X86挑战ARM 29项测试揭秘鲜为人知的功耗

    2012年是智能手机步入“核战争”的起始之年，这一年中，ZOL手机频道为广大网友带来了接近1000款机型的全面评测，同时制定出了更完善的产品评测规范。转眼步入2013年，不难看出智能手机的发展趋势依旧可以用日新月异来形容，尤其是在移动芯片领域中，目前英特尔的后来居上也给ARM军团带来了很大的压力，我们从2GHz主频的Intel Atom Z2480处理器跑分成绩超越所有双核手机的事实分析得出，英特尔奉行的是一种不打核战争但却努力提升单核心工作效率的策略。那么此时我们不禁要问，单核心性能的提升是否会以增加功耗为代价？对此，ZOL手机频道首次引用了手机能耗追踪设备Powermonitor针对手机的实际功耗、续航时间进行全面测试，力求将更权威、更专业的测试结果展现给广大读者。

29项测试揭秘鲜为人知的功耗

测试机型：

    摩托罗拉MT788、HTC One ST

MT788/One ST参数对比（图片引自ZOL产品库）

测试机型介绍：

    摩托罗拉MT788外形方面的设计可谓焕然一新，不仅采用钻石切割工艺，而且也更换了全新的设计模型，展现出了更时尚的风范。它拥有4.3英寸qHD分辨率TFT屏幕，运行Android4.0定制系统，拥有800万像素摄像头以及1735mAh容量电池。摩托罗拉MT788是一款非常具有代表性的单核手机，它得益于英特尔X86架构Intel Atom Z2480处理器，主频达到了2GHz。凭借着自带超线程技术可以让设备同时处理两个线程的任务，无论是从跑分成绩来看还是从操作体验来讲都丝毫不差于主流双核手机。

摩托罗拉MT788全新的外形设计

HTC One ST相对小巧的机身

    HTC One ST拥有时尚的机身设计，配备4.3英寸800*480分辨率Super LCD2屏幕。系统方面依靠基于Android4.0定制的HTC Sense 4.1提供便捷的操作。另外，它还配备了500万像素摄像头以及1800mAh容量电池，同时支持双卡双待功能。HTC One ST是HTC去年推出的一款主打2000元价位市场的高性价比机型，在配置上它采用了双核1GHz意法爱立信STE U8500处理器，对于用户日常的基础操作均可以保证流畅的使用体验。

处理器芯片详细参数对比

    引申来看，此次功耗PK更是单核Intel Atom Z2480与双核意法爱立信STE U8500之间的对决。从硬件配置来分析，英特尔Atom Z2480是支持双线程处理的单核处理器，俗称“虚拟双核”，HTC One ST则是真正意义上的“物理双核”处理器。

    从主频来看，英特尔Atom Z2480占据明显优势，并且由于工艺制程为32纳米，因此在功耗方面理应占据更多优势。此外我们看到英特尔Atom Z2480拥有512KB二级缓存，是STE U8500的两倍，这就意味着在CPU与内存之间，由于二级缓存更大，因此Z2480处理器的响应速度也会更快。

    尽管两者拥有不同的GPU，但GPU核心频率是相同的，图形通用运算标准也都支持OpenGL ES 2.0，但多边形生成方面，STE U8500的优势被很好的体现，达到了4400万/秒。这表明在相同的单位时间里，Mali-400 MP可以生成更多的图形数据。

    通过此次测试，我们主要想向消费者展示单核设备与双核设备之间处理相同任务时的功耗差异，从而让网友可以按照自己的需求选择在某一方面功耗小、电池续航时间长的设备。

测试工具、软件及方法

测试工具：Powermonitor手机能耗追踪设备

    Powermonitor手机能耗追踪设备能针对智能手机在处理不同任务时的功耗情况进行测试，同时通过在PC端安装PowerTool软件来进行直观的曲线数据记录。它不仅可以展示设备当前消耗的能量、平均功率、平均电流、平均电压，而且也能预估出设备在当前状态下所能达到的理想状态下的续航时间。研发人员可以通过Powermonitor第一时间了解产品整体性能的稳定性，从而做出合理的评估和改进。

Powermonitor手机能耗追踪设备

PowerTool功耗记录软件

软件工具名词解释：

Samples——固定的采样频率；
Consumed Energy（uAh）——消耗的能量；
Average Power（mW）——平均功率（对应的是蓝线）；
Average Current（mA）——平均电流（对应的是黄线）；
Average Voltage（V）——平均电压（对应的是紫线）；
Expected Battery Life（hrs）——当前状态下，预计的电池续航时间。

注意：由于两款产品电池容量不同，所以我们在更换设备进行测试时会在软件中更改相应的电池容量数值以保证数据的准确性。

辅助工具：Topcon BM-7A亮度色度仪

    Topcon BM-7A亮度色度仪可以测量并计算出每一款电子产品屏幕的NTSC色域值（色彩饱和度）、最大亮度、对比度、色温和色彩空间特性。事实上对于大多数智能设备而言，屏幕都可以看做是最为耗电的“罪魁祸首”之一，所以在此次功耗测试中我们引入该设备也是为了确保被测试的摩托罗拉MT788以及HTC One ST的屏幕亮度均为200流明，从而让屏幕耗电维持相对一致的水准。

Topcon BM-7A亮度色度仪

 
调整两款手机的屏幕亮度为200流明

实际测试过程演示

测试方法：

    我们需要开启智能手机的后盖并取出电池，让Powermonitor的正负极接通到手机内部的正负极上，之后便可以通过Powermonitor供电来启动手机。但需要注意的是，HTC One ST由于需要自检HTC专属电池信息，所以我们要通过将HTC One ST正负极用导线引出并屏蔽正极的方式，同时保持电池在设备中才能顺利识别和启动手机，而摩托罗拉MT788并不需要此操作步骤，此时PowerTool会识别出产品的名称，我们需要设置好软件坐标中要显示的功率、电流、电压以及时间曲线，之后点击“RUN”来启动设备在当前操作环境下的功耗状态。

摩托罗拉MT788连线效果

HTC One ST连线效果

通话功耗：动画UI影响续航时间

    尽管智能手机在硬件配置上不断提升，但通话功能永远作为最基础和最必要的功能之一。对此笔者模拟了七种不同情形下的通话模式分别测试设备的功耗情况。测试前首先关闭屏幕、断开WiFi网络，测试时间为30秒，电压调至4V，之所以选择30秒也是为了更真实和稳定的测试通话时的功耗。

一、不同通话条件下的功耗情况：

（1）电话呼入未接通（静音状态下）；
（2）电话呼入未接通（震动状态下）；
（3）电话呼入未接通（音量最大）；
（4）电话呼入未接通（音量最大+震动）；
（5）电话呼出未接通；
（6）电话接通（黑屏+听筒模式）；
（7）电话接通（扬声器模式）；
（8）待机测试（关闭屏幕锁屏状态）；

备注：开机后过5分钟再开始测试，保证数据的准确性。  

    我们首先测试了两款设备待机时间方面的表现。在黑屏+锁屏的模式下，摩托罗拉MT788为322小时，而HTC One ST达到了379小时。对此我们从摩托官网查询到，摩托罗拉MT788这款机型的理论待机时间为120-170小时，和我们实际测试的322小时存在较大的差距，但由于我们不知道官网是在什么条件下测试，因此也没法进行公平的对比，以上测试结果仅供网友参考。而另外的HTC One ST在官网上并没有标注理论的待机时间，故无法参与对比。

待机预计待机续航时间：摩托罗拉MT788为322小时；HTC One ST为379小时

摩托MT788通话功耗测试过程

MT788预计续航时间3.73小时；HTC One ST预计续航时间7.98小时

MT788预计续航时间3.93小时；HTC One ST预计续航时间6.94小时

MT788预计续航时间3.57小时；HTC One ST预计续航时间8.47小时

MT788预计续航时间3.42小时；HTC One ST预计续航时间4.96小时

    而在电话接通使用听筒的状态下，笔者模拟屏幕为黑屏状态，同时保证持续说话状态。为了公平起见，我们将两款手机的屏幕亮度调至相同的200流明状态，同时让HTC One ST仅适用单卡进行测试，两款手机的测试环境同为3G联网状态下。另外，笔者也进行了设备黑屏锁屏状态下的功耗情况。

HTC One ST通话功耗测试过程

MT788预计续航时间5.25小时；HTC One ST预计续航时间6.33小时

MT788预计续航时间8.25小时；HTC One ST预计续航时间8.45小时

MT788预计续航时间3.85小时；HTC One ST预计续航时间6.71小时

    从测试的结果来看，HTC One ST在所有数据中都领先于摩托罗拉MT788，取得了功耗控制上的领先，并且在当前状态下所能达到的续航时间中，HTC One ST也取得了优势。由此可以得出结论，电池容量的不同对设备的续航时间也是有直接影响的。对此，笔者再次使用MT788测试出的8.25小时（495分钟）黑屏状态下的通话时长与摩托官网标注的560至750分钟理论通话时间进行了对比，结果表明官方给出的理论值是略高于我们测出的实际数值。

摩托罗拉MT788听筒通话状态功耗示意图

HTC One ST听筒通话状态功耗示意图

图解：

    在常规的听筒通话状态下，两款芯片的功耗表现趋于平稳。

    其实对于这样的结果并不意外，笔者分析主要有以下几点。首先是摩托罗拉MT788的屏幕尺寸以及屏幕分辨率要高于HTC One ST，而TFT屏幕相比Super LCD2屏幕也更加费电一些。另一方面，摩托罗拉MT788在通话UI上拥有多种颜色，相比HTC One ST单一暗色的通话UI界面，也就是说，不同情境下通话UI调出时的差异也会影响到功耗值的高低。不过另一方面，通话测试环节也会很大程度上受到当地网络情况的制约，因此我们还需根据不同情况理性看待测试结果。

测试结论：

通话测试极值数据

    对于测试结果，笔者也要和您分享一些心得体会。首先在常规听筒状态下，我们要确保通过光线距离感应器让设备尽量靠近耳朵，保持屏幕黑屏状态才能获得更多的续航时间。其次，扬声器通话相比常规听筒通话更加费电，主要是因为屏幕动画会亮起的缘故，因此我们应尽量避免长时间使用扬声器来通话。此外当对方打来电话时，快速挂断或者调制静音也是很有必要的，毕竟音量+震动的响铃模式将会大幅度减小手机的续航时间。

网页功耗：睿频加速技术提高效率

    在网页测试环节，我们让设备在WiFi环境下针对ZOL网页以及新浪网页的浏览过程进行测试。选择了三个测试阶段，分别是网页加载过程中、网页加载完毕静止状态以及滑动页面时的过程。测试时需要保证设备屏幕亮度同为200流明，测试前会清空默认浏览器的缓存并关闭后台全部进程。

二、针对网页的加载、静止、滑动状态时的功耗测试：

（1）ZOL网页加载10秒、加载完成静止状态、上下滑动页面；
（2）新浪网页加载10秒、加载完成静止状态、上下滑动页面；
（3）ZOL、新浪首页下30秒钟连贯测试（模拟加载、静止、滑动三个过程）；

备注：测试前会将测试机的浏览器缓存清空，同时保证在WiFi环境下测试，让屏幕亮度均为200流明。

摩托罗拉MT788网页功耗测试过程

ZOL网页加载时的功耗表现对比

    此外我们也分别测试了摩托罗拉MT788与HTC One ST加载ZOL首页以及新浪首页的用时，借助英特尔Atom Z2480处理器的超线程技术以及睿频加速技术，摩托罗拉MT788取得了加载速度上的领先优势，加载ZOL和新浪时分别快于搭载STE U8500处理器的HTC One ST一秒和三秒。

HTC One ST网页功耗测试过程

新浪网页加载时的功耗表现对比

    此环节我们在查看数据时需要注意的是，网页浏览的数据不能只是比较绝对功耗数字，因为Power Monitor所测出的电池时间只是在该种测试方法和环境下预计能达到的续航时间，而此时我们需要计算的是手机的耗电量/功(毫瓦)。耗电量需要我们根据测出的数据进行计算，比如摩托罗拉MT788加载网页10秒钟，手机其实存在2种状态，即加载ZOL网页4.7秒和加载完成后的5.3秒。

MT788加载ZOL网页功耗图

HTC One ST加载ZOL网页功耗图

MT788加载新浪时的功耗图

HTC One ST加载新浪时的功耗图

图解：

    对比峰值，我们可以看到借助睿频加速技术，摩托罗拉MT788加载网页速度更快，峰值功耗尽管略高但也可以尽早加载完毕，这也就是为何我们计算出的耗电量MT788反而更低了。

我们可以根据测试的数据得出如下结论：

测算公式：耗电量=平均功率×加载时间

    1、摩托罗拉MT788加载完成ZOL网页的时间为4.7秒，摩托MT788平均功率为1747mW，再乘4.7秒，即得出做的功为8211mWs。同样的方法可算出加载ZOL用时5.7秒的HTC One ST做功为9228mWs。所以在网页加载时HTC One ST要比摩托MT788的耗电量更高一些。

加载ZOL网页耗电量对比（数值越小越好）

    2、在加载新浪网页时，摩托MT788的耗电量为17659mWs，而HTC One ST耗电量约为18308mWs，前者耗电量更少。经计算，摩托MT788在8.5秒内完成加载网页的任务，而HTC One ST需要11.5秒，已经超过了我们的测算时间范围。所以MT788的性能更高一些。

加载新浪网页耗电量（数值越小越好）

    3、在ZOL网页加载完成后，MT788在网页静止状态下的预计续航时间为6.57小时；HTC One ST为5.99小时。另外在滑动页面10秒时，MT788的预计续航时间为2.99小时，HTC One ST的预计续航时间为4.09小时。

    介于此问题，我们又追加测试了两款手机加载ZOL首页、新浪首页30秒的较长过程，也就是让之前的三个测试项目在30秒内完成，以10秒为一个单位，力求让测试结果更加准确和公正。结果表明，MT788可以预计达到4.49小时的续航时间，而HTC One ST则为4.58小时的续航时间。至于两款设备续航时间Expected Battery Life的差异，有很大程度上是取决于电池容量的不同。

    从预计续航时间上来看，HTC One ST是占据领先的。介于滑动网页时很难判断屏幕画面上的帧数以及完成时间，此环节并没有进行相关对比。摩托罗拉MT788此环节中表现出的耗电量低、性能强的能力主要是Intel Turbo Boost睿频加速技术在实际产品中的表现，具体来说英特尔处理器可以调整CPU工作状态，能够更快完成任务，之后会将系统降至低功耗状态，提高整体系统效率。

视频功耗：连续拖拽操作最费电

    下面这个环节主要测试了两款手机在播放视频时的功耗情况，测试文件选择了MP4格式1080p分辨率视频，分别是2787kbps码率视频以及7927kbps码率视频。测试分为三个阶段，播放过程中、播放暂停时以及播放拖拽过程。测试时我们让两款设备均连接WiFi，并选择飞行模式进行测试，而测试时间均选择了10秒来进行测试，并保持屏幕亮度为200流明，同时将播放时的音量调节至最大。

三、播放MP4格式1080p分辨率视频：

（1）分别播放低码率和高码率的1080p视频；
（2）测试本地视频的播放、暂停、拖拽三个过程时的功耗；
（3）测试第三方在线视频软件播放时的功耗；

备注：保证本地视频测试时设备处在飞行模式下；在线视频在WiFi下测试；屏幕亮度均为200流明。

摩托罗拉MT788播放视频功耗测试过程

MT788 2787kbps低码率视频播放功耗图

HTC One ST 2787kbps低码率视频播放功耗图

图解：

    可以看到在播放低码率视频时，Intel与ARM平台的功耗情况都趋于平稳，不过从整体数据来看，Intel平台的平均功率、电流均要优于ARM平台。

低码率视频功耗测试

    从测试结果来看，摩托罗拉MT788此环节在消耗的总能量方面整体要少于HTC One ST，相应的待机时间也要高出不少，视频暂停时尤为明显。在视频播放过程中以及视频播放拖拽时，摩托罗拉MT788与HTC One ST则并没有太大的差距，算是各有胜负。

HTC One ST播放视频功耗测试过程

高码率1080p本地视频功耗测试

    流畅性方面，两款手机也体现出了一致的表现，摩托罗拉MT788尽管配备Intel Atom Z2480单核芯处理器，但却在拖拽等方面要比双核STE U8500的HTC One ST更加流畅自如，并且消耗的功耗还略少于HTC One ST。这也说明了Intel芯片在播放影音方面的功耗控制还是非常理想的。

摩托MT788高码率视频播放功耗示意图

HTC One ST高码率视频播放功耗示意图

图解：

    高码率视频解码过程对硬件有更高要求，从图中波形图来看幅度明显高于低码率视频播放时的功耗，此时英特尔睿频加速技术发挥了优势，不仅流畅度方面有所保证，而且整体功耗并没有因此而提升。

    面对越来越多的用户使用手机上网观看视频的趋势，我们也测试了两款手机在同一个奇艺客户端下播放相同网络视频时的功耗，测试结果表明，摩托罗拉MT788在此环节仍然大幅度领先对手。英特尔Atom Z2480芯片由CPU、GPU、二级缓存和视频编码的模块组合而成，在多媒体技术上则拥有VDX385、VDE285两个模块，可以轻松支持1080p全高清视频的解码和编码，同时在功耗上也控制的相当不错。因此对影音功能需求大的用户，一般码率下单核摩托MT788就已经可以胜任了，多核心设备在此环节并没有太大优势可言。

 
高码率视频拖拽时的功耗效果图（左：MT788 右：One ST）

图解：

    经测试，视频拖拽时的功耗是视频测试环节最耗电的一项。该原理其实和网页加载过程类似，也是需要处理器不断的加速完成复杂的动作，此时Intel芯片再一次发挥了睿频加速技术的作用，但总体耗电量依旧是低于HTC One ST的ARM芯片。

测试结论：

视频测试极值数据

游戏功耗：双核处理器毫无优势

    最后一个测试环节为游戏运行时的功耗测试。我们选择了2D游戏《夺命狂飙》以及3D游戏《最后的防线HD》分别测试设备加载游戏、运行游戏以及暂停游戏这三个过程。测试前会清空后台的所有程序，同时重启设备5分钟后再进行测试，由于测试时间均为10秒，因此会出现某个设备在单位时间内功耗过大的现象，所以我们也追加测试了设备加载游戏时耗费的时间，测试结果如下。

四、2D、3D手机游戏测试：

（1）游戏加载过程的功耗；
（2）游戏运行过程的功能；
（3）游戏暂停过程的功耗；

2D游戏加载功耗对比

3D游戏加载功耗对比

备注：为了避免设备单位时间内功耗过大的情况，我们也测试了游戏的加载时间作为参考。

    在游戏加载速度方面，我们看到摩托罗拉MT788再一次取得了领先，两款游戏的加载速度均快于HTC One ST，在两款手机运行内存一样的情况下，处理器性能的强弱也会决定设备加载游戏时的速度。但摩托罗拉MT788却在保证性能的同时，也在电池续航能力上以及功耗上优于HTC One ST，这也从侧面证明了双核STE U8500未必就比单核Intel Atom Z2480芯片强的道理。

摩托MT788最后的防线HD游戏运行功耗图

HTC One ST运行最后的防线HD时的功耗图

图解：

    游戏运行过程中笔者发现英特尔Atom Z2480芯片在处理任务时的功耗图并不像HTC One ST的STE U8500那样平稳，对此笔者询问了英特尔技术人员，表示Intel芯片在处理画面相对简单或者动作较少的游戏画面时会把系统调至低功耗状态来节省电量。

2D/3D游戏功耗测试/续航时间

测试结论：

游戏测试极值数据

总结：

    以上我们从通话待机、网页浏览、视频播放、游戏运行四个方面分别测试了摩托罗拉MT788与HTC One ST的功耗情况，综合来看，摩托罗拉MT788算是占据上风，在网页、视频、游戏方面占据优势，而HTC One ST则在常规的通话功耗方面取得了领先。

Powermonitor今后会用在更多设备的功耗测试中

写在最后：

    面对突如其来的核战争，我们更想让消费者了解的是单核手机在某种程度上其实是不输于多核手机的。而另一方面也想让不同需求的消费者可以了解到在不同使用环境下设备的实际功耗情况，这样可以最大化发挥手机的性能，获得更好的电池续航能力。

    文章至此，耗时接近一周的测试报告也就告一段落了。虽然测试过程略显枯燥，但笔者还是尽可能直观的为您列举出了两款设备所对应芯片的强项和不足，力求将更简化的可读内容展现给广大网友。与此同时，这次全新的功耗测试方法也是我们ZOL手机事业部2013年将会重点把握的评测方向。当然，测试过程中也遇到了不少的问题和困惑，评测报告也势必会有不完善之处，在此也希望广大读者能提出宝贵的建议，在文章下积极参与讨论，共同努力让我们的产品评测规范变得更加权威和专业！

此次功耗PK更是单核Intel Atom Z2480与双核意法爱立信STE U8500之间的对决。从硬件配置来分析，英特尔Atom Z2480是支持双线程处理的单核处理器，俗称“虚拟双核”，HTC One ST则是真正意义上的“物理双核”处理器。