治愈智能机之痛 当今手机有何省电秘方?

    智能机时代相比功能机时代在将综合体验大幅提升的同时也不可避免的做出了个别体验的牺牲，其中最显而易见的非续航莫属。经过多年的发展，虽然相比功能机时代，当前智能手机的续航依旧是一个问题，不过终端厂商、芯片厂商等等也都在不断尽全力延长智能手机的续航时长。

■ 省电省电省电! 现在手机都从哪儿省电

    目前各大厂商们延长智能手机续航时长从软件和硬件两个方面入手，大体方向相同，相比智能手机发展初期也的确起到了很大成效。


■ 软件


    软件方面，系统厂商和终端厂商都做出了自己的努力，各家方向大体一致，细节节电控制方面稍有差异。总体上可以将其归类为各种“省电模式”。


    ※ 苹果的省电模式


    苹果iOS系统的体验普遍被认为是最具优势的，但与之相反，iPhone的续航却长期占据最烂的一方。但苹果也为此在系统层面做出了一些努力，最让人印象深刻的是其在iOS9当中开始加入了“低功耗模式（省电模式）”，从系统底层对电池续航进行重新优化。其主要实现方式是，当开启低功耗模式后，邮件不会自动更新，应用自动刷新和下载被禁用，网速可能受影响，动画和亮度会被降低。

▲ iOS9当中开始加入了“低功耗模式” 开启可节省电量

    从效果上而言，苹果表示，安装iOS 9的设备对比之前可以为你多提供1小时续航，而如果你想要续航更给力的话，低功耗模式可以额外提供3小时的续航。从效果上而言，这相比Android厂商的省电模式还是不够彻底。


    ※ 谷歌的省电模式


    苹果既是系统厂商，又是终端制造商。而谷歌是主要以系统研发为主，建立了众多终端制造商包围的庞大硬件生态，其在原生Android 6.0当中加入了Doze省电模式，即让应用在一段时间未使用后进入休眠状态，仅允许推送消息和在特定时刻同步，这样以来可以大幅度延长电池的使用时间。

▲ 原生Android 6.0当中加入了Doze省电模式
让应用在一段时间未使用后进入休眠状态 实现省电

    ※ Android生态下的各大终端厂商的省电模式


    相比较而言，与消费者接触频率更广泛的Android生态下各大终端厂商才是最多关注智能手机续航并研发出各种省电模式的群体。


    整体上，各大厂商均通过控制系统对硬件的使用消耗来延长续航时长，目前来看，厂商普遍将省电模式设定为3种级别，从一般省电到极致省电，分别通过降低性能、控制部分软件开启、减少或削弱部分硬件使用等方式达到省电目的，其中细化的涉及到主动降频、降低屏幕亮度、缩短屏幕自动休眠时间、控制网络和蓝牙等连接使用、关闭触控震动、使用暗色主题、控制后台开启应用数量、关闭GPS定位、控制应用推送、削弱GPU特效等等方面。具体呈现方式上，有些厂商选择支持用户自行调节其中的细节点，有些厂商选择将其设定为3种由低到高的省电级别。有关后者，典型的比如三星和金立等厂商选择的极致省电模式基本是从系统层面将用户人为可以控制的省电级别加强到了最高的程度，此时只保留了智能手机能够提供的所有功能当中的极个别基础体验，尤其适用于手机越来越接近没电关机的风险、但用户又希望保留电量和基础功能使用的情况下开启，效果显著。

▲ 案例：努比亚、金立等省电模式支持细节调整节能，右侧为金立极致省电模式

▲ 案例：三星的3种省电级别，极致省电级别已经从软件层面达到了极高的省电程度

    ※ 第三方省电应用

    由于用户的大量省电需求，所以目前应用市场上也存在大量第三方省电应用，名目之多令人眼花缭乱。从功能上来说，其中部分做的不错的省电应用更加细化，也有一些与以上提到的官方省电模式重合的地方。但由于并非所有品牌的手机都有很细化的省电模式，所以这些第三方省电应用也有非常大的生存空间。

▲ 应用市场中存在大量第三方省电应用

    相比官方省电模式，一些第三方省电应用能够提供的信息和操作更加细化，比如可以查看电池温度、电压、剩余电量等信息，可以预测不同类型使用的剩余时长（比如3G通话、WiFi上网、电影播放等），同时也包括能够监测和控制单个应用的耗电等，这要求使用者对自己的手机各类功能使用需求具有非常清晰的了解，并对省电有非常细化的控制需求——其中部分此类应用支持一键省电功能可以帮助用户随时对系统节电进行优化操作，相对比较智能化。

▲ 案例：360省电王等可以看到电池温度、剩余电量等信息 一键省电可方便用户随时优化系统节电

    但更适合大部分用户的还是其中归类明晰的几种省电模式设定，这与官方应用有异曲同工之处，有些支持用户添加自定义省电模式，这在很大程度上解决了刚刚提到的太过精细以至于不方便普通用户日常操作的问题，也比官方应用的默认模式设定提供了更定制化的选择空间。不足之处是，第三方应用由于没有获取手机的深度权限，所以需要Root才能够使用极限省电模式，这对手机安全是一个考验，相比而言，官方如果内置极限省电模式更安全方便；而且这些第三方省电应用在让其他应用节电的同时本身其实也在耗电，多少有些尴尬。

▲ 案例：360省电王（左）、金山电池医生（中、右）等内置了几种方便选择的省电模式
和官方类似 但支持自定义设定的选项可以为用户提供定制化选择

▲ 案例：360省电王（左）、金山电池医生（右）等具有的最强省电模式都需要获取Root权限

    总之，第三方省电应用对于有更定制性的细化省电需求的用户和并没有内置实用省电模式的用户来说是一个比较好的选择，也能够辅助用户的智能手机起到相比正常使用更好的省电作用。

■ 硬件

    以上提到，软件省电模式也是通过控制对硬件消耗的方式来达到省电的目的，那么显然，从硬件本体上减少消耗也是重要的省电措施。


    智能手机的硬件种类极其之多，屏幕、信号模块、存储器、音频模块、处理器等都是电量消耗的来源，所以每一层工艺的改善都会或多或少的对减少电量消耗、延长续航时长起到作用。近年来，被厂商提及最频繁、也是效果最为显著的主要体现在大电池和SoC升级降耗两个方面。

    ※ 简单粗暴最见效

    其一即，“暴力”增加电池容量，这是最直接见效的方法。由于屏幕尺寸向大屏化发展使得机身空间增多、包括具有轻薄化特点的聚合物锂离子电池的普及等原因，使得当前智能手机的电池容量已经由几年前的2000左右（mAh）为主增长到了3000左右（mAh）、甚至4000+（mAh）和5000+（mAh）的水平，这为整体上智能手机的续航增长起到了很大的作用。很多4000+、5000+（mAh）的智能手机已经可以轻松摆脱智能手机一天一冲的尴尬，中高频使用甚至可以达到近2天或更长（关于这方面的细节，请大家关注我们的实测数据文章《直击最痛点——50款手机续航横评测试结果》）。

    ※ 处理器升级降耗

    其二，处理器层面涉及到通过降低功耗延长续航（这里是相对而言，细节上的功耗降低是与性能提升带来的功耗提升同步进行的）的普遍受到认可并且成效显著的主要体现在处理器架构升级、研发工艺提升和增加辅助处理器等方面。


    big.LITTLE大小核共存


    几年前，智能手机单核发展到四核的时期，性能提升仍有很大必要，同时手机的整体功耗也因处理器工艺制程的升级等因素而并未面临明显的挑战。而到四核再向后发展的阶段，除了大型游戏、超清视频和更多扩展功能等体验升级对于性能的需求增长意外，其他大部分以往智能手机已经存在的基础功能体验对于处理器性能的要求已经在之前的高速发展中得到了满足，所以此时的处理器性能提升已经从之前的满足温饱到向小康进化的阶段，所以此时大部分功能对于处理器的性能调用已经没有那么高，那么如果结余出来的那部分性能也随意被基础功能调用，显然会带来大量不必要的功耗浪费，所以适度的使用处理器性能就成为了节省功耗的主要手段。

    这方面，2012年ARM从底层架构上推出了大小核共存的“big.LITTLE”技术。以具体的处理器举例，第一款采用“big.LITTLE”架构的是三星在2013年初推出的Exynos 5 Octa，这是一款由两颗四核处理器（一颗1.8GHz 的Cortex-A15架构的四核处理器和一颗1.2GHz Cortex-A7架构的四核处理器）封装在一起的八核芯片，大四核应对高性能要求的应用处理，此时不过分考虑功耗，小四核应对更多基础性能要求的应用处理，能有效降低功耗，当时的这款处理器就因为采用big.LITTLE而号称比之前市面上的四核处理器性能提升2倍的同时功耗却能够降低达70%之多，效果显著。


    ARM公布的big.LITTLE省电效果对比表，供参考——

▲ 采用big.LITTLE架构初期节能即成效显著

    工艺制程升级


    Intel在2007年提出的“Tick-Tock”钟摆理论能够很好的总结之前多年处理器升级的发展，其中很重要的一个方面就是两年一次的工艺制程更新（另一个是两年一次微架构升级），虽然今年初Intel已经宣布3年更新一次制程，“Tick-Tock”正式终结，但这并不影响制程升级仍然是降低功耗的重要方式之一（同时也可以帮助扩展新的功能、降低每颗晶体管的单位成本等也是另外的作用，这里不多提了）。


    目前最先进的智能手机芯片包括高通公司的骁龙820、三星Exynos7420等均采用的是三星14纳米工艺制程，在提供高性能的同时具有极强的功耗控制能力，尤其是相比此前的32纳米、28纳米、20纳米等优势明显，显然，下一代的10纳米或7纳米会在性能和功耗方面更胜一筹。

    增加辅助处理器：协处理器


    “协处理器”这个词早在早期的PC时代就由Intel带来过，当时是为了配合X86架构鼻祖8086处理器而产生了8087协处理器，不过那只是与这词的名称有关而已，此时智能手机时代的协处理器吸收了之前的概念，作用则是结合了智能手机在节能方面的特定需求。


    与PC不同，智能手机的SoC在极其有限的机身空间内集成了越来越多的功能之后开始在功耗等方面显现出吃力的迹象，此时（2013年8月）Moto X携X8计算系统（协处理器）而来，其独立于SoC上的CPU和GPU等而存在，包括1.7GHz双核处理器、400MHz四核GPU、自然语言处理器核心和语境计算核心。其中自然语言处理器具有音频感应、噪声分析、噪声消除、语音识别等多项技术，可以在不牺牲待机时间的前提下，保持语音识别始终开启；语境计算处理可以从传感器启动智能移动计算语境数据与屏幕始终亮起的语境计算。X8计算系统帮助SoC分担任务的同时最关键的是降低了功耗，省去了不必要的电量消耗。


    紧跟着苹果A7+M7协处理器的组合正式让“协处理器”在移动终端上名声大震，进而更多芯片厂商也都开始推出了自己的协处理器，比如麒麟i5微智核等，其作用与M7及Moto的X8计算系统类似，帮助SoC分担任务、降低功耗，达到节省电量消耗等效果。

▲ 协处理器已经成为当前苹果等厂商选择的重要省电方案

    以华为的麒麟芯片为例，其中内置了“i5微智核”这样一款协处理器，整体作用也是分担SoC的CPU和GPU压力，更加节能。根据华为方面的公开信息，i5微智核可以在1%电量时持续搜集来自各个传感器的数据，以极低的功耗让手机处于Always Sensing状态，用于承担用户的运动信息。目前华为顶级的麒麟950、麒麟955都具有i5微智核帮助平衡性能和功耗，帮助手机达到更省电的目的。

▲ 麒麟950等芯片当中的i5微智核（协处理器）是节电的重要组成部分

    另外，这里也特意提及一下已经退出智能手机芯片市场的英伟达。在移动平台协处理研发方面，英伟达是走的比较前沿的。早在Tegra芯片诞生初期，英伟达便已经有了类似的思路，并在2011年发布的Tegra3当中正式带来了常规四个核心之外的第五个核心（节电核心），被其称为“Companion CPU core”协核心，英伟达将这种架构称为vSMP（可变对称多处理，Variable Symmetric Multiprocessing），甚至申请了专利（可惜的是，生不逢时，当时智能手机市场环境下的刚需并非节电而是性能提升，所以英伟达的节电核心带来的吸引力还没有那么大）。

    其特色是在“动态待机”（运行后台）和音乐、视频播放时，四个主核心关闭节能，协核心处于运行状态；而在运行需要更高性能的应用时，则按需逐个开启主核心，同时关闭协核心。现在的协处理器思路都与之类似，所以可以见得，“协处理器”的概念是一步步发展而来，并逐渐被很多芯片厂商认可，包括上面提到的苹果、华为。

▲ 英伟达在Tegra3时代便开始采用节电核心（协处理器） 智能开启达到省电目的
如今英伟达已经推出智能手机芯片市场 但节电核心已经被苹果、华为发扬光大

● 写在最后

    省电，对于用户来说，是迫切需求，对于厂商来说，是赢得更多用户的良药之一。 在电池技术具有革命性升级之前，各类软硬件细节上的研磨和逐步节能降耗将是此后长期的主要方向。至于何时能够将智能手机续航不够长的痛点彻底解决，我们还很难预料，大家可以暂且先通过我们的近50款热门手机横评了解一下当前哪些手机能够提供更好的续航能力，请关注《直击最痛点——50款手机续航横评测试结果》。