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ARM混战x86 智能手机比PC性能差多少?

2013-02-04《微型计算机》评测室《微型计算机》2013年1月上

都说ARM功耗低,x86性能好。对比智能手机平台和PC,我们能直观地感觉出两者功耗上的差异。而性能上,两者长期处于不同定位,我们从来都没统一平台对比过两者的差距。然而现在,移动互联大潮正推动着业界变革,ARM需要更高的性能、x86需要更低的功耗,当曾经井水不犯河水的两者在同一平台发生碰撞时,我们的焦点终于放在了两者的性能对比上。

测试平台和软件介绍

值得期待的跨平台测试软件

自从传统权威测试软件商Futremark宣布了它的下代3DMark后,它的跨平台、可直接对比特性就成为了备受测试人员和玩家关注的特性。实际上每代3DMark的新改变都预示着新技术的方向。而现在将ARM和x86放在同平台下竞技,是不是预示着将有更多跨界产品,或者说这两者将直接竞争了呢?现在它的跳票让ARM和x86之争的悬念留得晚了些,那么让我们暂且放弃Windows平台下的直观对比,先看看相对的性能对比。

同样权威的Linux平台测试软件Core Mark是EEMBC(Embedded Microprocessor Benchmark Consortium,嵌入式微处理器基准评测协会)公布的首个开放式benchmark软件。这一开放方式绕开了EEMBC认证的费用需求,迅速成为了主流的嵌入式平台权威性能测试软。CoreMark不像传统EEMBC benchmarks那么详尽,它不显示内存、 I/O和特定应用功能的影响,但依旧可以支持多种处理器。不过其只支持8至32位处理器,因此,用它测试当前x86主流的64位产品时可能不能完全发挥出它们的性能。

Tegra 3 vs 酷睿i5

我们的测试环境:

系统:CentOS 6.3

CentOS 是一个企业级的 Linux 发行版本,它其实是 RHEL(Red Hat Enterprise Linux)源代码再编译的产物的免费版,它继承了 Red Hat Linux 的稳定性,而且还提供免费更新。

编译器 GCC 4.4.6

GCC(GNU Compiler Collection,GNU编译器套装),是一套由GNU开发的编程语言编译器。它是一套以GPL及LGPL许可证所发行的自由软件,特别是其中的C语言编译器常被认为是跨平台编译器的标准。

测试软件 CoreMark 1.0

Tegra 3和Core i5 2500K主要规格和测试成绩对比
核心数量 主频 工艺 核心面积 CoreMark测试成绩
Core i5 2500K 4 3.3GHz 32nm 216mm2 76558
Tegra 3 4 1.3GHz 40nm 80mm2 11235

测试平台

1.PC

处理器 Core i5 2500K@3.4GHz(关闭睿频)

内存 双通道DDR 1333 8GB

2.智能手机(HTC One X)

处理器 Tegra 3

内存 1GB LPDDR2 1066

Core i5 2500K在32位编译的测试软件中并不能完全发挥它的性能水平。不过测试结果也还是显示主流x86产品和ARM产品间性能差距非常悬殊,后者性能仅约为前者的1/7。据我们的经验判断,i5 2500K还有至少30%的性能潜力可挖掘,理应超过Tegra 3性能的10倍甚至更多。可以看出,ARM想在短时间内抢占高性能计算市场还是不太现实。而进军移动计算,抢占超便携电脑市场还是有不少机会。而我们知道在这一领域英特尔曾经有ATOM驻守,相比这种针对功耗优化的x86产品,ARM是否还有能耗比优势?为此我们加入了ATOM对比Tegra 3的测试。

Core i5 2500K(左)和Tegra 3核心对比
Core i5基于英特尔的Sandy Bridge架构,能代表当前主流桌面平台的性能水平。

Core i5基于英特尔的Sandy Bridge架构,能代表当前主流桌面平台的性能水平。
Core i5基于英特尔的Sandy Bridge架构,能代表当前主流桌面平台的性能水平。

Tegra 3单核高主频可达到1.4GHz,多核主频为1.3GHz。它是首款采用vSMP可变对称多重处理专利技术的移动SoC设备,算是ARM产品中的佼佼者。
Tegra 3单核高主频可达到1.4GHz,多核主频为1.3GHz。它是首款采用vSMP可变对称多重处理专利技术的移动SoC设备,算是ARM产品中的佼佼者。

Tegra 3 vs ATOM

在这个环节,Tegra 3平台使用华硕Tablet600,搭载Windows 8 RT系统;ATOM平台则采用了宏碁ICONIA W510,搭载Windows 8 Pro系统。其处理器为ATOM Z2760,基于x86架构、双核心、主频1.5GHz。

宏碁ICONIA W510
宏碁ICONIA W510

测试的结果让我们有些吃惊,总结起来不外乎两点:1.高性能ARM处理器的整体型性能略微超越了低功耗的x86产品(虽说ATOM的单核心性能略强,但整体性能略输于Tegra 3)。2.ARM的功耗优势已经不在。从这个测试的角度来说,也许我们之前定义的ARM架构能耗比高,x86架构性能强的说法是值得商榷的。半导体芯片的性能在同架构下和功耗成正比,ARM要提高性能也难逃高功耗烦恼。而ARM还要继续保持功耗优势,而单纯依靠架构更新和单核心效率提升来提高性能的话,那么前进速度则会越来越缓慢。反之,ATOM要想再压低功耗,那么就势必会损失部分性能。就目前这个情况看,两者或许会长时间维持这样的僵持关系,难以迅速地向对方阵地推进。

华硕Tablet 600
华硕Tablet 600

ATOM Z2760、Tegra 3性能对比测试成绩
Atom Z2760 Tegra 3
CPU LZW压缩 70.71MB/s 91.25MB/s
CPU AES256加密 22.89MB/s 30.62MB/s
CPU Vista压缩 266.39MB/s 219.71MB/s
CPU SHA1哈希 204.40MB/s 277.81MB/s
单处理器 CPU LZW压缩 26.30MB/s 23.08MB/s
单处理器 CPU AES256加密 7.42MB/s 7.65MB/s
单处理器 CPU Vista压缩 94.81MB/s 55.61MB/s
单处理器 CPU SHA1哈希 80.76MB/s 71.36MB/s
内存性能 3417.44MB/s 1025.33MB/s
Direct3D Batch性能 38.47F/s 48.12F/s
Direct3D Alpha Blend性能 37.02F/s 50.55F/s
Direct3D ALU性能 11.11F/s 11.19F/s
Direct3D Texture Load性能 6.65F/s 7.97F/s
视频内存吞吐量 1830.56MB/s 1510.93MB/s
Dshow视频编码时间 10.28735s 0.45107s
媒体基础解码时间 0.39848s 0.45107s
Disk Sequential 64.0 Read 56.07MB/s 34.04MB/s
Disk Random 16.0 Read 21.84MB/s 20.21MB/s
功耗峰值 3.9W 4.3W
功耗低值 1.2W 1.6W
功耗平均值 2.9W 3.7W

MC点评 Tegra 3对比i5 2500K的结果算是在意料之中,两者在性能差距十分悬殊,至少在能看到的将来,ARM都难以在绝对性能上超越x86而进军高性能计算市场。不过,Tegra 3对比ATOM的测试则颠覆了我们的惯性思维。高端ARM产品已经具备了略高于低功耗x86产品的性能水平,也即是说能满足“上网本”的需求。毫无疑问,这样的表现已经能满足不少个人用户的计算需求,来年ARM将借此吞噬更多个人计算用户的市场。与此同时,大家也要看到饱受批评的x86功耗问题正得到逐步改善,至少ATOM的表现并不比主流ARM产品逊色。两个架构都在克服自身的弱点而向着彼此的领域渗透,可以预见在跨界领域两个阵营将出现长时间僵持,双方会在Pad、超便携笔记本电脑领域展开激战。而Pad和超便携笔记本电脑势必成为未来的计算主力,竞争越激烈其实对消费者越有利,让我们一起期待今年将有更多优秀产品面世吧。

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