主流ARM处理器性能深度测试.doc

高频+多核的竞赛 主流ARM处理器性能深度测试正文我来说两句(已有2人参与)2012-9-14 19:00:24类型：原创来源：电脑报报纸编辑：黎坤作者：黎坤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处理器业已进入多核心的时代，与x86架构只有英特尔和AMD两个选择不同，ARM架构处理器有非常多的厂商涉猎高通、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ARM处理器的性能，以方便大家参考选择。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处理器业已进入多核心的时代，与x86架构只有英特尔和AMD两个选择不同，ARM架构处理器有非常多的厂商涉猎高通、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ARM处理器的性能，以方便大家参考选择。品牌琳琅满目 双核已成主流ARM架构处理器的开发成本较低，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，并且通过对不同用户的需要来设计出有针对性的芯片组。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，目前的手持设备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，在PC与手持设备端均有所建树的厂商，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，在需要高性能时四核启动，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端的Core 2 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、魅族MX作为全球半导体的第二把交椅，虽然在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。它采用了32nm工艺，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。双核心组德州仪器OMAP4430代表机型：摩托罗拉里程碑3、黑莓PlayBook、亚马逊Kindle Fire德州仪器是IT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强劲，与美国国防部有着深入合作。OMAP 4430是德州仪器的第四代主流产品，因此产品普及率较高，明星产品较多。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-100 MP4图形芯片，在低价国产平板中很受欢迎，可以说是秉承了国人“高性价比”精髓的产品。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价预算消费者需求，也正是因为有此定位的处理器，才促使ARM双核迅速平民化，因此在我们的测试中，它必不可少。高通MSM8260代表机型：索尼LT26i、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。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。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。参测ARM处理器规格一览表NVIDIA Tegra 3三星猎户座4412NVIDIA Terga 2三星猎户座4210德州仪器OMAP 4430瑞芯微RK3066意法爱立信U8500高通MSM8260处理器架构Cortex-A9Cortex-A8核心数量44222222最高主频1.5GHz1.4GHz1.2GHz1.4GHz1GHz1.6GHz1GHz1.5GHz一级缓存32KB232KB232KB232KB232KB232KB232KB232KB2二级缓存1MB1MB1MB1MB1MB512KB512KB1MB制造工艺40nm32nm40nm45nm45nm40nm45nm45nmGPU型号NVIDIA APMali-400 MPGeForce ULPMali-400 MPSGX 540Mali-400 MPMali-400 MP1Adreno 220GPU核心数量124141411GPU核心频率400MHz400MHz400MHz266MHz300MHz300MHz400MHz266MHzARM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2年多的时间里，手持设备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端也同样看到过，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，但其过程中所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用采用ARM的标准图形显示解决方案（即Mali系列GPU），NVIDIA与高通都有采用了自家的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Mali-400 GPU方案的几大品牌也各自有针对性的进行了改良，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。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，还是有一定参考意义的，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，高频双核成主流测试软件：安兔兔成绩可参考度：70%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 Tegra 3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，性能表现不尽如人意。网页浏览：还无法完全利用四核心测试软件：Vellamo成绩可参考度：90%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HTML5、Flash、Javascript等主流脚本测试，基本上能体现现实使用中的使用感受。无论智能手机还是平板电脑，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，毕竟现在已经逐渐在开始普及四核。运算性能：核心数量与频率压倒一切测试软件：Linpack for Android成绩可参考度：75%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元N次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之间的差异，尤其是与单核之间的差距。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惊人的优势，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于下风。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。趣味阅读：ARM处理器性能相对于哪款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，通过一系列对比我们得出以下结论：即便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27747MFLOPSARM还是老老实实地做好低功耗运算的本质工作吧。GPU性能：多核=高性能测试软件：GLBenchmark成绩可参考度：95%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1280720分辨率，测试软件会将屏幕关闭，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的测试出GPU的真实性能。测试结果在我的意料之内，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，Tegra 3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给出的是理论运算值，而且还涉及到游戏优化等问题，大家需要理性看待测试数据。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语，而随着ARM处