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x86架构平板电脑续航分析:能耗明显优于ARM

2012-12-27腾讯数码刘笃文
:x86架构平板电脑续航分析:能耗明显优于ARM

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:

本文来源:腾讯数码 作者:刘笃文

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