Teemu Virolainen 是Basemark的高級(jí)軟件工程師。Basemark專門為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體和OEM公司如AMD、Imagination Technologies、Intel、NVIDIA、Renesas和Qualcomm開發(fā)行業(yè)領(lǐng)先的系統(tǒng)性能和功耗分析工具。其最富盛名的產(chǎn)品組合包括Basemark Metal、Basemark ES、Basemark X、Basemark OS和Browsermark.

也許，您的新款游戲即將發(fā)布，幀速率是流暢的60 幀，一切看似完美。然而，使用一段時(shí)間后，手機(jī)發(fā)熱，電量指示不足。這將會(huì)讓正沉浸在游戲中的玩家大失所望。

現(xiàn)代移動(dòng)設(shè)備具有強(qiáng)大的原始計(jì)算能力。然而，其卻受到散熱和電池使用壽命的限制。總之，我們的手機(jī)具有極致體驗(yàn)感，但卻在使用一段時(shí)間后由于移動(dòng)芯片為限制熱量輸出開始降低時(shí)鐘頻率，于是用戶體驗(yàn)感陡然降低。且有一天電池使用壽命會(huì)很容易變成僅有的幾個(gè)小時(shí)。

這在新興的移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序中將是致命的弱點(diǎn)，原本運(yùn)行平穩(wěn)的游戲?qū)⒆兊眠\(yùn)行不暢。

因此，為運(yùn)行平穩(wěn)而優(yōu)化游戲是合理的——甚至到目前為止只是簡單地降低每個(gè)特效的質(zhì)量，但卻可以為用戶提供更長的電池使用壽命和更好的體驗(yàn)。

何為Basemark PAT

Basemark的功率評(píng)估工具(PAT)是一個(gè)易于使用的能耗測(cè)量工具，可用于通過標(biāo)準(zhǔn)微型USB端口充電的電池供電設(shè)備。

在手機(jī)和充電器之間插入PAT設(shè)備便可測(cè)量充電電壓和電流。

PAT可以測(cè)量手機(jī)在充電或運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)的電流損耗

當(dāng)手機(jī)電池充滿電時(shí)，設(shè)備一般可以直接從充電器中獲取所需電量。只有當(dāng)其供電需求超過充電器承載范圍時(shí)才轉(zhuǎn)向手機(jī)電池。在這種情況下，PAT軟件可以在測(cè)試后通過測(cè)量電池充電時(shí)間準(zhǔn)確地確定真正的電量來源。但這種方法的缺點(diǎn)是，若加強(qiáng)用電量，其具體時(shí)間不能確定。但對(duì)于確定應(yīng)用程序的平均功耗，這種方法效果很好。

對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長的應(yīng)用程序來說(且用戶讓設(shè)備一直插在手機(jī)和充電器之間)，優(yōu)化功耗是至關(guān)重要的，這樣可以讓充電器供給所有所需的電量。否則設(shè)備即使充電也會(huì)運(yùn)行至枯竭狀態(tài)。

PAT為移動(dòng)設(shè)備提供了一個(gè)易于使用且準(zhǔn)確測(cè)量功耗的解決方案

由于手機(jī)計(jì)算使用的所有功率都轉(zhuǎn)化為熱量，功耗不僅能決定整個(gè)電池的使用壽命，還可以影響設(shè)備的散熱。因此使用PAT既可以指示電池使用壽命，又可以指示移動(dòng)設(shè)備的散熱狀態(tài)。

案例研究

在本案例中，我們使用Basemark GPU手機(jī)高端基準(zhǔn)作為我們測(cè)量的軟件。連接PAT設(shè)備至最新一代使用PowerVR Rogue GPU的智能手機(jī)。

我們可以分別開啟和關(guān)閉特效，并使用PAT來確定單個(gè)特效產(chǎn)生的額外功耗。在我們開始之前，先行觀測(cè)一下。

下面的例子展示了在手機(jī)發(fā)熱前運(yùn)行完整的基準(zhǔn)會(huì)出現(xiàn)的狀態(tài)。在這種情況下，用電量非常之高，手機(jī)便開始從電池本身汲取電量。由于渲染目標(biāo)在屏幕以外，因此在幀變化圖上沒有顯示。這可能是展示移動(dòng)GPU功耗的最佳方式。

但是由于過熱，手機(jī)不能長時(shí)間持有這種功耗。很顯然進(jìn)行重復(fù)測(cè)試時(shí)，測(cè)試比分會(huì)呈下降趨勢(shì)。即使了解測(cè)試功耗可能十分有趣，但應(yīng)用程序開發(fā)人員最應(yīng)關(guān)注的是各種變化的相關(guān)影響。

再看看最壞的情況有何不同。這一次，用原始分辨率運(yùn)行測(cè)試屏幕，并相應(yīng)地開啟和關(guān)閉所有的特效。這是一個(gè)高度人工測(cè)試用例，關(guān)閉了特效的視覺質(zhì)量變得很低。但這卻對(duì)于事情的發(fā)展和關(guān)切進(jìn)行了展示。

首先，我們?cè)试S設(shè)備在連接到PAT時(shí)完全充電。然后在Basemark GPU手機(jī)中選擇一個(gè)低質(zhì)量模式并運(yùn)行場(chǎng)景。隨著基準(zhǔn)開始運(yùn)行固定數(shù)量的幀，場(chǎng)景持續(xù)時(shí)間也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，并不會(huì)固定在一定的時(shí)間內(nèi)。

修飾花哨的場(chǎng)景以每秒30幀的幀率運(yùn)行。但可以看到，在移動(dòng)設(shè)備上其消耗了4.3W功率。關(guān)閉了特效的場(chǎng)景以60 fps運(yùn)行，其消耗功率僅3 W。對(duì)原始總功率的比較顯示，重測(cè)試使用的實(shí)際功率是300 J，且低質(zhì)量場(chǎng)景僅有103J。這是每幀功率的3倍多。

更合理的做法是什么？通過刪除SSAO(屏幕空間環(huán)境閉塞)效應(yīng)，仍然可以保持很好的圖像質(zhì)量，但在整個(gè)運(yùn)行過程中大約節(jié)省了25%的總功率。不斷運(yùn)行不垂直同步的測(cè)試，其功率差異僅有5.4%，但如果關(guān)閉SSAO特效的fps僅限于30 fps，那功率差異將逼近25%。

由于每個(gè)手機(jī)都有使用固定功率的部件，如顯示屏，所以不可能如上述那樣精準(zhǔn)地比較測(cè)試結(jié)果。然而顯示屏的效果是不足1W(實(shí)際上大約0.5W左右，取決于屏幕亮度)。如果我們將低質(zhì)量場(chǎng)景限制在30 fps，它將下降至不足2W，使電池使用壽命延長2倍。

通過比較的方式進(jìn)行這些測(cè)試至關(guān)重要，因?yàn)轱@示屏或其他部件如移動(dòng)數(shù)據(jù)或WI-FI的基本功耗是未知的。此外，電池?zé)o效充電率也是未知的(但通常較低)，大約10%左右。但10%對(duì)于較差的充電電路而言是比較高的數(shù)字。

由于這些未知因素，很難通過手機(jī)比較單個(gè)定量結(jié)果，且通常我們都不建議這樣做。相反，應(yīng)該執(zhí)行的測(cè)量方式是保持其它因素不變，在開啟或關(guān)閉不同特效的情況下測(cè)試設(shè)備，然后再使用功耗差異作為真實(shí)的數(shù)據(jù)。

小結(jié)

一般而言，所有這些因素都是在設(shè)計(jì)產(chǎn)品預(yù)計(jì)使用時(shí)間時(shí)必須考慮的。如果用戶預(yù)計(jì)只一次花幾分鐘訪問應(yīng)用程序/網(wǎng)頁，那么便不需要花費(fèi)額外的精力來優(yōu)化功耗。

但如果用戶預(yù)計(jì)每次花5分鐘或更多時(shí)間，那么對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化以使渲染更流暢便是大有裨益，這可以幫助您的客戶享受更長的電池使用壽命且即使長時(shí)間使用也不會(huì)導(dǎo)致手機(jī)過熱。

定價(jià)事宜

對(duì)于企業(yè)用戶，PAT售價(jià)為995?+增值稅。產(chǎn)品包括PAT設(shè)備、Windows PC桌面軟件和高質(zhì)量的USB電纜。目前下單數(shù)量有限，4月份投產(chǎn)量更大。訂購信息請(qǐng)?jiān)L問官網(wǎng)。