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为什么总是有人说用不到手机性能的 30%?

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日报标题:手机再好,平常连 30% 的性能都用不到

空明流转,本人政治错误、道德沦丧、价值观崩溃、品格低劣

日常中 30% 的性能都不需要。

考虑这个场景:连续不停的看网页。

目前的电池容量一般是 3000mah,放电曲线是 4.2V - 3.7V。如果我们以 3.9V 为一般工作电压,一块电池大约有 3 x 3.9 = 11.7Wh 的电量。一般来说,手机屏幕大约有 0.5 Watt 的功耗,我的手机在新机状态下能连续看 10 个小时左右的网页。

这样的话粗算下来,整个 SoC 平均功耗大概在 0.5 - 1W 之间。而手机整个 SoC 的 TDP 一般在 2.5-3.5W,瞬时最大功率能到 10-15W。

所以芯片的性能一般只发挥了 20%,如果和芯片全部的性能潜力比,只有 5% 不到。

之所以这么设计是因为手机的使用场景决定的。你在看网页的大部分时间内画面都是静止的,除去浏览器的预加载和一些后台应用的定时唤醒外,前台的浏览器不需要渲染,不需要计算,不需要流量。甚至打印到一张纸然后贴到屏幕上你都不一定能察觉。此时对于芯片而言实际上是没活的。

没活的时候,CPU 跑那么快做什么。

因此,这个时候一般芯片都工作在次低的频率,比如 500MHz —— 最低的频率一般保留给了休眠模式。手机的功耗控制都很精细,虽然 CPU 仍然在以低频率工作,但是对于多核而言可以关掉两个大的留两个小的(大小核),也能做到其他场景下不会使用的模块,比如相机模块断电,GPU 只有负责显示的部分在工作,甚至还能做到 CPU 内部也可以关闭一部分电路。这样可能只需要零点几甚至零点零几 Watt 的功率就能够维持机器运行。

当用户从神游状态中恢复过来,刷新网页,就真正需要芯片工作的时候了。这个时候 CPU 会在几个微秒内迅速提升频率到最高,基带和 GPU 也开动起来,保证机器能够在最短时间内响应你的操作。此时手机功率甚至会超过 TDP —— 可以依赖辅助散热组件的比热容,在温度上升到管制温度之前(一般是 45 - 50 摄氏度)迅速把任务处理完成。这样就能保证用户操作的流畅性。

当然,这种频率切换是非常有技巧的。

如果实际工作量并不大,比如后台接受数据推送,或者用户点亮屏幕时需要更新屏幕的表面的时钟和信息,那么跑满 CPU 并没有意义,反而会降低待机时间。这个时候只需要把频率从 500MHz 提升一倍就足够应付了。

但是如果工作量很大,比如打开新的应用,如果此时 CPU 提升频率太犹豫,等了两秒先提到 1G,工作了两秒又发现不够再提到 2G,就会明显减缓加载速度,降低用户的体验。在这种条件下,果断干脆的提升到最高性能才是更好的选择。

具体策略如何,要看芯片厂商对场景的理解以及操作系统和应用给出的提示。

实际上,某些电池管理系统的“性能模式”,只是通过修改配置文件,提升或降低了芯片对工作负荷的响应速度(有时也会包括对推送、唤醒、屏幕亮度和带宽使用的调整),并不会影响到休眠模式和满负荷运行时芯片的处理能力和功耗。


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