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熊蓋站  -> 手機 & 手錶  -> 【評測】三星Exynos 7420功耗實測:驍龍810被打蒙了

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 【評測】三星Exynos 7420功耗實測:驍龍810被打蒙了

現在幾乎誰都知道,三星Exynos 7420處理器以近乎完美的表現,讓高通驍龍810徹底顏面掃地,無論性能還是功耗都遠優於對方,特別是驍龍810的過熱注定要在高通歷史上留下恥辱的印記:A57單核可以達到5W,雙核滿負載3秒鐘就能讓設備直接重啟!

那麼,在功耗這個非常敏感的話題上,Exynos 7420表現究竟又是如何的呢?AnandTech近日對其進行了相當深入的測試。



【CPU功耗實測:14nm實在太猛】
CPU首先來看A53部分的,使用模擬負載逐步加壓,測量不同核心數量、不同頻率下的功耗值,然後繪出變化曲線。

曲線非常平穩,說明功耗是正常變化的。單個核心在1.5GHz最高頻率下只有367毫瓦,而四個核心全部滿載也才剛剛超過1瓦。雖然略高於Exynos 5433,但別忘了頻率也提高了200MHz,如果降低到1.3GHz的話四核滿載才0.7瓦而已。
電壓方面,Exynos 7420最高為1037毫伏,Exynos 5433則能達到1150毫伏,因此前者在更高頻率下的功耗其實更低。
為了有個更直觀的對比,我們再來看看兩款處理器單個A53核心在不同頻率下的平均功耗

Exynos 5433明顯高得多,1.3GHz頻率下達到了0.2瓦,Exynos 7420這個頻率則只有0.14V,跑滿1.5GHz頻率也才0.22瓦。
同等頻率下,Exynos 7420的功耗要低30-40%。
再來看看待機功耗,也就是維持屏幕開啟所需要的最低功耗

Exynos 7420只需要約0.36毫瓦,與驍龍805基本持平,明顯優於Exynos 5433/5430,不過還是驍龍801能效更高一些,還不到0.26毫瓦。
當然這時候的功耗值並不僅僅取決於SoC處理器,還得看屏幕和控制電路,別忘了新設備的屏幕分辨率是越來越高了,耗電量自然也會增大。
好了,下邊看A57部分的。

這個大核心明顯更耗電,2.1GHz滿頻率下單個核心最高就有1.6瓦,四核全速達到了5.5瓦。
當然,這比Exynos 5433 7.39瓦好得多了,Exynos 7420如果降低到與之相同的1.9GHz頻率功耗才4.12瓦,少了足足44%。
至於單個核心就逼近5W的驍龍810,更是不可同日而語。
電壓方面,Exynos 5433 1.9GHz時為1.235V,Exynos 7420這個頻率只有0.962V,2.1GHz全速也只有1.037V。如果看700/800MHz低頻率狀態時,電壓分別為0.9V、0.675V。——14nm工藝功不可沒。
再看單個A57核心的平均功耗:

Exynos 5433仍然高得多,而且隨著頻率的提高功耗增加越來越大,最後為1.77瓦。Exynos 7420 1.9GHz頻率時差不多只有它的一半,2.1GHz全速時也還不到1.3瓦。
下邊,我們用PCMark看看驍龍801、驍龍805、Exynos 7420不同狀態下的功耗:

Exynos 7420全程都是最低的,尤其是在Web項目中。
再看能效,也就是性能與功耗的比值:

Exynos 7420的優勢就更明顯了,驍龍805反倒有時候不如驍龍801。
CPU環節的最後,我們分別對A53、A57核心降壓50毫伏、100毫伏,看看功耗有何變化:

很明顯,電壓下來了,功耗也下來了。
【A57/A53大小核切換:效率賊高】
Exynos 5433/7420都是四個A57、四個A53核心,必然涉及大小核的切換,而經過深入優化,Exynos 7420在這方面的效率也要高得多。
按照三星的設計,Exynos 5433里邊如果A53部分的負載超過50%,就會啟動A57部分,而反過來如果A57部分的負載低於25%,就會切回到A53部分。
Exynos 7420的設置有很大不同,這兩個切換點分別是46.7%、20.8%。之所以非整數,正是因為三星做了更精心的調校,確保這麼做效率是最高的。
下邊以SPECint2000性能為基準,分別繪製兩款處理器A53、A57部分的單位頻率能效(Perf/MHz/W),以及能耗比(Perf/W)。

圖中的箭頭,向上的代表過了這個點A53就開始切換到A57,向下的則相反。
很顯然,它們並不是三星嚴格設定的比例,這是因為處理器的實際使用、控制更加複雜。
比如說,Exynos 5433 50%負載上限意味著A53核心在800MHz頻率下滿負載運行,但這在實際中是不會存在的,到達這個狀態之前早就被切到A57核心去了。
事實上,Exynos 5433會盡量保留10%的冗余空間,Exynos 7420則會保留25%,意味著後者即使在負載還不太高的時候就會啟動A57。
結果就是,Exynos 5433的大小核切換發生在900MHz之下,Exynos 7420則高於1100MHz。
整體來看,Exynos 7420的單位頻率能效時要高得多的。

能耗比方面,Exynos 7420仍然整體更加優秀,但更關鍵的是,大小核切換時的性能差異越小,才能代表效率更高,這樣看Exynos 7420也要比Exynos 5433優化得更加到位
【GPU功耗實測:能效完爆驍龍810】
Exynos 7420集成的是一顆ARM Mali-T760MP8,最高頻率772MHz,它的性能也是相當高的(雖然不是頂級水平),Exynos 5433繼承的則是Mali-T760MP6 700MHz,但這裡我們只看功耗,使用的是最普及的GFXBench。

Exynos 7420兩個項目的峰值功耗很接近,平均約為4.85瓦,比起Exynos 5433 5.35-6.09瓦低得多。
驍龍810也很有意思,T-Rex項目裡為4.84瓦,和三星完全相同,但是Manhattan 3.0里邊達到了5.82瓦,明顯高得多,當然這也和不同的GPU架構有很大關係。
接下來看看更關鍵的能耗比:


兩個項目裡Exynos 7420都是最高的,而且優勢特別明顯。驍龍810基本是中等檔次,不算太慘,Exynos 5433就基本是倒數了。14nm真的很厲害。
低於所有的SoC處理器來說,如果功耗超過3-4W,是不可能一直維持最高頻率的,只能被迫降頻,關鍵就在於能支撐多久、會降低多少,驍龍810就輸在了這兩個指標上。
事實上即便是新工藝的Exynos 7420,也無法在超過350-420MHz的頻率上跑太久。

跑了25分鐘之後,Exynos 7420 GPU就穩定下來了,很穩定,最終堅持了接近230分鐘,相當於在拷機了。
有趣的是,如果按照三星默認的設置,GPU降頻點是544/350/266/266MHz,沒錯有兩個是重複的,所以AnandTech測試中手動改成了544/420/350/266MHz,結果就是拷機時間憑空多了整整1個小時。看來三星的軟件驅動有點小問題。

不同GPU頻率下的功耗(T-Rex環節跑不到772MHz最高頻率),可見420MHz頻率下慢了40%,但功耗降低了一半。

700MHz頻率下不同電壓對應的功耗。
【LPDDR4內存性能與功耗:確實更好】
Exynos 7420內存支持LPDDR4-1555,帶寬高達24.8GB/s,相比之下Exynos 5433則是LPDDR3-825 13.2GB/s,差了幾乎一半。
同時,LPDDR4的電壓也更低,很自然的功耗也會降低,但是能低多少呢?
由於兩款處理器各方面差異很大,直接對比內存部分功耗是不可能的,所以只能盡量模擬,具體說就是將Exynos 7420的GPU核心與頻率、內存頻率都手動限制在Exynos 5433的水平上。
是不是能夠真的模擬呢?看看此時的性能:

很好,828MHz頻率下四個項目和Exynos 5433的真實成績差異都不到0.5FPS,說明模擬是成功的,這樣就可以更直接地對比性能和功耗了。
接下來是Exynos 7420放開了跑,繼續檢查不同內存頻率的表現:

性能當然有了大幅度的提升,畢竟多了兩個核心,頻率也更高了,還有更高的帶寬,整體來說提升了15-19%。
不過其實大家都用不完所有的內存帶寬,頻率越高性能提升幅度就越小,1555MHz、1456MHz最後就幾乎沒有任何不同了。
三星號稱LPDDR4內存單位字節的功耗要比LPDDR3低最多40%,但因為頻率幾乎是後者的兩倍,實際效果可能都被抵消了(當然這也是能效提升的表現),具體如何還是測測看:

考慮到GPU的影響,LPDDR4內存在不同頻率下的功耗差異並不大,828MHz、1555MHz只差了不到0.5W。
三星曾經表示,28nm Exynos 5433 LPDDR3的內存控制器和內存的總功耗應該在1W左右,比例是4:6。Exynos 7420具體是多少還沒有公開,也沒法單獨測出來。
總體而言,LPDDR4的性能、能效都有明顯改善,但也僅僅是改善而已,並沒有翻天覆地,而且成本更高,所以大多數芯片都仍然停留在LPDDR3。


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發表於:2015-07-02 17:11

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