多核和多线程技术可大幅提升 Android 网页浏览性能

采用多核技术提升 CPU 马力，是一种通过硬件提供更高系统性能的日益常见的做法。即使对许多视成本和功耗为重要设计考虑的大量消费性应用，也是如此。但是，升级到多核系统并无法保证一定能够提升性能或改善用户体验。因为提升系统性能不仅是硬件方面的问题，软件也必须能充分利用并行硬件资源。然而软件一直在改变 —— 系统变得越来越复杂，以至于在许多情况下，多个进程和线程在同时运行；同时，应用程序也在被优化，以便在多处理硬件的趋势中更加受益。
基于以上考虑，我们最近采用 EEMBC 的 BrowsingBench™ 基准测试程序来评估 MIPS 多核 (MC) 和多线程 (MT) 技术能带来的性能提升。我们的目标是在 Android™ 软件平台上看看这些技术能在多大程度上改善一个非常流行的、实际的消费性应用（网页浏览）的用户体验。
BrowsingBench 是一个可靠而应用广泛的工具，受到多家领先的科技公司的信任与采用。它可以测量大量不同内容页面的加载和渲染时间，并以可靠的方式进行，以生成可重复而有用的结果。它可以在任何一个有网络浏览器的联网设备上运行。与合成测试 (Synthetic Test *) 不同，BrowsingBench 的运行方式与用户在联网设备上的操作完全相同。我们过去曾采用多种其他适用于评估 MC/MT 系统性能的基准测试程序，但没有一种能够像 BrowsingBench 一样，可提供代表真实世界联网设备用户体验的性能指标。
我们在一个以 MIPS32® 1004K™ 一致处理系统 (CPS) 为基础的系统上运行 BrowsingBench。在最高配置方面，1004K CPS 能支持最多 4 个核、每个核配备 2 个硬件线程（亦称为虚拟处理单元或 VPE）。但为了简化测试，我们采用双核、每个核两个 VPE 的配置，总计有 4 个 VPE。根据 MIPS 的多线程技术，VPE 实际上是逻辑 CPU，在 1004K 的每个核中两个 VPE 共享一条物理流水线。
 
       我们系统上的软件平台是 Android，测试中采用了每套 Android 系统都会配备的 Android 浏览器。
为评估多核和多 VPE 对网络浏览器产生的性能提升，我们采用 4 个不同的配置来执行 BrowsingBench，如下表所示。在所有的案例中，测试都是在相同的双核 1004K 系统上执行，不过我们通过操作系统来启用和禁用核与 VPE。
配置代号 核的数目 每个核的 VPE 数 逻辑 CPU 数 说明
C1V1 1 1 1 基本配置：单核、单 VPE
C1V2 1 2 2 单核、启用 MT
C2V1 2 1 2 双核、关闭 MT
C2V2 2 2 4 完整配置：双核、启用 MT
我们想要回答的重要问题是，Android 是否能利用这些多重处理资源来更快地载入和渲染网页，从而改善用户体验。为做到这点，Android 在处理浏览工作负荷时，必须能使用并行的进程和线程。
测试结果显示于下表和下图。毫无疑问，Android 的网络浏览性能因为采用 MC 和 MT 技术而得到大幅提升。
配置代号 核的数目 每个核的 VPE 数 逻辑 CPU 数 相对 BrowsingBench 分数
C1V1 1 1 1 1.00
C1V2 1 2 2 1.43
C2V1 2 1 2 2.13
C2V2 2 2 4 2.54
 
一个重要的发现是，当完整配置与基本配置相比时，浏览性能提升了超过 2.5 倍。由于在 Android 中有大量的并行处理，浏览器的确能够从 MT 和 MC 的结合中受益。再进一步查看 Android 系统中的情况，确实显示出有许多进程都是以并行方式运行。系统中的两个主要进程，一个为 Android 浏览器本身，另一个称为“系统服务器 (system server)”。后者负责管理包括显示系统在内的许多 Android 组件，在 BrowsingBench 执行期间一直都非常忙碌。
即使我们将系统限制为单核，MIPS MT 技术也能让 BrowsingBench 性能提升 43%。MT 的主要特性之一是能够提升核的性能效率，这是当运行多进程和/或多线程时，通过提高核的流水线利用率来实现的。因此，对于需要小巧芯片面积的系统来说，选用多线程的核心是提升系统性能的一种极佳方式。
当多核和多线程系统首度问世时，大部分现有的软件并没有针对这些技术进行优化设计。今天，情况已经改变。Android 是一个复杂的软件平台，同时也是一个大量消费性平台的绝佳范例，它正快速演进和优化，会为联网世界提供优秀的用户体验。
在 MIPS，我们对此基准测试结果感到非常高兴，因为它充分表明了我们的 MC 和 MT 技术与几年前的标准硬件相比，可提供高出许多的性能，从而给智能手机、平板电脑、联网数字电视等各种上网设备的终端用户带来重要影响。
注：
合成测试 (Synthetic Test/Benchmark) 通过专门设计的测试程序针对软件系统中的多个组件分别测试。应用测试 (Application Test/Benchmark) 则通过真实世界中的应用来做测试。
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