频率猛超2G 看手机CPU跨平台挑战桌面级CPU
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【天极网DIY硬件频道】【天极网华南罗毅峰】很多人看到这个标题,手机处理器这么弱怎么可能去挑战桌面级CPU呢?带着这个问题,笔者带大家寻找答案。首先,笔者先让大伙了解下目前手机这一类手持设备处理器发展现状。
最近热播的《碟中谍4》电影,里面的移动电子设备(如iphone、ipad、DELL mini5等)让不少数码粉丝大呼犀利,这些日常的智能手机平板就可以轻松完成各种复杂任务。既然智能手机平板也可以做,那传统电脑还有什么用?
《碟中谍4》里面用iphone手机在网上查找核对个人信息,用ipad平板进行室内场景渲染
要知道网上快速查找资料、核对、人物捕捉、图像绘制等工作需要强大的处理器支持,而然很多人依然觉得这是不可思议的,仍觉得这些复杂的工作只能是笔记本、台式机、服务器之类的大型设备才能完成。造成这种错觉主要原因是近两年移动智能平台受宠,促使低功耗、嵌入式等移动设备处理器爆炸性的发展,而绝大多数用户还停留在过去智能手机只是拿来上上网、简单聊天的心态。
《碟中谍3》出现的UMPC掌上电脑
早在2006年的《碟中谍3》里面,汤姆克姆斯就曾使用UMPC(超便携个人电脑)入侵敌人监控系统,当中的UMPC就是OQO掌上电脑。为什么当时的UMPC没有得以流行普及,而逐渐消失在人们的视野呢?主要原因还是处理器性能和功耗不尽人意,而且造价过高。
近年由于iphone和android手机的兴起,全球的芯片制造商都瞄准了这一块‘肥肉’,加大处理芯片的研发以获取市场份额,以至各种高性能低功耗芯片层出不穷,一场移动设备芯片的‘军备竞赛’悄然而起。
MOTO在2011年推出一款双核智能手机,拥有多种多媒体办公套件
正是‘军备竞赛’促使手持移动设备的性能数倍增长,人们开始逐步用智能手机、MID、平板电脑等代替沉重的笔记本电脑。例如:moto推出的Atrix 4G手机只要通过简单多媒体坞或者笔记本扩展坞就可以实现普通HTPC看高清、笔记本上网办公、游戏娱乐等功能,而且占用地方更小、携带更方便。
智能移动设备的性能日益强大,都得益于低功耗处理芯片的快速发展,并有逐步威胁传统X86处理器的倾向。既然有威胁,就说明移动设备处理器的强大,下面就让我们对两个平台来进行PK。
看看参赛选手有哪些:
既然提到各种智能移动设备,那就不能不提英国ARM公司,因为这些设备使用的芯片全部出自其手笔。ARM公司并不像Intel、AMD公司那样自己设计研发生产处理器,ARM公司主要是开发处理器架构方案,通过授权给其他芯片制造商生产处理器。被授权的厂商可以根据自己的需求优化处理器方案,打造出更强悍的处理芯片。
目前主流的移动设备处理器多为ARM11(诺基亚手机最爱)、cortex A8、cortex A9(相当于多核版A8)芯片,主要生产商有:高通(市面的Snapdragon架构是基于A8改良,而最新的S4处理器则融入了cortex A15某些特性)、德州仪器、三星、NVIDIA和联发科,除了这些国际大厂之外,国内的瑞芯微、珠海全志也能出产A8、A9级别的处理芯片。
下面让我们的挑战者集体露个脸:
以上这几款手机采用的处理器均为国际大品牌,涵盖了ARM11、A8、A9,也有单双核。国产芯片商出品的低功耗处理器多用在MID、平板电脑等。
看完ARM的参赛阵容,再来看看对手桌面X86架构的参赛队员:Intel i7 2600K 单核1.6GHz(为什么屏蔽核心和降频后面有说明)、Intel Z270 单核1.6GHz。
看我们如何测试:
要公平测试CPU实际运算性能,就要选择一款单纯CPU物理性能运算的软件,ARM和X86平台并没有通用的测试软件,笔者最后折中选择一款计算圆周率的superPi软件。X86平台和ARM两者所使用的superPi虽然不是出自同一个公司之手,不过两者采用的算法都是Gauss-Legendre(高斯 勒让德)算法(也称AGM),在固定算法公式上运算量是一致的(两者计算迭代次数完全一致),从一定程度上看,两者通过计算同一圆周率数量级单位所用的时间大小来衡量性能是具有参考意义的。
有一点值得大家注意:很多人认为superPi计算圆周率小数点用的是CPU浮点运算性能,但实际上根据AGM算法使用的是CPU整数运算能力,并不是浮点运算。所以无论是windows版,还是android版的superPi基本反映的是CPU整数运算能力。
android系统上的superPi和桌面系统所用的算法一致
还有:桌面级电脑所使用的superPi仅使用到X86处理器的一个核心单线程运算,而android上的ARM处理器则可以调用到2个CPU核心协同运算(软件识别为1个处理核心),ARM架构天生在低功耗平台上有优势,所以ARM处理器是多核对X86单核。
测试说明:
每台手机及MID平板均安装上superPi,手机平台分为双核A9组、单核A8组、ARM11组,MID平板单独测试。由于ARM处理器性能有限,所以在superPi计算的圆周率设置为1.6万位(即16K)。
左边降频到1.6G的2600K运行superPi 16K仅0.42秒,右边为凌动N270用时近4秒
测试成绩汇总:
经过一番周折,分别得出ARM平台和X86处理器平台的superPi计算16K单位的所用时间。为了让结果更有对比性,剔除android系统版本问题,故将三星其中一台i9020升级至4.0系统版本,而一同配置的i9023则使用2.3版本,其他手机均为2.3系统版本。
经过测试说明:在android平台上,即使系统版本不一样,同一处理器(i9023、i9020)测试所用时间基本一致(误差不到1%),可以认为superPi不受系统版本所影响,可以单纯测试CPU。
从测试成绩看出,ARM处理器计算superPi 1.6万单位所用时间远超过X86平台,即使最弱的凌动单核N270也要领先ARM的高端双核,领先幅度高达300%。
英特尔最新推出的Medfield平台Android智能手机,采用的低功耗处理器Z2460就是N270升级版,升级为32nm制程,并且性能上稍有提高。看来目前主流高端双核ARM处理器不是英特尔Z2460的对手。
在同频1GHz下,高通自家Snapdragon架构处理器SQD8250、MSM8255测试得分均比三星改良的A8架构处理器S5PC110稍差,而MSM8255是QSD8250工艺升级改良版,性能上有所提升。
在ARM双核方面,由于软件可以调用到2个核心运算,双核CPU所用时间均大幅度减少,成绩领先近30%。英伟达的Tegra2处理器一枝独秀,仅以1GHz频率就力压1.5GHz的高通双核MSM8260,不得不佩服NVIDIA的处理器优化能力。
华为荣耀发飙 狂超2GHz力压群雄
电脑发烧友都知道,windows平台跑superPi是衡量CPU单线程性能的标准之一,而且该软件对CPU频率非常敏感,以致众多玩家将CPU超到极高的频率来赢得最少的运算时间。
既然superPi对处理器频率敏感,那android平台上的superPi是不是也这样呢?
测试手机为华为荣耀u8860,处理器采用高通MSM8255T,其实就是官方MSM8255的高频版,默认主频高达1.4GHz。由于官方版本的系统无法超频,故刷入超频专用ROM,最高可以超频至2.1G(视乎CPU体质)。
测试结果让笔者大为震惊,高通MSM8255T超频至1.92GHz之后,运行superPi(16K)所用时间比Tegra2还要快,就算主频高达1.5G的MSM8260也不在话下。
android版的superPi不单止CPU核心数目影响运算时间,也和桌面系统一样,对CPU主频高低同样敏感。那到底是什么原因造成?
笔者通过用常用的手机测试软件:安兔兔评测,对比发现其中缘由,同时也证实superPi的特性。
对比发现,superPi运算所用时间跟CPU整数运算能力有很大关系,即使像Tegra2这种双核处理器拥有较强的浮点运算,在面对超频的单核处理器时,依然落后。由于软件算法决定,整数运算性能才是决定跑superPi快慢的关键。
同理:Windows下的superPi采用相同的算法,实际情况也一样,这也解释了为什么很多情况下高频AMD处理器跑superPI时,比不过频率较低的Intel处理器,就是因为英特尔处理器架构效能更高,单核运算性能远高于AMD。
一场新的较量即将来临
目前,英特尔低功耗处理器Z2460已经被多家手机厂商纳入未来高端手机专用处理器之列,从现在厂商泄漏的性能得分上来看,Z2460综合性能是目前cortex A9双核处理器的两倍。要知道Z2460性能大体相当于凌动N270,随着ARM处理器不断进步,达到桌面CPU性能也是很有可能的。
高通推出的新一代Snapdragon S4架构,加入未来A15架构的特性,在效能上是目前双核的两倍以上。在MWC2012上,华硕拿出其最新的平板电脑,里面采用的是NVIDIA最新的Tegra3处理器。Tegra3拥有4个改良的cortex A9核心,光理论性能就是普通双核的2倍。不过从目前,泄漏出来的测试得分,高通S4处理器MSM8960性能稍领先于Tegra3。
高通最新的S4双核处理器性能要优于NVIDIA的Tegra3
还有就是ARM主打的全新一代架构——cortex A15,其中最大特性是采用了跟X86一样的乱序指令模式,使得CPU效能极大地提升。从最近德州仪器官方透露了采用A15架构的OMAP5系列处理器的相关资料数据,并且演示了跟四核A9处理器对比,实际性能领先近200%多。而且视频中的A15双核处理器仅以800MHz低主频运行,官方称实际默认可达2GHz,性能将翻倍。
综合上以上信息数据,可以简单推出未来一段时间内移动手持平台性能发展方向。随着cortex A15架构处理器的临近,ARM处理器运算能力成倍提升,加之微软力推ARM和X86通用系统win8,未来很可能看到ARM与X86处理器争夺桌面电脑市场的局面。
除了桌面级市场,在服务器领域,ARM处理器凭借天生架构的优势,进军低功耗服务器市场也成了必然之势。受到X86架构影响,即便是超低功耗的凌动处理器组成的密集型服务器,在每瓦运算能力也要远逊与ARM平台。惠普在2月份就宣称推出全新的ARM服务器产品,无论是成本,还是能耗维护都要优于同类的X86服务器。
从英特尔强力进入手机移动平台、微软推出X86和ARM通用的win8系统、ARM进军服务器领域,种种迹象表明:未来ARM处理器将与X86处理器在多领域进行全面抗衡较量。最后鹿死谁手,我们拭目以待。
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