多線(xiàn)程技術(shù)倍增多核系統的性能提升體驗

采用多核技術(shù)提升CPU 馬力，是一種通過(guò)硬件提供更高系統性能的日益常見(jiàn)的做法。即使對許多視成本和功耗為重要設計考慮的大量消費性應用，也是如此。但是，升級到多核系統并無(wú)法保證一定能夠提升性能或改善用戶(hù)體驗。因為提升系統性能不僅是硬件方面的問(wèn)題，軟件也必須能充分利用并行硬件資源。然而軟件一直在改變——系統變得越來(lái)越復雜，以至于在許多情況下，多個(gè)進(jìn)程和線(xiàn)程在同時(shí)運行；同時(shí)，應用程序也在被優(yōu)化，以便在多處理硬件的趨勢中更加受益。

基于以上考慮，我們最近采用EEMBC 的BrowsingBench™ 基準測試程序來(lái)評估MT title=MT>MT) 技術(shù)能帶來(lái)的性能提升。我們的目標是在A(yíng)ndroid™ 軟件平臺上看看這些技術(shù)能在多大程度上改善一個(gè)非常流行的、實(shí)際的消費性應用（網(wǎng)頁(yè)瀏覽）的用戶(hù)體驗。

BrowsingBench 是一個(gè)可靠而應用廣泛的工具，受到多家領(lǐng)先的科技公司的信任與采用。它可以測量大量不同內容頁(yè)面的加載和渲染時(shí)間，并以可靠的方式進(jìn)行，以生成可重復而有用的結果。它可以在任何一個(gè)有網(wǎng)絡(luò )瀏覽器的聯(lián)網(wǎng)設備上運行。與合成測試(Synthetic Test *) 不同，BrowsingBench 的運行方式與用戶(hù)在聯(lián)網(wǎng)設備上的操作完全相同。我們過(guò)去曾采用多種其他適用于評估MC/MT 系統性能的基準測試程序，但沒(méi)有一種能夠像BrowsingBench 一樣，可提供代表真實(shí)世界聯(lián)網(wǎng)設備用戶(hù)體驗的性能指標。

我們在一個(gè)以MIPS32® 1004K™ 一致處理系統(CPS) 為基礎的系統上運行BrowsingBench。在最高配置方面，1004K CPS 能支持最多4 個(gè)核、每個(gè)核配備2 個(gè)硬件線(xiàn)程（亦稱(chēng)為虛擬處理單元或VPE）。但為了簡(jiǎn)化測試，我們采用雙核、每個(gè)核兩個(gè)VPE 的配置，總計有4 個(gè)VPE。根據MIPS 的多線(xiàn)程技術(shù)，VPE 實(shí)際上是邏輯CPU，在1004K 的每個(gè)核中兩個(gè)VPE 共享一條物理流水線(xiàn)。


我們系統上的軟件平臺是Android，測試中采用了每套Android 系統都會(huì )配備的Android 瀏覽器。

為評估多核和多VPE 對網(wǎng)絡(luò )瀏覽器產(chǎn)生的性能提升，我們采用4 個(gè)不同的配置來(lái)執行BrowsingBench，如下表所示。在所有的案例中，測試都是在相同的雙核1004K 系統上執行，不過(guò)我們通過(guò)操作系統來(lái)啟用和禁用核與VPE。

我們想要回答的重要問(wèn)題是，Android 是否能利用這些多重處理資源來(lái)更快地載入和渲染網(wǎng)頁(yè)，從而改善用戶(hù)體驗。為做到這點(diǎn)，Android 在處理瀏覽工作負荷時(shí)，必須能使用并行的進(jìn)程和線(xiàn)程。

測試結果顯示于下表和下圖。毫無(wú)疑問(wèn)，Android 的網(wǎng)絡(luò )瀏覽性能因為采用MC 和MT 技術(shù)而得到大幅提升。

一個(gè)重要的發(fā)現是，當完整配置與基本配置相比時(shí)，瀏覽性能提升了超過(guò)2.5 倍。由于在A(yíng)ndroid 中有大量的并行處理，瀏覽器的確能夠從MT 和MC 的結合中受益。再進(jìn)一步查看Android 系統中的情況，確實(shí)顯示出有許多進(jìn)程都是以并行方式運行。系統中的兩個(gè)主要進(jìn)程，一個(gè)為Android 瀏覽器本身，另一個(gè)稱(chēng)為“系統服務(wù)器(system server)”。后者負責管理包括顯示系統在內的許多Android 組件，在BrowsingBench 執行期間一直都非常忙碌。

即使我們將系統限制為單核，MIPS MT 技術(shù)也能讓BrowsingBench 性能提升43%。MT 的主要特性之一是能夠提升核的性能效率，這是當運行多進(jìn)程和/或多線(xiàn)程時(shí)，通過(guò)提高核的流水線(xiàn)利用率來(lái)實(shí)現的。因此，對于需要小巧芯片面積的系統來(lái)說(shuō)，選用多線(xiàn)程的核心是提升系統性能的一種極佳方式。

當多核和多線(xiàn)程系統首度問(wèn)世時(shí)，大部分現有的軟件并沒(méi)有針對這些技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設計。今天，情況已經(jīng)改變。Android 是一個(gè)復雜的軟件平臺，同時(shí)也是一個(gè)大量消費性平臺的絕佳范例，它正快速演進(jìn)和優(yōu)化，會(huì )為聯(lián)網(wǎng)世界提供優(yōu)秀的用戶(hù)體驗。

在MIPS，我們對此基準測試結果感到非常高興，因為它充分表明了我們的MC 和MT 技術(shù)與幾年前的標準硬件相比，可提供高出許多的性能，從而給智能手機、平板電腦、聯(lián)網(wǎng)數字電視等各種上網(wǎng)設備的終端用戶(hù)帶來(lái)重要影響。

注：

合成測試(Synthetic Test/Benchmark) 通過(guò)專(zhuān)門(mén)設計的測試程序針對軟件系統中的多個(gè)組件分別測試。應用測試(Application Test/Benchmark) 則通過(guò)真實(shí)世界中的應用來(lái)做測試。