手机cpu和gpugpu高性能运算之cuda达到最好 会伤害手机么?

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A15完败?骁龙800 VS Exynos 5410性能测试
2012年是四核手机的时代,四核SoC为手机带来更强劲的性能和更优秀的体验。而今年Cortex-A15正式进入人们的视线,高通也推出Krait 400核心的。而正好三星的旗舰产品Galaxy S4有两个型号分别使用了和骁龙800,它们之间谁的性能更优秀呢?
首先介绍一下这次测试的两台手机,分别是国际版的Galaxy S4(型号是GT-I9500)和韩版Galaxy S4 LTE-A(型号SHV-E330S),以下是规格对比图:
从配置上看,两者最大区别就是SoC和支持的网络,其他的例如屏幕、RAM、摄像头、电池等各方面都是完全一致的。SoC之间的差别则是我们这次对比评测最关心的部分,究竟这两款顶级SoC在性能、发热、功耗等各方面有什么不同呢?此外,E330S支持LTE和LTE-A网络,当然这对国内用户来说都暂时没有什么实际意义。而E330S自带32G ROM和双电双充,而I9500的32G版也已经在市面上出现。
左I9500,右E330S▼
和上次一样,我们这次的性能对比依然分三部分:CPU、GPU和硬件解码性能。除了性能之外,我们也会对这两台手机的续航和发热进行测试。
从频率上看,E330S的骁龙800 2.3GHz要比I9500的Exynos GHz高出很多,但是我们知道Cortex-A15的同频效能绝对是所向披靡的,远非Krait核心可比,而这次频率差距悬殊的对决结果又会怎样呢?
理论跑分测试
安兔兔评测(左E330S,右I9500)▼
从安兔兔的跑分来看,E330S无论从总分还是各项得分来看都要完全压倒I9500,当然,这里也只能作为一个参考,实际应用中真的是一边倒吗?
Vellamo(左E330S,右I9500)▼
这是高通公司推出的一款网页测试软件,主要测试手机的HTML5性能,E330S的成绩非常好,尤其是HTML5测试部分更是力压Tegra 4,Metal部分也很接近Tegra 4,两项测试都要超过I9500。
圆周率(左E330S,右I9500)▼
测试的是CPU的浮点性能,这个应用和曾经PC评测常用的SuperPi很类似,E330S的表现依旧彪悍,成绩甚至超越了使用Tegra 4 1.8GHz的AT703,仅用了29秒不到就完成了测试。
通用性能测试
Sunspider 1.0.1
Sunspider的最新版本,可以测试CPU的单核性能,当然和浏览器的Javascript性能也有很大关系。由于三星自带的处理器对这项跑分有“神油”,所以这里统一使用Chrome Beta V29进行测试,分数越低越好(左E330S,右I9500)▼
从测试成绩来看,相对于以往的Krait 200和Krait 300的处理器,E330S上的高频Krait 400表现极其强大,已经完爆了除了Cortex-A15之外的所有处理器,但是和I9500相比,还是有100ms左右的差距。
视频软件解码也是个衡量CPU通用性能的一个重要测试项目,这个测试项目考验CPU的多线程性能,和视频硬解不同,这是考验CPU通用计算能力的一种方法,而且会用到多核处理器,以下测试都使用BSPlayer 1.9版。
E330S,平均帧数35.85▼
I9500,平均帧数39.3▼
从成绩来看,I9500还是要领先E330S一些,这里再次展现出Cortex-A15的彪悍实力,从频率上看,I9500降频到四核1.2GHz,而E330S基本可以保持在高频2.265GHz,尽管A15的频率如此低,但是性能还是要高出一筹。
视频的一些相关说明:应用安装使用了一个约50MB的apk,网页测试统一使用Chrome Beta V29,压缩文件夹使用ZArchiver进行,文件夹大小超过500MB。从视频可以看出,E330S在应用安装、文件夹压缩、游戏载入方面都有巨大优势。此外,我们也可以从视频中看到,I9500的屏幕要偏黄很多,这也许是屏幕批次问题,也可能是韩版的屏幕质量特别好…另外,关于游戏载入和应用安装,很有可能是受到闪存速度影响(E330S是32G,I9500是16G)。
在骁龙800没出现以前,I9500上的SGX544MP3一直所向披靡,就算是1080P分辨率下也要比很多720P的手机玩游戏更流畅。而E330S上的Adreno 330从理论性能上可谓鹤立鸡群,那它实际的表现又如何呢?一起来看看GPU的强强对话。
理论跑分测试
GFXBench 2.7.2(左E330S,右I9500)▼
老牌的GPU性能测试,2.7版本以后对GPU性能要求更加苛刻,同时2.7版包含了2.5的Egypt HD测试。如果说AT703上的Tegra 4 和I9500上的Exynos 5410打成平手的话,那E330S的骁龙800在这项测试已经完爆了后者,差距很大,GFXBench 2.7测试中甚至达到两倍的差距,当然这和测试的偏向性有一定关系。
BaseMark X
E330S,On-Screen:17帧,Off-Screen:15帧▼
I9500,On-Screen:9.2帧,Off-Screen:8.8帧▼
这个测试使用Unity 4.0引擎,引入了大量粒子效果,先进的照明效果和后期处理,对手机的GPU会产生很大压力,E330S的帧数几乎是I9500的两倍。
3DMark(左E330S,右I9500)▼
在这个测试中,E330S除了物理测试的帧数和I9500比较接近以外,其他涉及到GPU的图形测试、Demo等都大幅抛离对手,再一次展现Adreno 330统治级的性能。
安兔兔3D(左E330S,右I9500)▼
这是从安兔兔评测分离出来的3D性能测试,E330S的表现当然也要比I9500优秀,差距在9帧左右。
对比图表:
从图形测试来看,E330S凭借彪悍的GPU规格和超强的Shader性能在所有GPU跑分中保持绝对领先,大幅抛离I9500。
游戏帧数测试
光有GPU理论跑分当然还不够,这里也带来大家最喜闻乐见的游戏帧数测试,测试采用了几款大型游戏,分别有Gameloft的现代战争4、钢铁侠3、狂野飙车7(说好的狂野8在哪?),EA的极品飞车17和真实赛车3,游戏过程中使用FPS Meter进行帧数检测
现代战争4 1.1.0
常用的测试项目,但是E330S在测试中的特效表现很差,画面很多细节都丢失了,瞄准镜的反光也没有了,所以这里的帧数不具有可比性。而小编也尝试过修改build.prop的型号信息试图修改特效,但是也没有效果。
钢铁侠3 1.2
这是Gameloft最近才推出的游戏,优化似乎不是太好,I9500只有可怜的20帧…
狂野飙车7 1.0.6(上海跑道)
选择这条跑道的原因是因为它对GPU的压力最大,实测中I9500已经开始出现轻微的卡顿了,平均帧数只有27左右(GPU超频640MHz可以到31帧)
极品飞车17
由于极品飞车17较长时间没有更新,最新版本还停留在较早前的1.0.47,这个版本对I9500支持很差。所以这里使用了PowerVR系列GPU专用的“神油版”,版本号为1.0.28,以保证两者的特效在同一水平。
在最后一项真实赛车3的测试中,I9500可以说好不容易追回一局,而这个游戏的情况比较复杂,虽然两者平均帧数一样,不过在画面细节上存在一些问题(下文中有解释)。
游戏帧数对比:
从五轮的游戏帧数对比下来,毫无疑问E330S的优势很大,但是我们也看到不少问题。例如在现代战争4中,I9500的特效明显要比E330S高,真实赛车3中E330S的画面锯齿也要比I9500多,具体请看下图对比:
I9500(点击可查看原图)▼
E330S(点击可查看原图)▼
从以下细节放大图可以看出,I9500的画面锯齿明显比E330S更少,即画质要更优秀▼
硬件解码性能
I9500在评测中的解码性能让人印象深刻。而以往高通四核的硬解水平也只能说中规中矩,骁龙800的表现又会如何呢?
视频列表:
FLV 俺妹OP,,H.263
MP4 周杰伦《双截棍》,,H.264 High Profile L5.1,码率17M
AVI 《境界之轮回》预告片,,Xvid
WMV 微软WMVHD官方视频,,VC-1,MP@HL
RMVB 《黑神》小剧场,,RV40
FLV 指环王,,HEVC,1000kbps
MP4 Clannad OP ,,H.264 High Profile L5. ref16
MKV 柯南剧场版15预告片,,H.264 Main Profile L4.0,音频编码AC-3
WMV 微软WMVHD官方视频,,VC-1, MP@HL
MKV Fate stay night [Realta Nua],p,Hi10P,23.976fps
FLV 指环王,,HEVC,1200kbps
MP4 ,ref3,fps=30
MP4 ,ref3,fps=24
对比结果如下:
从对比中可以看出,E330S相对I9500来说硬解能力更加优秀,能支持4K级别的视频。
也许大家会认为I9500的“4+4”核非常耗电,但是实际上在日常应用中会配合四核A7工作,而且A15核心也经常会出现降频的情况,所以实际使用情况没有想象中这么糟糕。而反观高通的Krait核心,其实一直都是比较“热情”的SoC,而骁龙800虽然使用了功耗改进较大的Krait 400核心,但是2.3GHz的高频率显然不是省油的灯,以下是耗电实测情况▼
两款手机在耗电测试中表现出奇地接近,最后剩余相差1%的电量完全可以算作误差范围,这两款手机的续航表现几乎可以认为是完全一样的。
从Galaxy S4上市以来,它的发热问题都饱受争议,尤其是“4+4”核的版本更是被称作小核弹。而骁龙800拥有2.3GHz的高频让它也“冷静”不下来。测试中室温25摄氏度,测量机身表面最高温度,测试结果如下▼
从测试结果来看,骁龙800也没有比Exynos 5410凉快多少,两款手机在运行大型游戏的时候机身表面最高温度都超过了50摄氏度,可以说是两个十足的暖手宝。
从E330S和I9500的对比中,我们可以比较直观地看到骁龙800和Exynos 5410的差距。在性能上,E330S已经在大部分测试中超越了I9500。虽然Krait 400在同频性能上不如Cortex-A15,但是频率上的巨大差距还是把效率拉了回来,这也是我们首次见到CPU性能如此彪悍的高通处理器,绝对配得上手机最强CPU的称号。而在GPU端,Adreno 330的表现更加抢眼,说秒杀SGX544MP3也不算过分,而且Adreno 330能完整支持OpenGL ES 3.0,在Android 4.3的时代有更大的发展空间。当然,现阶段的一些大型游戏对SGX544MP3的支持要比Adreno 330更加好,在这次测试中现代战争4的特效表现和真实赛车3的细节表现上可以看出这个问题。而在硬件解码性能上,骁龙800的表现也让我们刮目相看,几乎能够完美支持所有主流的格式,就算面对“4k”级别的mp4视频,也能够正常硬解,这种硬解水平已经可以挑战Tegra 4了。
而回到E330S和I9500上,很多购买了I9500的用户会觉得“被坑”,没买多久的旗舰产品竟然出了增强版。实际上I9500在实际应用中已经足够优秀,如果不是在测试中AB对比,完全不会觉得性能上不够用。而且I9500是“正统”的Galaxy S4系列,在第三方ROM资源上远远不是Galaxy S4 LTE-A(包括韩版E330S和将来推出的I9506)可以比的。I9500现在也已经有很多第三方内核,通过刷入这些内核以后,我们可以适当地把CPU和GPU超频,在游戏表现上会比正常情况更好一些。
如果你是一个十足的性能控,想享受极致的性能,那购买E330S将会是一个很好的选择。而如果你是一个刷机控,I9500将会带给你更高的可玩性。
关于E330S的一些其他问题:
由于E330S是韩版机,很多用户比较担心网络使用情况。E330S在日常使用中可以正常支持GSM和WCDMA网络,通话和上网都没有问题,更有用户尝试过甚至支持移动4G网络(小编未实测过)。
关于EDGE,需要破解,默认情况不支持。
关于ROM,它和Galaxy S4系列的其他产品都不能通刷,而且它的TouchWiz和Galaxy S4有一定区别。
短信问题,很多韩版机在使用中文短信的时候都会出现问题,而E330S已经有一些本地化第三方ROM可以使用,通过刷入这些ROM即可解决问题。
关于信号,在同样使用联通HSPA+的情况下,E330S信号强度要比I9500更好,在电梯里面都可以打电话和上网(同一环境下I9500直接断网)。
购买渠道,E330S毕竟是小众机,现在只有通过水货渠道购买,香港先达广场的货比较多,如果有耐性又对骁龙800有兴趣的朋友可以等等国际版或者直接上Note 3。
关于摄像头,I9500使用的是索尼堆栈式摄像头,传感器型号IMX135,而I9505使用的是索尼背照式摄像头,传感器型号IMX091PQ。而E330S和I9500一致,使用的也是IMX135(棒子果然对自己是特别好的…)
I9500使用了独立的音频芯片Wolfson WM5012,而E330S没有。
在基带、射频、蓝牙上,I9500使用了Intel的基带和射频,博通的WLAN/BT/GPS芯片。而E330S当然是使用了高通的全套解决方案了。
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2013年四大旗舰手机处理器性能对比
时间行进到2013年,
引领的掌上的性能战争依然如火如荼的进行;虽然2013年的竞争焦点已经从单纯的性能比拼到了体验至上的时代,不过 作为更高级别用户体验的有力支持,以Cortex-A15、big.LITTLE架构以及Krait为代表的高端处理器性能依然备受关注。截至目前,年初 CES所发布的几款重磅级处理器平台都已经有实际出货产品为依托,这也就直接催生了我们对于2013年旗舰级别智能机处理器的性能横向测试。
这里我们所选择的来自高通、三星、英伟达、英特尔四大移动处理器厂商的高通骁龙600、骁龙800、三星Exynos5410、Tegra4、英特尔Atom Z2580已经包含了2013年的主流高端处理器平台,但是Exynos 5420由于没有产品并未包含进该横评当中(而且未来可能改变现有只能四核同时工作的状况),另外未包含的联发科8核处理器也可能在年内问世。
四大品牌旗舰手机处理器简介
高通骁龙600/800系列
骁龙600系列处理器,2013年1月在美国CES发布,采用最高主频达1.9GHz的四核Krait 300微架构CPU与Android 320 GPU,支持LPDDR3内存,无调制解调器;28nm LP制程。骁龙600目前拥有APQ8064T、APQ8064M两种 型号。
骁龙600 SoC架构
骁龙800系列处理器,2013年1月在美国CES发布,采用最高主频达到2.3GHz的四核Krait 400微架构CPU与 Adreno 330 GPU、Hexagon V5 DSP以及目前最快的4G LTE Cat4调制解调器;28nm HPm制程;支持UHD超高清 视频以及7.1声道环绕声,USB 3.0。骁龙800目前拥有MSM8974 (LTE)、MSM8274 (HSPA+)、 MSM8674 (CDMA)、MSM8074 (No Modem)四种型号。
骁龙800 SoC架构
骁龙600与去年的APQ8064广受欢迎的情况非常相似,被包括HTC One、美版三星S4、华硕PadFone Infinity、小米2S、 vivo Xplay等众多明星机型采用。骁龙800目前被三星GALAXY S4 LTE-A版本、索尼Xperia Z Ultra XL39h、索 尼Xperia Z1 L39h、三星Note 3、LG G2以及小米手机3所采用。
三星Exynos Octa(目前包含,这里特指5410)
Exynos Octa 是首个基于ARM big.LITTLE架构的八核心处理器,采用四核Cortex-A15代表“超高性能”的集群和四核Cortex-A7代表“功耗节 省”的集群组合;综合表现方面据官方称将比上一代Exynos处理器性能提升70%,而功耗可以下降20%。三星该处理器当中的Cortex-A15四核 与Cortex-A7四核采用物理上分开的方式;其中A7频率为200–1200MHz,A15频率为200–1800MHz。
Exynos 5410规格
目前采用该平台的机型为三星GALAXY S4和魅族MX3,采用升级版Exynos 5420的机型为三星GALAXY Note 3。
NVIDIA Tegra 4
Tegra 4 系列处理器,2013年1月在美国CES发布,采用四核Cortex-A15架构,并延续之前的“4+1”核结构(额外的处理器同样为A15内核,只是主 频被锁定在500-600MHz左右),72核心频率672MHz的Geforce ULP GPU;除此之外该家族还有Cortex A9-R4架构、 主频2.3GHz、搭配60核心GPU的Tegra 4i。
Tegra4& 4+1核心结构
Tegra 4目前用于中兴U988S、小米3等
,和NVIDIA出品的Project Shield游戏掌机。
Intel Clover Trail+
英特尔Clover Trail+系列处理器,2013年美国CES发布,采用最高主频达2GHz的双核四线程CPU,运行频率533MHz的 PowerVR SGX544MP2 GPU,支持2GB LPDDR2内存。手机端主要型号为Atom Z2580;被联想K900、中兴Geek等手 机所采用。
英特尔Clover Trail+平台
测试平台规格简介:
我们选择了vivo Xplay(骁龙600)、索尼Xeria Z Ultra(骁龙800)、小米3(Tegra4)、魅族MX3(Exynos 5410)、联想K900(Atom Z2580)作为测试用平台,参数介绍见上表。
五大平台综合性能测试
由于智能机集成度太高,处理器之外的其他部分都可能影响到处理器最终性能表现,而我们无法规避这些误差,那样就成了拿各平台的开发机测试而忽略了成品机型的真实体验;因此开始综合性能测试之前有必要重申几点关乎整个测试过程的测试条件限制。
特别值得注意的是:
1、关于优化,由于各厂商对于处理器平台的优化功力不同,容易造成对该平台本身的性能增强或减弱;虽然我们用相似屏幕分辨率(1080p,MX3略占优),相 似内存容量挑选了除处理器外其他参数尽量相同的机型来规避误差,但仍然有可能由于上述原因造成实际测试成绩与各处理器平台理论成绩的差距。
2、关于降频,大部分机型出于续航和热量控制两方面的考虑,不能够持续高负载的运行,长时间运行会出现降频现象;由于不同厂商采取的温控策略不同,我们无法统一,因此这也会对最终结果带来误差。
3、关于测试条件,所有机型测试过程统一在相同恒定室温条件下进行,每项测试每次完成之后自然冷却至室温,再重新进行第二次或者其他项测试,以此来规避高温降频对于最终性能的影响。
4、关于电池策略,小米3这样的机型当中包含“均衡模式”“性能模式”这样的电池策略,为了探究各平台的最大性能,有该策略的机型开启“性能模式”,其他保持默认模式。
5、关于型号区别,由于各个厂商的调校,不同平台最终出货可能并不处于它的最高主频上;而且例如骁龙600、800这样的处理器也都各自有AB不同的型号;这部分误差同样需要考虑。
6、关于续航发热,由于不同机型的续航发热不仅与处理器有关,还与屏幕、射频信号耗电、各机型散热措施等有着非常大的关系,因此这里的测试不包含这两方面内容。
综合性能测试部分
综合性能测试从CPU、GPU两部分来考虑处理器平台的性能表现,同时我们采用的AnTuTu Benchmark 4.0也是兼顾到了多任务和Android虚拟机性能两方面。
该部分测试采用三次测试取最高分的方式。Tegra4,也就是性能模式的小米3在这里得到最高分,接下来是骁龙800、Exynos 5410以及骁龙600,Intel Atom Z2580双核平台分数最低。
AnTuTu Benchmark 4.0总分
就我们所测试过的所有涉及到这几个平台的机型的经验来看,Atom Z2580、骁龙600以及Exynos 5410基本符合正常表现,Tegra4也比 较符合小米3发布会的展示成绩(与Shiled掌机4万分+的差距在于手机版Tegra4本身CPU和GPU频率都有降低,而且没有风扇散热,满载过程会 有降频现象),至于骁龙800尚有潜力,比如骁龙800三星Note 3的测试成绩就有35000+,而且内存的分数提升并未占主要部分。
AnTuTu Benchmark 4.0各项总分
分项目来看,Tegra4平台的多任务性能表现抢眼,骁龙800 Android虚拟机部分表现出色;同时作为值得关注的图形能力部分,3D测试当中 Tegra4的72核心GPU、Exynos5410的PowerVR SGX544 MP3 和骁龙800的Adreno 330的成绩几乎可以匹敌。
CPU性能单项测试部分
综合测试过后,我们采用GeekBench以及几种Javascript Benchmark测试CPU部分的性能;GeekBench 3.0采用对单核 心和多核心分别的方式对CPU性能进行测试,主要衡量CPU和内存的运算能力,得分分四个大项——整数运算、浮点运算、内存性能以及内存带宽性能。
Geekbench 3.0
Geekbench 3.0单核多核测试(得分越高越好)
我们依然采用了三次测试取最高分的方式;结果呈现出两种状况,Exynos 5410、Tegra4和骁龙800依然是不依不饶的在单核和多核测试当中分数都非常接近;而除此之外骁龙600基本保持在跟Atom Z2580一样的水平。
Sunspider 1.0.1
Sunspider 是针对的是浏览器测试项目,通过设备内置浏览器对多种数据、包括图形等显示速度的快慢来考量该浏览器的优劣,其中包括的测试项目非常繁琐,通过对3d、 access、bitops、math、string等等项目的测试得出一个总分,分值以毫秒(ms)记录,最终数值越低,即时间越短,证明该浏览器性能 越好。
Sunspider 1.0.1测试(得分越低越好)
作为可以从侧面反映CPU性能的测试方法,sunspider并没有拉开太大的差距,这也与其本身负载较简单有关;就个平台700~1000ms左右的成绩来看,在网页性能方面都不存在任何短板。
Google Octane
Google Octane测试(得分越高越好)
作为Google V8之后发布的新的测试套件Octane,包含以各种JavaScript密集型使用场景作为模型,从2D/3D图形渲染,到浏览器内代 码编译。该套件包含了V8基准测试套件中的所有测试,并且添加了一套新的基准测试程序,这些程序来自一些著名的web应用程序和库。
该测试再次证明了骁龙800与Tegra4在CPU方面的运算能力,Tegra4尤为出色;其他三个平台骁龙600稍弱,Atom Z2580与Exynos 5410也都不错。
GPU性能单项测试部分
随着视频与游戏的不断普及,近年对于GPU的性能需求并不亚于单纯的拼CPU核数,因此GPU部分也是我们重点考察的内容;从对GPU的基本性能测试当中可 以看出,不同平台对于像素填充和三角形生成所给予的权重并非完全均衡,Exynos 5410的PowerVR SGX544 MP3就具备最高的像素填 充效率,而三角形生成效率明显不如骁龙800的Adreno 330以及Tegra4。
GPU像素填充与三角形生成
GPU像素填充率(得分越高越好)
GPU三角形生成率(得分越高越好)
接下来我们首先采用来自Futuremark的3DMark安卓版本,Android与iOS版3DMark通过IceStorm与 IceStorm Extreme两个负载场景对设备的图形处理能力进行测试,每个场景通过两段动画检验GPU的图形处理能力,另有一段动画用以检测 CPU的物理渲染能力,总成绩中GPU图形测试所占比重更大。
综合来看,无论 “共同合作开发”所占的比率多大,高通的Adreno 330/320都还是表现出色的,特别以Adreno 330最佳,普通场景领先Tegra4或者 PowerVR SGX544 MP3、Adreno 320二分之一之多,极限场景成绩更几乎是其他平台GPU性能的两倍。
3DMark(得分越高越好)
如果拆分普通场景来看各项成绩,关乎CPU性能较多的物理测试当中骁龙800并不占优,而双四核Exynos 5410显然更突出一些;如果到了关乎GPU 性能较多的图形测试1和2当中,骁龙800 Adreno 330的性能优势就比较明显了。极限场景当中的成绩分布与之相似,表现最好的仍然是骁龙800 平台与Tegra4平台。
3DMark Icestorm(得分越高越好)
3DMark Icestorm Extreme(得分越高越好)
GLBenchmark 2.7
接下来是GFXBench 2.7.0,作为之前图形测试软件GLBenchmark 2.5.1的升级版本,其中包含了超过30个基准测试项目。主要包含 高质量的3D场景,画面更加复杂。在负载最高的T-Rex HD场景当中,骁龙800 Adreno 330以及Tegra4斩获20fps以上的帧率, 基本可以实现流畅运行;而Exynos 5410的PowerVR SGX 544 MP3以及骁龙600的Adreno 320次之,15fps左右的 帧率还无法流畅运行;Atom Z2580的PowerVR SGX 544 MP2性能最弱。
GLBenchmark 2.7 T-Rex HD(得分越高越好)
作为2.5时代遗留下来的Egypt HD版本,五种平台都可以无压力运行在30fps以上,骁龙800基本满帧,Tegra4也非常不错;Exynos 5410基本与骁龙600持平。
GLBenchmark 2.7 Egypt HD(得分越高越好)
Basemark ES 2.0 Taiji
Basemark ES 2.0 Taiji 是一款图形测试软件,其中使用了一个经过预先设计的女孩打太极的画面场景来测试设备的三维图形性能,从中可以了解被测试设备在游戏和图形的背景下执行的速 度有多快。该测试的结果仍然反映出与上面相似的结果,骁龙800与Tegra4接近满帧;Exynos 5410与骁龙600次之。
Basemark ES 2.0 Taiji(得分越高越好)
Basemark X
Basemark X 是唯一一款建立于真正的游戏引擎Unity4之上的专业评测软件,具体来说,Basemark X是根据现在甚至将来的3D游戏使用情况来设计负荷的,可 以在极高的状态下测试设备,Basemark X主要测试的是游戏类的内容,包括了粒子特效、高级的灯光效果以及后处理,主要可以针对硬件设备的GPU性 能进行测试。
Basemark X(得分越高越好)
游戏画质及流畅度体验测试
虽然前面用到了分门别类的Benchmark软件,但是仍然会跟实际体验有所差距;而且不排除某些机型根据跑分优化,因此Benchmark基准测试过后, 下半部分的性能测试将着重放在体验部分。首先我们采用公认的对处理器平台性能要求较高的大型游戏进行实际体验测试,除了效果对比,我们也将在稍后借此探究 不同平台的工作方式。
史诗城堡跑分 示例
首先我们采用《Epic Citadel》当中自带的Benchmark,该游戏采用unreal引擎实现,不提供试玩只提供演示;内置的 Benchmark可以让我们在最接近真实游戏场景的条件下测试GPU的性能。最终数值同样以帧率fps表现,游戏分低画质、中画质、最高画质几档。
史诗城堡帧数测试(得分越高越好)
都是顶尖平台,自然不会在低画质和中画质档位上面拉开差距,五种平台的两个画质档位通通接近60fps满帧;最高画质虽然运行起来也都没有压力,所有平台在 30fps以上,不过差距就显而易见了——这次骁龙800与Exynos 5410领衔,而其他三平台在相似的水平上。
接下来我们采用更加贴近实际使用的方式,采用《狂野飙车8》作为测试游戏。统一场景为竞速赛,地图摩纳哥,车型为布加迪威龙,所有加速装置相同;结果计算一场竞速赛平均画面帧数。(Intel平台无可用的fps追踪软件,因此这里无成绩)
狂野飙车8帧数测试(得分越高越好)
非常低——中画质三个阶段,骁龙800表现最佳,而到了高画质阶段,Tegra4与Exynos 5410和骁龙600都算不错;当然这并不是说骁龙800 的性能突然减弱,而是虽然同为高画质水平,但不同GPU所适配的最终画面仍有不同,我们可以通过下面的画质对比看出。
各平台远景画质对比
各平台细节画质对比
同为最高画质级别的《狂野飙车8》同一场景,以骁龙800、Tegra4、Exynos5410所呈现的画面最佳,其中又以骁龙800的抗锯齿能力最佳。而 骁龙600和Atom Z2580平台所呈现的画质显然要第一个档次,对于GPU性能的要求自然较弱。而且值得一提的是,虽然这里的性能横评不涉及功耗和 发热表现,不过长期试玩的发热情况来看,骁龙600的vivo Xpaly散热最佳,这也与其画面没有顶尖的画质、而且机身背后良好的金属导热有关;其他 几个平台的散热状况均不理想。
骁龙平台游戏CPU使用分析
对大型游戏在五种平台上的画质以及流畅度表现有了初步了解之后,下面我们借此深入探究一下各种平台CPU以及GPU的工作情况。
所采用的工具为系统监控器Systom Monitor(下图右下角,实时显示各个核心的频率及使用状况百分比)、Trepn分析器(左上角及右上角,记录一段时间内的CPU频率变化状况)以及FPS Meter作为辅助(显示游戏实时帧率及平均帧率)。
检测参数及说明
骁龙800游戏CPU使用
首先为骁龙800平台,初始进入游戏状态,骁龙800 CPU以2.2GHz的高频率工作;由于频率很高因此前段时间仅需两个核心开启就可以满足游戏计算需求。其他两个核心维持关闭状态。GPU则维持在450MHz的频率保持不变,始终维持在高负载运行。
骁龙800游戏初始状态
游戏开始阶段,碰到一些复杂的光晕效果场景,也会有额外CPU核心加入辅助工作,工作频率并不需要达到最高的2.2GHz,呈现动态变化的趋势。GPU的工作状态与开始时保持不变。
骁龙800游戏运行中状态
游戏运行一段时间之后,CPU部分发热导致手机的温控策略实施降频,开始运行在2.2GHz的CPU核心降到1.5GHz、1.2GHz等不同的工作节点。 同时为了满足游戏的持续需求,系统会开启额外更多的第三、第四CPU核心(下图分别为开启三个核心和开启四个核心的状况)。此时GPU工作状态依然不变。
骁龙800游戏运行中状态
当温度持续升高,CPU频率会降到更低的主频,比如1GHz左右和800MHz左右,此时几乎四个核心都需要参与到游戏当中,来保证画面效果和流畅体验不受影响。
骁龙800游戏长时间运行状态
骁龙800游戏长时间运行状态
最终GPU核心也开始降频,从450MHz降至320MHz,此时游戏尚未结束。尽管四颗800MHz的CPU核心全部参与到工作当中,但还是可以感觉到跟游戏开始时的流畅感觉存在差距,而且从实时帧数上面也可以检测到这样的变化。
骁龙600游戏CPU使用
骁龙600情况与之类似,以两到三个核心以1.7GHz的高频率启动游戏;进行到一段时间,发热导致降频,而计算任务不变,于是需要更多核心参与工作——比如四个核心同时工作在1.1GHz水平。
骁龙600游戏初始状态
骁龙600游戏运行中状态
随着游戏进行,发热进一步累积,导致CPU核心继续降频;如果四核心以800MHz左右的频率工作无法胜任游戏需求时,会偶尔出现卡顿的情况。整个过程GPU几乎维持在400MHz的高频状况不变。
骁龙600游戏长时间运行状态
80游戏CPU使用分析
Exynos5410的情况比较特殊,因为我们所采取的两种软件都无法支持双四核,猜测这里显示的为四个(A15+A7)集群——也就是虚拟CPU的工作状况,不过并不确定,因此Exynos5410这部分的结果仅供参考。
Exynos 5410游戏初始状态
可以看到Exynos5410以四核600MHz左右的频率启动游戏,按照同样最高是四核A15的Tegra4的运行情况来说,这样的使用率与实际有所差 距,仅供参考。而且整个过程Exynos5410也始终运行在400~600MHz的低频上面。我们猜测所采用的追踪工具并未监测到它的所有核心活动。
Exynos 5410游戏运行中状态
Exynos 5410游戏长时间运行状态
Tegra4游戏过程CPU使用
Tegra4方面,游戏以两个核心1.4GHz的频率启动,长时间的发热也导致了CPU核心降频,降至与骁龙800类似的1.1GHz四核启动的方式。
Tegra 4游戏初始状态
Tegra 4游戏运行中状态
随着时间推移,降频现象更加严重,最低可以到达510MHz,这时候画面已经出现了较为严重的幻灯片式的卡顿,无法正常进行。测试过程所采用的小米手机3为工程机,并不保证这里的散热策略与发售的正式机型相同。
Tegra 4游戏长时间运行状态
Tegra 4游戏长时间运行状态
Aton Z2580游戏过程CPU使用
Intel Atom Z2580的情况也比较特殊,本来双核2GHz的它被识别成了四线程,游戏以四线程全部活动启动。整个游戏过程该双核CPU并未出现明显的降频,基本都是在以高频核心+低频核心的工作方式来搭配。游戏长时间进行未出现明显卡顿。
Atom Z2580游戏初始状态
Atom Z2580游戏运行中状态
Atom Z2580游戏长时间运行状态
该部分测试可以看出,由于目前Cortex-A15和Krait的功耗依然很高,因此骁龙800、600以及Tegra4在运行大型游戏过程当中都出现了因 为发热而采取的降频现象;工作方式大致为2~3个CPU核心高频工作进入游戏,随时间推移CPU核心频率下降,更多CPU核心加入工作;随后CPU核心频 率继续下降,各个平台出现不同程度的卡顿。
也就是说以目前无论是A15还是骁龙Krait核心的性能,满足这种大型游戏需求仅需双核高频工作即可;但由于功耗和发热无法有效控制,导致整个系统出现降频。如果长时间无法散热,将直接影响画面流畅度。
骁龙600峰值/长效性能工作方式
为了使上面的说法更具有说服力,我们记录了5个平台在运行《狂野飙车8》时的CPU频率变化曲线。记录分为两种方式——峰值性能工作方式(类比跑分状态,短时间内高性能表现,计时100秒)和长效性能工作方式(类比日常使用状态,长时间内的均衡性能表现,计时10分钟)。
注:由于Trepn分析器对不同平台不同核心的采样率偶尔有所差别,因此坐标轴横轴可能不统一,但时间上取相同的100秒或10分钟。下图CPU0、CPU1、CPU2、CPU3分别代表1、2、3、4四个CPU核心。
短时间内,骁龙600用到最多的为前两核,而且核心2和3都有不同程度降频现象,核心4则不常启动或运行在较低的1GHz频率。
长时间内,降频现象更加明显;核心1在以1.7GHz的高频运行6分钟左右之后,降至1GHz或800MHz水平。核心2也偶有降频,最终同样降至800MHz,核心3、4偶尔运行,基本闲置。
因此经过10分钟的长时间使用,原本四核1.7GHz的骁龙600 CPU仅有1颗核心使用率较高,其他2、3核心仅平均为1.3GHz左右,核心4大部分时间并不工作,因此平均频率只有0.6GHz左右。
骁龙800峰值/长效性能工作方式
接下来是骁龙800平台,与上面骁龙600所不同的是,由于骁龙800 CPU核心的性能更强,该游戏对于CPU的挑战进一步降低,因此骁龙800的主要 1、2核心从一开始就没有持续运行在最高主频上,而是在2.15GHz到1.2GHz之间浮动。核心3、4更是启动次数和时间非常少,基本不需要他们加入 工作。
长效工作方面,核心1、2仍然为主力核心,不过大约5分钟过后也不得不从2.2GHz左右的高频降至1.2GHz左右的频率;核心3在后期比较密集的启动来支持整体工作,核心4几乎不参与工作。
从平均值来看,10分钟内骁龙800的两颗主力CPU核心的频率平均在1.3GHz左右,核心3仅需要0.5GHz左右的频率参与辅助即可,核心4几乎用不到。
Exynos 5410峰值/长效性能工作方式
与上面提到的原因相同,由于追踪软件无法追踪8核心变化,这里的Exynos 5410频率变化曲线仍然只是仅作参考。这里的CPU频率变化并无规律可循,短时间内基本维持四核心400-600MHz左右的工作频率,偶尔有达到A15最高1.6GHz频率的状况。
长效工作状况与之相似,“四核心”的平均运行频率10分钟内一直在400MHz~600MHz之间徘徊。偶尔有1GHz或者1.6GHz的突发频率提升。
Tegra 4峰值/长效性能工作方式
相比无法完全侦测的Exynos 5410,Tegra4显然更具备代表四核Cortex-A15的资格;显然除了核心1能够比较持续的维持在1.6GHz的高频之外,其他核心的频率走向非常不稳定,根据工作负载调度的幅度很大。
长效工作方面,四个A15的工作方式就比较相似、而且有规律可寻了;开始阶段由于发热不严重,2~3个核心轮流运行在高频,其他核心运行在低频或离线;它们 之间的随机切换造成了开始阶段各个核心频率变化都非常频繁的状况。自此之后各个CPU核心都开始降频,稳定在800MHz~1GHz左右的水平,偶尔出现 一段时间的阶梯下降,但总趋势不变。
A15的性能还是可见一斑的,10分钟内四个核心的使用状况都不是很多;最主要的核心1、2频率也仅有0.7GHz左右的水平,这样就可以满足大型游戏的长时间运行。
Atom Z2580峰值/长效性能工作方式
英特尔Atom Z2580的工作方式应该算是最简单的,整体双核四线程100秒内都维持在1.5GHz左右的频率运行,伴随秘籍的800MHz~1.5GHz的频率变化,双核一直同时开启。
长效工作方式依然如此;Atom Z2580并没有骁龙800或者Tegra 4那样的随着时间进行、而出现阶梯状降频的现象,而是整个过程两个核心的频率都在800MHz~1.5GHz之间频繁变化,偶尔用到最高的2GHz主频。
五平台视频解码CPU使用分析
除此之外,我们也顺便测试了高清视频解码对于CPU和GPU的资源需求。所采用的资源位1080p High Profile MKV格式。
五平台视频解码CPU使用分析
五平台视频解码CPU使用分析
Exynos 5410
五平台视频解码CPU使用分析
五平台视频解码CPU使用分析
Atom Z2580
五平台视频解码CPU使用分析
可以看到这种工作已经不需要太多CPU的介入了,除非是需要软解码;整个过程所有平台的CPU核心都是单核心高频运行、或者多核心低频运行的方式,高清视频解码对于所测试平台的CPU性能消耗微乎其微。
性能横评总结与展望
四核Cortex-A15、big.LITTLE架构、Krait升级以及Intel Clover Trail+平台在2013年初CES的首发终于全部 开花结果,旗舰机处理器性能的提升又为我们重体验的2013年带来了一次体验上质的飞跃。在阶段性总结了年内四个品牌、五个平台的处理器性能之后可以大致 得出这样的结论;
骁龙800与Tegra4几乎同时处于目前智能机处理器性能的顶峰,Tegra4具备较强的理论性能优势,而骁龙800则适配性更佳、具备更好的实际体验优势;
此外骁龙600性能几乎与Exynos 5410等同,前者在GPU性能上占优,而后者凭借big.LITTLE当中的四核A15架构从而使得CPU性能上占优;
Intel Atom Z2580双核平台已经没有太多性能优势,但总体相距其他四种平台差距并不多。
功耗发热与长效性能值得关注
作为本次测试的衍生结论,虽然考虑到机型差别太大我们没有加入功耗与发热部分的测试,但是从实际测试过程还是能够感受到几个新架构带来高性能的同时,发热情 况也不容乐观;而且随着发热的增加,一般系统都会启动温控降频策略,从而造成该平台长效性能的损失。简而言之,你虽然可能拿某个平台跑出了高分,但是运行 一段时间游戏或许就会出现比其他平台更卡的状况。
A12架构、真8核Exynos 5420、8核A7
既然ARM为了功耗控制推出了big.LITTLE架构,但这也并不是理想中从A9升级至A15的解决方式,相比与此,未来中端平台的Cortex-A12架构还是值得期待的。
Cortex-A12架构图
据称在相同功耗下,Cortex-A12的性能上比Cortex-A9提升了40%,同时尺寸上也同样减小了30%。Cortex-A12也同样能够支持big.LITTLE技术,可以搭配Cortex-A7处理器进一步提升处理器的效能。
CPU迁移模式工作原理
HMU异构多任务模式工作原理
MTK采用的方式与三星采用的方式性能效果对比
就big.LITTLE架构本身来说,目前的“CPU迁移”无法全部开启8核心的方式将有望被“异构多处理HMP”这一同时开启8核心的方式所代替,用于Exynos 5420;因此它也仍然是最值得期待的高性能产品。当然联发科传言当中能够飙到3万分的8核心A7架构处理器也有望在第四季度发布。
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