POPPUR爱换

 找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

手机号码,快捷登录

搜索
查看: 4296|回复: 12

x86架构平板电脑续航分析:能耗明显优于ARM

[复制链接]
发表于 2012-12-27 14:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
出处:腾讯数码    作者:刘笃文


12月27日消息,自2006年以来,芯片巨人英特尔逐渐在处理器市场占据了绝对的优势地位。然而本世纪初,它也曾被AMD的Athlon 64处理器打得颜面扫地。为避免重蹈往日的覆辙,英特尔开始采取一种“步步为营”的稳妥策略。现在它所取得的辉煌成就,固然离不开其不断更新的处理器构架,以及在芯片制造工厂上的巨额资金投入,但真正起着决定性作用的却是它的内部性能建模团队。

随着超薄移动设备市场的兴起,业界对于处理器性能的关注重点逐渐发生转变。为了创造良好的用户体验,能耗开始变得和绝对性能一样重要。英特尔也开始意识到这一点:在内部性能建模团队指导的产品构架设计中,处理器绝对性能已经不是唯一奋斗目标,用户体验以及电源效率都已成为需要优先考虑的因素。

不仅如此,为达成更好的用户体验,英特尔正在尝试转变自身角色。在它的紧密合作下,宏碁推出了W510、W700两款平板产品以及S7超极本。为实现更长的产品续航时间,将Core和Atom处理器的功耗控制到更低的水平,在下一代Haswell处理器平台上,主板上应采用哪些非英特尔部件,芯片巨人都对硬件厂商做出了详细的规定。虽然 Haswell处理器要等到2013年二季度后才能上市,目前的Ivy Bridge构架实力也不容小觑。在今年早些时候英特尔曾宣布,明年年初要将Ivy Bridge产品功耗降至10W以内。有理由相信,Ivy Bridge将是近期主导市场变化的主力。虽然暂时我们还看不到搭载Core处理器的iPad,相信这一天迟早会出现。

早些时候,曾有横向测评显示:虽然三星ATIV Smart PC平板电池电量仅30Wh,小于微软Surface RT平板的31Wh,且前者屏幕尺寸为11寸(1366×768分辨率),大于后者(10寸,同为1366×768分辨率),但搭载英特尔Atom Z2760处理器的ATIV Smart PC续航时间优于Surface RT。在持续网页浏览测试中,ATIV Smart PC续航时间较对手长17%;在视频回放测试中,ATIV Smart PC胜出3%。英特尔也曾做过Atom与Tegra 3处理器的比较,在他们的演示中,无论设备整体或是单个组件,采用32纳米Clover Trail构架的Atom处理器功耗都要优于Tegra 3。

功耗的降低对于最终用户的好处是显而易见的:英特尔Atom处理器的运行速度本身就要优于ARM构架的Cortex A9内核,而Tegra 3处理器中却采用了4颗台积电生产的40纳米工艺Cortex A9内核。在其他硬件配置相同的情况下,Atom处理器不仅高效,而且节能。

其实,英特尔并没有什么特殊的测评方法。他们只是选择将设备拆解开来,从单个组件的水平来测量能耗,而不是使用某种软件去评估整个系统。通常,设备主板含有有显示、网络、存储、系统芯片等多个不同组件,工程师需要在不同工作负载的条件下反复尝试,分辨出专门针对CPU或GPU的供电滤波电路。

基本电感电容滤波电路

一般情况下,专为CPU或GPU供电的滤波电路是一个标准的LC(电感电容)滤波器。捕捉到该LC滤波器后,只要在电感之前串联一个非常小的电阻(2-20mΩ),测量电阻两端电压的差值,就可利用经典的欧姆定律求得电流,并进一步算出功率。在外部工具的支持下,某一时间段内系统芯片的特定内核功率变化情况也能被记录下来。

串联电阻后的电感电容滤波电路

在本次测评中,我们使用的是美国国家仪器仪表有限公司(National Instruments)生产的USB-6289数据采集设备,对搭载Nvidia Tegra 3处理器的微软Surface RT平板和搭载英特尔Clover Trail Atom Z2760处理器的宏碁W510平板进行比较。两款设备均为零售版本,安装了截止2012年12月21日最新的软件与驱动,屏幕亮度均被校准为200尼特,软件及系统设置尽可能地保持一致。尤其需要指出的是,宏碁W510安装了12月18日发布的1.01版更新,该更新改善了该平板的电池续航时间。

Surface RT:黄色区域为GPU功率测量电路,桔色区域为CPU功率测量电路

W510:紫色区域为英特尔设计的电池功率测量电阻,黄色及桔色区域分别为GPU及CPU功率测量电路

除开Surface RT以及W510两台平板,我们还使用了一台笔记本来运行数据采集设备所需的SignalExpress软件。即使所有的连接线看起来有些凌乱,但所有测评的设备放在一起并没有想象中的复杂。虽然测评所需的所有产品和仪器设备均由英特尔提供,但测评的各个步骤均为作者本人设计并独立完成。

需要提醒读者注意的是:与Android设备不同,Surface RT的Tegra 3处理器中第五个内核(协同内核)没有发挥作用,其原因是微软尚不支持异构计算环境,Windows RT下Nvidia只能禁用协同内核。

每一项测试结果都用三个曲线图来表示:第一个图显示在电池电路所测得的整体系统功耗,它包括了从处理器到显示系统的每一个组件;第二个图显示CPU供电电路的功耗;第三个图显示GPU供电电路的功耗。两个曲线中,绿色代表微软Surface RT,蓝色代表宏碁W510,采样时间间隔为15ms,功率单位为瓦(Watt)。

闲置功耗

所有的测试中,第一步是了解两款产品在闲置状态下的表现。在打开Wi-Fi但关闭同步的状态下,保持在开始画面的Windows RT/8系统并非马上进入闲置状态,它需要在所有的动态磁贴停止更新以后才能真正闲下来。在下面的曲线图上,也能看到对应的明显功耗降低。

首先是整体系统的功耗情况:

相比之下,Surface RT闲置状态的功耗较W510高出约28%。曲线图的后半部分是开始画面中动态磁贴停止变化后,两款平板真正进入闲置状态的表现。

对应CPU的曲线图能给我们更为细致的信息。整个过程中,Tegra 3处理器的峰值功耗较对手要高,CPU平均功耗为70.2mW,Atom Z2760的CPU平均功耗为36.4mW。

GPU 的功耗曲线图显示了非常有趣的现象:闲置状态下Tegra 3的GPU功耗远远高出Z2760,Atom Z2760处理器的PowerVR SGX 545图形处理核心表现的非常节能,渲染开始画面时平均功耗为155mW。我没有参与Tegra 3的设计工作,所以不知道其GPU的供电电路是否同接驳了其他组件。

了解以上信息后,我将两款测评设备都设为了飞行模式。在他们再次进入完全的闲置状态后,看看我们能得到什么样的结果:

没有了Wi-Fi连接,两款设备无需与无线热点不断通讯,进入了“真正”的闲置状态。在这种情况下,W510的平均功耗降低了约47.8mW。

与Nvidia Tegra 3处理器比较,Atom Z2760的GPU单元闲置功耗更低。而较低的闲置功耗是延长电池续航时间的关键因素之一。

启动功耗

下一步,测试的是设备从完全关闭状态下启动时的功耗情况。下面是从关机直到进入Windows开始画面的过程:

从上面的结果看出,英特尔在整个过程中表现明显占优,W510的整机功耗峰值为5W,而Surface RT则达到了8W。下面的图会对两者差距的真正原因做出解释:

两款设备CPU的平均功耗差别明显,Tegra 3处理器为1.29W,Atom处理器仅为0.48W。且Atom处理器能在更快的时间内完成整个启动过程,更早进入休眠状态,进一步帮助其减少了能耗。

两款设备GPU功耗相差同样明显,Tegra 3的平均值为0.80W,Atom为0.22W。

启动Word 2013

作为另一项测试,我们记录了两款设备启动Word 2013过程中的表现:

测试中两款平板耗时大致相等,仔细观察曲线图会发现,W510实际所花时间要稍长一些。从CPU单元来看,Nvidia产品的平均功耗为0.60W,英特尔为0.48W,两者差异不大。

然而,GPU单元的结果再次让我感到吃惊,二者如此巨大的差异再次让我感到怀疑:Tegra 3平台的GPU供电电路是否还有其他负载。否则,其能效设计与Atom处理器的图形处理核心比较实在相差许多。平均功耗上,Nvidia产品为0.73W,英特尔为0.23W。

为了在移动设备上实现良好的续航时间,处理器往往需要在短时间高负荷运算后快速回到闲置状态,从而减少耗电。为进一步了解两款产品在峰值性能与平均功耗间的平衡性,我们进行了以下几项JavaScript测试。

SunSpider 0.9.1测试

基于Cortex A9构架优秀的内存子系统,英特尔平台产品会更快的完成SunSpider测试。从上面的结果可以看出,平均整体能耗上,Atom处理器(3.70W)也好于Tegra 3(4.77W)。与Surface RT比较,W510能更快进闲置状态是降低功耗的一个重要原因。

在两款设备电量充足,且均由充电器供电的情况下,我在充电器端测试了两款设备的功耗情况,结果与前面基本一致,图表如下:

在CPU单元方面,Tegra 3与Atom处理器表现势均力敌,但英特尔产品的优势在于能更快完成整个测试任务,前者平均功耗为0.72W,后者为0.52W。

GPU单元功耗上,我们再一次看到了Tegra 3与Atom处理器的巨大差异。

Kraken测试

与SunSpider比较,Mozilla开发的Kraken测试负载更高,花费的时间也更长,但结果基本一致。

RIABench测试

小巧的RIABench Focus Tests仅需数秒即可完成,它给我们带来了更为细致的能耗信息:

WebXPRT测试

WebXPRT是Principled Technologies公司新开发的HTML5/js网页性能测试。与其他测试一样,英特尔处理器较Nvidia产品功耗更低,而其中的重要原因仍是后者GPU单元表现相对不佳。

TouchXPRT测试

TouchXPRT 是一款支持Windows、Windows RT系统的跨平台测试软件,没有针对英特尔处理器的原生优化代码。由于该测试无法一次运行所有项目,我们只能分别给出测试结果。但整体来说,Atom和 Tegra 3的表现与之前类似。在CPU单元上,英特尔产品在拥有较好性能的同时又保持了较低的能耗;GPU方面,Atom的性能也可应付每一项测试任务,且同样较为节能。

GPU负载测试

与英特尔的Clover Trail构架产品比较,Nvidia处理器唯一的性能优势在于其图形处理单元,Tegra 3处理器的GPU也较Atom的PowerVR SGX 545更快。由于目前还没有针对Windows RT/8系统的GPU性能测试软件,我们采用了同一款游戏同样路线下,记录两款设备不同表现的测试方式:

结果是,Tegra 3的GPU能耗几乎是Atom的两倍,但性能优势却并非后者的两倍。PowerVR SGX 545图形处理核心的开发商Imagination Technologies一直以生产高能效GPU著称,从我们的测试结果来看,他们的确不负盛名。

无线网页浏览续航测试

为了解两款设备的整体能耗表现,我们选择了2013版的网页浏览电池续航时间测试。该款测试包含了阶段性的CPU及网络高负载活动,能更好的模拟用户日常使用过程。

图中曲线连续的陡峰对应测试过程中的阶段性任务。两款设备完成任务所需的时间基本一致,排除了某一方因运算速度快而导致完成任务数增多,能耗增加的偏倚。

可以看到,W510在曲线的最后阶段任务完成得比Surface RT晚,造成这一现象得主要原因是W510的Wi-Fi连接性能不佳。

我过去认为,只有在游戏过程中,图形处理单元的能耗才需要考虑。通过这一测试可以看出,与我一直的观点不同,简单的更新屏幕画面内容也会产生大量的能耗。

结语

本次测评结果与已有的媒体报道基本一致:Clover Trail构架的Atom处理器在能耗上优于Nvida Tegra 3。完整的测试结果见下表:

整体而言,英特尔处理器的能耗明显优于Nvidia Tegra 3,其中一个主要原因在于前者的32纳米工艺较后者40纳米工艺领先,但两者的竞争远未结束。在不到一年的时间内,英特尔即将发布针对平板设备的22纳米 Atom处理器,Nvidia也将在明年上半年开始发售Cortex A15构架28纳米Wayne处理器。明年,英特尔会将Core酷睿处理器的能耗降至10W,而Haswell产品则已经达到了功耗低至8W的水平。虽然目前搭载英特尔处理器的平板产品领先Surface RT,未来鹿死谁手仍难以预料。对于芯片巨人来说,将Core酷睿处理器带入平板和手持设备市场,将会是它与AMD和Nvidia争夺市场的一个重要砝码。

另外值得深思的是,虽然英特尔拥有更好的处理器,但微软生产了更好的设备,而这款设备搭载的却是Tegra 3芯片。对于英特尔来说,仅靠CPU打天下的好日子已经一去不复返了。它需要与OEM厂商建立更加紧密的合作关系,才能研发出更具市场竞争力的产品,与苹果的合作就是最好的例证。即使有了英特尔的帮助,宏碁W510仍然在触屏、Wi-Fi连接以及稳定性上存在缺憾。如果听任OEM厂商我行我素,其产品也许难成大器。Clover Trail处理器已经相对成熟,但缺乏苹果、谷歌或者微软这样的慧眼伯乐,明年英特尔在平板市场上恐怕仍难有问鼎之势。

不过我们仍有好消息:微软已经在为Surface Pro上市做准备,搭载Haswell处理器的型号也应该指日可待。现在芯片巨人需要的,是一款有着英特尔之心的iPad或Nexus。


发表于 2012-12-27 14:28 | 显示全部楼层
前天他们因为这篇文章战过啊
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-27 14:30 | 显示全部楼层
出处:腾讯数码    作者:刘笃文
---------------------------------
这……不是印度人写的么-_-b
回复 支持 反对

使用道具 举报

头像被屏蔽
发表于 2012-12-27 15:31 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-27 17:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 raini 于 2012-12-27 17:45 编辑
Tempestglen 发表于 2012-12-27 15:31
文品如人品。

跑kraken,Z2760的整机功耗 增加值和T3差不多,可T3的gpu多消耗0.5w,如果Z2760胆敢配置 ...

胆敢?肝疼呢!
^_^,SB又来秀下限!
从来没人否认过atom的gpu落后,但这也是跟atom的架构一直没变都有关
反过来说好了,a15的功耗这么蛋疼,怎么就不敢降低些gpu的规格呢?
作为生产厂商,总体功耗下降了,还不算太影响使用,不是很好吗!
但a15有这个胆吗?宁愿被迫降频,也不愿降低gpu的规格呀!为什么呢?
SB神这么秀逗的脑子都能明白的道理,为虾米三爽的高智商工程师就不行呢?
唯一的解释就是,你这SB在瞎扯!
a15核心的功耗本来就不低,现在全都可以赖在gpu上了
赖不上gpu,赖个内存屏幕键盘鼠标之类的总可以,
反正伟光正的arm就如同SB神一样,永远正确,屹立不倒!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-27 17:57 | 显示全部楼层
直接抽脸
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-27 18:52 | 显示全部楼层
INTEL功耗显然是不行滴。起码还要两年吧
回复 支持 反对

使用道具 举报

potomac 该用户已被删除
发表于 2012-12-27 20:05 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
回复 支持 反对

使用道具 举报

potomac 该用户已被删除
发表于 2012-12-27 20:06 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
回复 支持 反对

使用道具 举报

westlee 该用户已被删除
发表于 2012-12-27 20:24 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-27 20:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 the_god_of_pig 于 2012-12-27 20:29 编辑
Tempestglen 发表于 2012-12-27 15:31
文品如人品。

跑kraken,Z2760的整机功耗 增加值和T3差不多,可T3的gpu多消耗0.5w,如果Z2760胆敢配置 ...


"我看arm阵营可以欢呼了, medfield atom的家底不过如此。

结论:  arm阵营cpu的续航能力明显超过x86"



1L十几张CPU功耗曲线tegra3被atom全灭,哪怕一个赢的都没有。然后你就得出这么个结论是吧


赶紧上医院看看脑子吧
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-27 20:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 eternal0 于 2012-12-27 20:48 编辑
Tempestglen 发表于 2012-12-27 15:31
文品如人品。

跑kraken,Z2760的整机功耗 增加值和T3差不多,可T3的gpu多消耗0.5w,如果Z2760胆敢配置 ...

脑残到什么地步的SB才能得出这样的结论啊。

ARM再不拿出点新品,你也就混不下去了吧?
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-27 20:54 | 显示全部楼层
eternal0 发表于 2012-12-27 20:48
脑残到什么地步的SB才能得出这样的结论啊。

ARM再不拿出点新品,你也就混不下去了吧?

特瓜系列已经被他开除出ARM了,所以ARM最后还是胜利了!这就是那脑残的逻辑!
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

广告投放或合作|网站地图|处罚通告|

GMT+8, 2024-3-29 05:14

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2017 POPPUR.

快速回复 返回顶部 返回列表