爱科普:如何衡量一台手机的性能?
爱科普:如何衡量一台手机的性能?
2012-11-09 20:35

一般用户对手机的各种参数可能都会感到一头雾水,尤其是现在的厂商各种“军备竞赛”、“核战争”的轰炸下,用户更是容易混淆很多概念。例如现在动不动就四核的处理器,甚至有厂商标榜自己是“五核”。CPU频率也突飞猛进,各种1.5G、1.7G甚至2G主频的移动处理器的出现,也让很多用户难以分清产品的实际性能,核心多了,频率高了,手机就一定跑得快吗?请看本文的详细介绍。

本文叙述的手机性能只是针对SOC的性能分析。当然,除了SOC性能,摄像头、屏幕性能等各方面都是非常重要的。衡量一台手机的SOC性能,主要分三个方面来分析:CPU、GPU、DSP。这三点通俗来说就是我们的中央处理器、图形处理器和视频硬解模块,而这三部分也直接影响了我们手机的硬件性能。CPU当仁不让是手机的最关键的部分,它直接主导了整台手机的性能发挥。GPU则是对手机的2D/3D进行加速,进行图形渲染等工作,直接影响的就是游戏性能。DSP则是视频硬解模块,负责对视频进行硬件解码。当然,RAM也是直接影响手机性能的一方面,但是主流的手机大多拥有1G甚至2G容量的RAM,因此在大部分操作下不会成为瓶颈,因此我们下面分三个方向来叙述:

 

1.CPU通用性能

在讲解CPU通用性能之前,我们先来看看主流的一些移动CPU。先是Android平台的四核“四大金刚”。

Tegra3:第一款移动四核处理器,采用“4+1”核设计,其中一个“伴核”用于超低负载应用。采用A9内核,40nm制程,发热量比较大,通用性能优秀。

K3V2:国内首款自主研发四核,有多项专利技术,采用A9内核,40nm制程,但是由于频率波动上比较“保守”,因此发热量和功耗控制优秀,通用性能良好。

Exynos 4412:三星用在多款旗舰机型的四核处理器,A9内核,32nm HKMG工艺,功耗控制优秀,通用性能暂时是Android最强(当然等它老大Exynos 5250出来说法又会不同了)。

APQ8064:采用高通自主研发的Krait环蛇内核,采用了ARMV7指令集,28nm制程,属于最后一批上市的四核处理器,通用性能良好。

 

当然,双核处理器中的Exynos 4210(4212)、OMAP 4470(4460)、MSM8960等都属于主流CPU,它们都不是省油的灯,实力不可小觑。

 

此处不得不提苹果的A6以及A6X处理器,和高通类似,苹果也是采用了ARMV7指令集且没有直接使用A9内核。A6和A6X的效能之高让人咋舌,虽然频率“只有”1.3G和1.4G,但是在部分单线程的测试中,通用性能毫不逊色于Exynos 4412,可见A6和A6X的强大。A6和A6X也是使用32nm HKMG工艺。

 

什么是CPU通用性能呢?CPU通用性能即和手机通用处理和软解视频等效率有关,简单地说就是一台手机的运行速度、效率。当然CPU里面还包含了neon模块,这是CPU内部的一个多媒体加速模块,对于视频性能来说至关重要,当时NVIDIA的Tegra2就是因为省去了neon模块导致视频性能较差。CPU通用性能会影响到很多用户体验,细到滑动桌面、菜单响应,大到大型网页、软件视频解码都受到CPU通用性能的影响。那我们又可以通过什么方式去测试CPU的通用性能呢?传统方法当然是喜闻乐见的跑分环节了。下面介绍一下常用的一些CPU跑分软件:

象限跑分,这是一款老牌的Android跑分软件,但是随着多核CPU的发展,象限跑分显得越来越不“靠谱”,尤其是在I/O一项还存在各种作弊和猫腻的问题,所以这个跑分的参考性确实比较低。

 

安兔兔跑分,近一两年比较流行的跑分软件,但是也是各种不靠谱,主要体现在GPU方面,不能对GPU进行足够的压榨,大部分手机都可以跑到满帧。也存在一定的作弊问题。

 

除了这些比较有“娱乐性”的软件之外,以下两款跑分软件则相对比较稳当些:

Geekbench,一款因iPhone5而兴起的跑分软件,把整数运算和浮点运算分开算分,另外加了两项关于内存的分数。但是这个软件相对比较“抽风”,经常出现连续测两次可以差别几百分的问题,所以要得到相对准确的分数,要经过多次测试才能确定。

 

Cfbench,测试CPU多线程性能

 

当然,除了传统的跑分软件,还可利用网页、模拟器、视频软件等各种软件进行性能测试,常用的有:

Sunspider 网页javascript性能测试,主要测试的是单线程性能,所以这也不难解释为什么A6处理器和Exynos 4412在这个测试中不相伯仲。

 

类似的还有browsermark

 

GBA模拟器,这也是测试CPU单线程通用性能的一种偏门方法,对CPU效率、频率都较敏感。

 

BSPlayer软件解码,这个没什么好解释的了,就是纯粹通过CPU实打实地软件解码。

 

2.GPU性能

我们也先来介绍一下主流移动GPU,在此前的文章“雷锋科普:小身材大不同 主流移动GPU解析”一文中也有详细介绍,这里就不说太多了,先来介绍常见的高性能GPU:

 

SGX543mp2 :67M/s三角形输出,2000M/s像素填充(iPhone4S、iPad2、iPad mini)

SGX543mp4 :133M/s三角形输出,4000M/s像素填充(The New iPad)

SGX554mp4 :266M/s三角形输出,8000M/s像素填充(iPad4,由于官方没有详细参数,所以用苹果宣称的“两倍”计算)

Geforce 16sp :120M/s三角形输出,1600M/s像素填充(One X、Nexus 7、Optimus 4X HD)

Adreno225:130M/s三角形输出,760M/s像素填充(Padfone、One S)

Adreno320:200M/s三角形输出,3200M/s像素填充(小米2、Optimus G、Nexus 4)

gc4000   :200M/s三角形输出,2500M/s像素填充(华为D1Q、Media Pad 10 FHD)

mali400mp4@275Mhz:30M/s三角形输出,1100M/s像素填充(Galaxy S II、双核MX)

mali400mp4@400Mhz:44M/s三角形输出,1600M/s像素填充(Galaxy Note II、Galaxy S III、四核MX)

 

当然,衡量GPU的性能不能只靠看参数,参数的强弱很多时候只能体现到跑分上,但是由于Android的硬件碎片化问题,导致很多时候不是GPU本身绝对性能不够强,而是兼容性的问题。因此除了跑分,我们需要加入实际游戏表现,才能综合评价一款GPU的性能。

 

常用GPU跑分软件:

Nenamark2

这个软件经常会在各大评测中出现,但是它自身有两个比较严重的问题,一个是只能根据设备的原有分辨率跑分,这样就出现了局限性,例如使用同一款GPU的两台设备,由于分辨率不同,Nenamark2的分数就会有不小的差距。另外一个问题就是对性能压榨不够,很多高端设备都已经可以达到满帧60fps,所以部分没有锁定60fps的设备就在这个软件尝到了甜头。

 

GLBenchmark2.5

笔者个人觉得这是现时对GPU绝对性能测试最靠谱的一款软件,由于它拥有一个“Offscreen”模式,即所有设备统一跑1920*1080的分辨率,这样才能达到最公平的竞争。

 

测试GPU当然还要用到最顶级的3D游戏测试,除了流畅性的区别,还要留意的是游戏本身的特效处理。当然这里涉及到一个游戏厂商侧重优化的问题,所以不能完全作为GPU性能测试的基准,可作为参考。

常用测试GPU游戏:

N.O.V.A 3:有名的GPU杀手,特效全开下很少有设备能够完全流畅运行。

 

狂野之血:各GPU表现出来的特效差异较大。

 

狂野飙车7:部分地图会对GPU造成巨大压力,另外不同设备特效差别也大。

 

NBA2K13:流畅度大部分设备都不会成问题,主要是特效和人物模型的区别。

 

3.DSP

这里先纠正一个误区,很多测试中会提到“XXX GPU的解码性能不好”,这绝对是错误的。前面我们已经提到,软解解码是考验CPU通用性能的,那硬件解码呢?那就是看DSP硬件解码模块。硬件解码模块要搭配CPU的neon共同工作,现在主流的CPU基本都具有neon模块,所以对付常见的720P视频大多数都不会有太大问题。但是作为发烧友,我们又怎么能只满足720P的视频呢?很多时候真正考验DSP硬解性能的是很多参数逆天的1080P视频,当然对这些视频的测试已经远远超出“够用就好”的范畴。DSP是用于视频硬件解码的,和CPU中的neon模块协同工作。而我们经常说的硬解分两种,一种是利用arm V7架构里面的neon模块,支持高级SIMD以及浮点运算指令,即CPU中提供解码的硬件加速。另外一种则是DSP集成多媒体加速单元,支持一些通用的或者自家的指令集或者接口,德州仪器、NVIDIA、高通等厂商都有类似的设计。

 

常用测试软件:BSPlay、Diceplayer。测试常用的视频:高帧数、高ref的1080P,10bit视频等。

 

以上是笔者对手机性能测试的一些个人见解,当然只说一些理论和测试方法是没有用的,接下来后续的测试中将加入真机实测对比,直观地为大家呈现出测试手机性能的方法。

 

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