人工智慧應用服務執行運算時能有更高效率。



Karl Whealton 更以瀏覽網頁、遊玩遊戲兩種不同使用場景為例，說明許多人在瀏覽網頁時，實際上會期望更快看到內容，這時候會透過主核以更高性能加速以瀏覽器 App 開啟網頁的工作，而在網頁完成開啟後就會切換為耗電較低的核心處理後續瀏覽時的點擊、滑動頁面等操作，但是在遊戲執行運作過程中，除了啟用遊戲時會需要以主核加速，當進入遊戲開始不同遊玩操作時， CPU 則會依照複雜的操作情況維持穩定的性能輸出，因此在不同使用情境會需要更細膩的 CPU 核心資源調度，而非只是單純釋放最高性能。

此次提出的 Snapdragon 8 Elite 運算平台，則是在主核、性能核心，以及 GPU、NPU 等運算資源整合，加上以台積電製程技術實現性能與電力損耗表現之間平衡，同時也能以簡化設計對應更複雜的運算場景。