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平板电脑方案主流ARM处理器性能深度测试
2012-09-24    来源:平板电脑方案杂志

摘要: 作为一个智能手机或平板电脑用户,在浏览网页、玩游戏时有没有遇到过不流畅,甚至失去响应的情况?你是否有过“处理器性能不足”的猜疑?在这个ARM处理器也已进入多核心的时代,与x86架构只有英特尔和ARM两个选择不同,ARM架构处理器有非常多的厂商涉足——高通、三星、德州仪器、NVIDIA、意法半导体...


      作为一个智能手机或平板电脑用户,在浏览网页、玩游戏时有没有遇到过不流畅,甚至失去响应的情况?你是否有过“处理器性能不足”的猜疑?在这个ARM处理器也已进入多核心的时代,与x86架构只有英特尔和ARM两个选择不同,ARM架构处理器有非常多的厂商涉足——高通、三星、德州仪器、NVIDIA、意法半导体......让人头晕目眩。本文的最终目的也就是为大家逐一点明当前主流智能手机和平板电脑方案中采用的ARM处理器的性能,以方便大家参考选择。

      品牌玲琅满目 双核已成主流

      ARM架构处理器的平板电脑方案开发成本较低,原因是ARM公司只是设计原始架构,而具体产品则授权给如高通、德州仪器、NVIDIA、三星等研发能力突出的芯片制造商,面对不同的用户的需求来设计出有针对性的芯片组。由于竞争关系,芯片的价格和资料都更适合方案公司使用。但这也就导致了一个问题——产品命名复杂,大多数用户都很难分辨其中的差异,不过不用担心,看完本文你就会有一个清晰的思路了。

      随着时间的推移,目前的平板电脑方案已经彻彻底底地进入了双核时代。市面上在售的主流平板中不仅有采用国外厂商芯片组的产品,也有采用国内解决方案的产品出现。接下来我们就先来介绍今天参与测试的各款ARM处理器吧。

      四核心组

      NVIDIA Tegra 3

      代表机型:LG Optimus 4X HD、HTC One X

      这是一颗值得隆重介绍的ARM处理器,NVIDIA无疑是为数不多的,在PC与平板电脑方案均有所建树的厂商之一。而Tegra 3采用了4+1核心的设计,这种特殊的架构被称为vSMP技术,它会根据手机实际运行时的状态,在需要高性能时启动四核,低功耗时则由单核来运算。根据官方介绍,Tegra 3的CPU性能最高可达Tegra 2的5倍,“已达PC级别,赶超PC的Core2 Duo T7200”。内部集成的GeForce GPU包含12个流处理器。同时,其四核理论功耗也比双核的Tegra 2更低。

      三星猎户座4412

      代表机型:三星Galaxy S3、联想K860、迅为T4412、魅族MX

      作为全球半导体的第二把交椅,虽然前些日子与苹果的官司中摔了跟头,但其新旗舰猎户座4412处理器依然是当前最火热的产品之一,官方声称性能达到猎户座双核的两倍。同时功耗却仅为后者的80%,此外还继承了LTE调制解调器,进一步降低功耗。目前这颗处理器已被国内多个平板电脑方案公司采用。

      双核心组

      德州仪器 OMAP4430

      代表机型:摩托罗拉里程碑3、黑莓PlayBook、迅为T4430、亚马逊Kindle Fire

      德州仪器是芯片设计领域的一座高山,尤其是在数字信号处理与模拟电路方面非常的强劲,与美国国防部有着深入的合作。OMAP4430是德州仪器的第四代主流产品,因此产品普及率较高,明显产品较多。2011年国内很多平板电脑方案厂家采用OMAP4430处理器。2012年,随着德州仪器可能放弃OMAP系列产品后,4430的声势逐渐降低了。

      瑞芯微 RK3066

      代表机型:原道N101双擎。酷比魔方U30GT

      瑞芯微可以说是国产芯片方案的领头企业,这颗RK3066处理器主频很高(单核心可达1.4GHz),同时集成了Mali-400 MP 图形芯片,在低价国产平板电脑方案中很受欢迎,可以说是秉承了国人“高性价比”精髓的产品。

      NVIDIA Tegra 2

      代表机型:三星Galaxy Tab、LG Optimus 2X

      第一代Cortex—A9架构双核处理器,Tegra—Zone 中专为该芯片优化的游戏是它最大的卖点,但不支持Neon指令集让它在处理Flash时会有些吃力,同时在理论上复杂视频的解码性能会有所下降。

      意法爱立信U8500

      代表机型:索尼ST25i、索尼LT22i、联想乐Phone S889t

       这是一颗定位较低的双核处理器,生产它的目的就是满足中低预算消费者的需求,也正是因为有此定位的处理器,才促使ARM双核平板电脑方案迅速平民化,因此在我们的测试中,它必不可少。

      高通MSM8260

      代表机型:索尼ST26i.小米M1S 、HTC One S

      世界首款ARM异步双核处理器。而且它的两颗处理器无法同时工作,因此单核心频率很高(1.5GHz),以弥补运行多线程任务时可能出现的性能不足。除此之外,内置了性能不俗的Adreno 220 显示芯片。

      三星猎户座4210

      代表机型:三星Galaxy Note、三星Galaxy S2

      虽然已经不是三星的旗舰产品,但在双核时代搭载这颗处理器的机型让我们深刻认识到三星的强大,从处理器到屏幕再到内存闪存芯片,几乎机内的所有元器件都由三星一手操办,这颗双核处理器的性能自然也就不可小觑了。目前除了三星之外,只有很少的平板电脑方案商使用这款芯片。

      ARM处理器知识Q&A

      越来越多的用户和玩家开始关注与ARM处理器有关的产品和技术,为此我们特别连线ARM技术工程师,针对大家关注的一些知识点进行释答。

      Q:同样制程工艺的前提下,是否ARM处理器的晶体管越多,性能越好?

      A:如果只是针对处理器这一部分来说,的确是这样的,不然多出来的晶体管就没意义了。

      Q:我们看到同样制程的ARM处理器,封装尺寸大小不一,是否尺寸大的性能就一定好呢?

      A:这个说法不成立。封装尺寸和DIE尺寸概念不一样,例如我的DIE可以做到10mm*10mm,而封装可以是12mm*12mm,也可以是14mm*14mm,更小的封装是为了适应更小更薄的设备,但由于对电气性能要求更高,成本也更高。正因为如此,封装尺寸不一样的ARM处理器,DIE尺寸有可能一样,更谈不上比较晶体管数量,所以并不能用它来判断ARM处理器的性能强弱。

      Q:不同品牌的ARM处理器,会有不同的软件兼容性吗?

      A:ARM处理器厂商在ARM提供的架构基础上按照自己的需求进行改动是很正常的,不过一般来说不会有很严重的软件兼容性问题。

      ARM处理器在走PC高频多核化的路线

      从规格表中我们不难看出,当前主流的双/四核ARM处理器频率都已经接近,甚至部分产品已经突破1.5GHZ大关,而在即将到来的cortex-15架构时代,2GHZ将成为ARM处理器的新标尺。短短两年多的时间里,平板电脑方案所使用的处理器频率就实现了飞一般的突破,这种情况我们曾经在PC端也看到过,所以,现在正是手持设备软硬件发展的黄金时代。不过,通过制程这一参数可以看到,各大厂商的研发脚步并不一致,未来方向可以确定为高频多核心,但其过程中可能产生的副作用也不得而知,这也是手持设备独有的精彩看点之一。

      摆脱ARM原生GPU方案是一大趋势

      从目前的产品来看,NVIDIA、高通和德州仪器都没有采用ARM的标准图形显示解决方案(即Mail系列GPU),NVIDIA与高通都是采用了自家的GPU,而德州仪器依旧采用老搭档POWERVR的显示芯片。从侧面也表现出另一种趋势----各大厂商不希望产品内核同质化,更不希望被ARM所桎梏。而采用MAIL-400GPU方案的几大品牌也各自有针对性地记性了改良,三星猎户座4210与瑞芯微RK3066采用了低频四核GPU方案,意法爱立信U8500则仅配备一颗GPU核心。就像选购PC机时必看的显卡参数一样,现在GPU越来越受平板电脑方案用户的关注。

      测试方案解读

      其实任何平台的测试都存在一定的客观因素影响,无论是使用测试软件还是游戏测试。但测试软件作为第三方数据量化软件,分数可以直观地在各款产品中进行对比,还是有一些参考意义的,而至于如何充分发挥各个平台的真正实力,就看设备厂商各自的ROM设计功底了。当然,测试成绩不仅仅是处理器的性能体现,也会受到系统版本、屏幕分辨率、内存频率及容量等多方面影响。大家需理性看待测试成绩,我们也会对每一项测试的可参考度进行评价,最高为100%。

      综合性能:四核表现“逆天”,高频双核成主流

      成绩可参考度:70%

      测试软件:安兔兔

      它已经算是一款老牌安卓平台综合性能测试软件了,新版本对多核处理器进行了优化,能准确反映出核心数量所带来的原始运算性能差异。不过它的GPU测试部分对运算能力的要求比较落伍了,因此大多数产品都能获得很强的表现。

      NVIDIA

      TEGRA3与三星猎户座4412在安兔兔测试中的表现只能用“逆天”来形容,处理器性能远远超出其余双核产品。不过需要注意的是,它们的GPU表现并没有与其他产品拉开差距,我认为造成这种情况的原因来自测试软件。

      在双核处理器当中,高频率就意味着高性能,猎户座4210、瑞芯微RK3066的性能与其他产品拉开了一定的距离,而高通MSM8260则吃了“胶水双核”的哑巴亏,性能表现不仅如人意。

      网页浏览:还无法完全利用四核心

      成绩可参考度:75%

      测试软件:Vellamo

      这是安卓平台上为数不多的网页浏览基准性能测试软件,包含HTTML5、Flash、javascript等主流脚本测试,基本上能体现现实中的使用感受。

      无论智能手机还是平板电脑方案,现在都足以替代PC,成为我们浏览网页更便利的选择,因此,这方面的性能测试我们自然不能马虎。而在网页浏览性能测试中,四核处理器并没有像安兔兔测试中那样有很明显的领先幅度,我认为原因依然在软件端,因为目前无论是各类浏览器还是测试软件,都无法完全利用四核处理器的性能。但问题必须以可持续发展的角度去看待,在这个手持设备软硬件发展都处于高速期的时代,我认为很快就能看到可以完全利用多核心资源的网络应用出现,毕竟现在已经逐渐开始普及四核。

      运算性能:核心数量与频率压倒一切

      成绩可参考度:80%

      测试软件:Linpack for android

      这是一个纯粹的数学运算测试工具(利用高斯消元法求解一次元稠密线性代数方程组),以此数据来评估处理器的单 /多线程浮点运算性能。这是一个跨平台的软件,在PC上也可以使用。

      选择这个软件来测试的最大目的就是展现多核心直接的差异,尤其是与单核直接的差距。在单核心性能差别不算特别明显,甚至有些落后的情况下,四核处理器的性能在多线程测试中体现出了竟然的优势,毕竟目前的四核处理器不仅核心数量占优,而且频率上也丝毫不落下风。而在双核处理器当中,频率成为了评判性能优劣的最大标准。1.6GHZ的瑞芯微RK3066和1.4GHZ的猎户座4210成绩领先于其他处理器。虽然ARM处理器的品牌繁多,但由于源自相同的架构,所以原始性能上的差异用频率就可以直接体现出来了。

      GPU性能:多核=高性能

      成绩可参考度:95%

      测试软件:GLBenchmark

      这款测试软件有一个最公平的设置-offscreen模式。在这个模式下,即便设备不支持1280*720分辨率,测试软件出会将屏幕关闭,强制GPU按照此分辨率来进行OPENGL ES2.0性能计算,这也就意味着它可以更公正地测试出GPU的真实性能。

      测试结果在我的意料之中,与处理器相同,GPU也同样需要多核才能发挥出更强的性能,这一点其实与PC端也是出奇一致的。虽说在OFFSCREEN模式下我们无法看见实际测试画面,但采用多核GPU的产品均具备了畅玩目前所有3D游戏的实力(在《永恒战士2》、《黑暗领主》等游戏体验中均验证了这一观点)。

      在四核处理器产品中,TEGRA3以比较明显的差距输给了猎户座4412,这样的成绩让我有点意外,因为在实际游戏中我并未感觉到两者之间有明显的不同,当然,GLBENCHMARK给出的是理论运算之,而且还设计到游戏优化等问题,大家需要理性看待测试数据。

      趣味阅读:

      ARM处理器性能相当于哪款X86处理器?

      ARM处理器与X86处理器之争日渐激烈,相信所有人都知道ARM的优势在于低功耗,虽然ARM也一直声称自己的性能够强悍,但大家也都心知肚明在性能方面它们落后X86处理器相当长一段距离,而具体差多少,相信大家也同样有兴趣。正好LINPACK是一款跨平台测试软件,通过一些列对比我们得出以下结论:即便是目前最强的三星猎户座4412处理器,也只能与1999年英特尔赛扬500MHZ持平,而CORE i5 2450M的成绩为27747MFLOPS……

      ARM还是老老实实地发挥低功耗运算的优势吧。

      总结:

      一场熟悉的频率/核心大战

      如果你对PC历史有一定的了解,或者你曾经DIY甚至买过一次电脑,对今天我们所测试的内容其实都不会太陌生。因为无论是多核心还是高频率,这都是在PC端大家早已耳熟能详的词汇,而随着ARM处理器的一步步发展,其实很大程度上它也是在走PC当年走过的路——由诞生时的高昂,渐渐普及到寻常百姓家,随着各类应用对性能要求的日渐提高,处理器/显卡/内存等规格也开始受到广泛关注,并获得长足的性能进步……这个故事听起来与当年的PC如出一辙,只是步伐比PC快了很多。现在的ARM正处于性能爆发期,但它很快也会进入另一个阶段,而已就是现在PC所经历的阶段——体验为王。性能不会只是手持设备的唯一参考,我们还需要创新的使用方式、与PC/电视/只能家居的无缝结合、更低的发热量……如果说高频四核让人振奋,那手持设备“天空才是极限”般的未来就让更让人神往不已了。

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