X86上的Android：性能與兼容可否兼得？

加好友 · 發表於 2013-5-11 10:32

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2013-5-11 10:27 上傳

自從CES2012上Intel發布了針對移動市場的Medfield平台以來，市面上出現過一些基於X86的Android手機。它們甚至能在部分測試中實現單核戰雙核，雙核戰四核，那X86手機實際應用情況又真的是這麼理想嗎？

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2013-5-11 10:27 上傳

大部分Android應用都使用基於Dalvik Java代碼開發。理論上，由於Dalvik代碼在系統的虛擬機中執行，在x86的ATOM平台上不會有性能損失。但由於虛擬機執行效率的有限，對於一些高性能追求的應用，谷歌允許開發者使用原生的C語言代碼。而原生代碼是針對硬件平台編譯，x86，ARM或是MIPS都有其相應的二進製文件。通常來說，針對ARM平台編譯的二進制代碼，x86的處理器是無法直接運行的。而主流的安卓產品均採用ARM處理器，儘管很早之前，Google的Android NDK就引入了x86編譯的選項，但至今還是有相當一部分應用只針對ARM平台進行了編譯，這就造成了x86安卓平台兼容性問題。

為了解決這一問題，Intel在推出Android手機系統的ATOM平台之初，就引入了“二進制轉換”（Binary Translation）這一功能，來解決x86無法直接運行ARM庫的問題。針對ARM編譯的二進制代碼會被ATOM處理器翻譯成x86執行的代碼，從而運行包含為ARM編譯的原生代碼的應用。

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通過這一功能，x86 ATOM可以兼容市面上的絕大部分應用。最新的採用Atom Z2580處理器的聯想K900已經宣傳自己能兼容市場上的TOP 20000應用。

在解決了兼容性問題後，加上x86 Atom單核戰雙核、雙核秒四核的彪悍性能（跑分），x86似乎已毫無黑點，橫掃市場指日可待。但遺憾的是，x86 所宣傳的“兼容”與“性能”，由於目前的生態環境的限制，並不能兼得。

首先我們來簡單的看一下目前x86在Android的生態環境情況：

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儘管TOP 20000的應用已經可以被兼容，但個人統計了豌豆莢市場中最熱門的250個應用，其中31%的應用沒有使用原生代碼。剩下的69%含有原生代碼的應用中，只有8%包含了x86庫，剩下61%只有ARM原生庫。也就是說，只有這8%的應用，x86可以發揮自己的最佳性能，而絕大部分，都需要進行二進制轉換去進行兼容。

進一步，在對性能需求較高的遊戲應用中，原生代碼的使用更加廣泛。

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通過統計當樂網中最熱遊戲TOP100，我們發現，只有6%的遊戲不含原生庫，勝於94%的遊戲都含有原生代碼。在這其中，只有5%的遊戲含有x86原生庫，剩餘的將近90%的遊戲，都需要Atom處理器通過二進制轉換運行為ARM編譯的代碼。

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2013-5-11 10:27 上傳

當然，出於對高性能的需求，不少游戲都包含了armv7a的運行庫。儘管如此，我手上的聯想K800（Atom Z2460）手機也可以通過二進制轉換進行執行。但是經過測試，包含Neon SIMD代碼的原生庫則無法執行。

說了這些，我們明白，相當一部分數量的應用都需要x86通過二進制轉換去兼容ARM代碼運行。那麼，x86 性能如此強悍，在兼容執行ARM 代碼時，表現又如何呢？這是長期以來為Intel 和廠商所迴避的一個問題。

本次測試對象：聯想K800手機，處理器為Atom Z2460 1.6GHz，單核雙線程，PowerVR SGX540 400MHz GPU。

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首先我們清楚安兔兔，這是x86最喜愛的跑分之一。

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儘管Z2460只有單個核心，但其得分依舊超過了大部分低主頻的雙核ARM A9，相比高主頻的雙核A9/Krait毫不遜色。而採用雙核四線程的Z2580更是能向著三萬分衝擊，直指目前最高端的4+4核處理器。

但是，使用ARMv7庫後，Z2460的表現不容樂觀，總分一下子縮水了三分之二，CPU得分更是跟單核A8差不多…

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接下來的一系列測試也顯示了同樣的情況：當使用x86原生庫時，我們可以發現ATOM的單線程性能異常強悍，特別是內存性能

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而一旦採用兼容模式，二進制轉換運行ARM庫，性能就大大下降，1.6GHz的Atom甚至只有1GHz Cortex-A7的水平都不到。

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2013-5-11 10:27 上傳

CoreMark也是同樣的情況，性能損失相當可觀

作為兼容的代價，性能損失只是一方面。另一方面則是功耗的增加。在本文的前半部分已經展示過，目前熱門遊戲很少有x86原生庫，為了方便對比測試，我們選取了幽靈古堡（Epic Citadel）應用作為遊戲的代表。

Epic Citadel是一個基於虛幻引擎的demo，畫面相當精美，光影特效也不錯

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本次測試我們使用Intel GPA System Analyzer來記錄CPU的佔用率和手機工作的電流

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使用Epic Citadel自帶的Benchmark場景進行測試，結果如下

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2013-5-11 10:27 上傳

使用x86原生庫（上）獲得了平均45.9FPS的成績，而兼容ARM原生庫成績為31.2FPS，大概有30%的差距。

同時分析發現，整個過程中，通過二進制轉換執行ARM庫和原生運行x86庫相比，CPU佔用率和手機消耗電流上，均有一定的增加。

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2013-5-11 10:28 上傳

相比之下，兼容運行ARM庫相比原生執行x86代碼，成績下降了30%，平均的CPU佔用率從58.9%提高到了73.4%，而平均電流從621mA提高到了717mA，增加了約100mA，相對來說CPU的功耗增加了約400mW，還是相當可觀的。

當然CPU佔用率只是個側面反映，由於測試時內核頻率調節默認為Ondemand，儘管佔用率差異不大，但二進制轉換執行ARM代碼時，CPU運行在高主頻的時間更長，從而導致功耗的增加。

最後總結如下，可以看到二進制轉換相比原生執行x86代碼，損失的性能還是很可觀的，在性能訴求的應用中，損失可高達50%以上。在一些遊戲類應用中，也會帶來約400mW的CPU功耗的增加。

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加好友 · 發表於 2013-5-11 16:42

不專業的問一下，英特爾為何不做ARM架構的？不兼容的情況下性能再強也沒用不是嗎？

加好友 · 發表於 2013-5-11 17:54

學三星押~~你們可以改成一個四核用X86架構  另外一個四核用ARM架構

這樣子的雙四核不就無敵  兼容所有~~

加好友 · 發表於 2013-5-11 22:26

本帖最後由 chaneyb 於 2013-5-11 22:27 編輯

qaz8031852wsx 發表於 2013-5-11 16:42

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不專業的問一下，英特爾為何不做ARM架構的？不兼容的情況下性能再強也沒用不是嗎？ ...

英特爾從前是有生產過ARM架構的處理器，就是是XScale，不過在2007年已全數售給Marvell，現是英特爾就算要生產ARM須得授權，但他們該不願意。

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