在Android平臺上結(jié)合多核和多線程技術(shù)提升系統(tǒng)性能
出處:hq_y 發(fā)布于:2012-03-01 09:49:46
采用多核技術(shù)提升CPU馬力,是一種通過硬件提供更高系統(tǒng)性能的日益常見的做法。即使對許多視成本和功耗為重要設(shè)計考慮的大量消費性應(yīng)用,也是如此。但是,升級到多核系統(tǒng)并無法保證一定能夠提升性能或改善用戶體驗。因為提升系統(tǒng)性能不僅是硬件方面的問題,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(tǒng)變得越來越復(fù)雜,以至于在許多情況下,多個進(jìn)程和線程在同時運行;同時,應(yīng)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,我們近采用EEMBC的BrowsingBench基準(zhǔn)測試程序來評估MIPS多核(MC)和多線程(MT)技術(shù)能帶來的性能提升。我們的目標(biāo)是在Android軟件平臺上看看這些技術(shù)能在多大程度上改善一個非常流行的、實際的消費性應(yīng)用(網(wǎng)頁瀏覽)的用戶體驗。
BrowsingBench是一個可靠而應(yīng)用廣泛的工具,受到多家的科技公司的信任與采用。它可以測量大量不同內(nèi)容頁面的加載和渲染時間,并以可靠的方式進(jìn)行,以生成可重復(fù)而有用的結(jié)果。它可以在任何一個有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上運行。與合成測試(Synthetic Test*)不同,BrowsingBench的運行方式與用戶在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上的操作完全相同。我們過去曾采用多種其他適用于評估MC/MT系統(tǒng)性能的基準(zhǔn)測試程序,但沒有一種能夠像BrowsingBench一樣,可提供代表真實世界聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用戶體驗的性能指標(biāo)。
我們在一個以MIPS32 1004K一致處理系統(tǒng)(CPS)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)上運行BrowsingBench.在配置方面,1004K CPS能支持多4個核、每個核配備2個硬件線程(亦稱為虛擬處理單元或VPE)。但為了簡化測試,我們采用雙核、每個核兩個VPE的配置,總計有4個VPE.根據(jù)MIPS的多線程技術(shù),VPE實際上是邏輯CPU,在1004K的每個核中兩個VPE共享一條物理流水線。

我們系統(tǒng)上的軟件平臺是Android,測試中采用了每套Android系統(tǒng)都會配備的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個不同的配置來執(zhí)行BrowsingBench,如下表所示。在所有的中,測試都是在相同的雙核1004K系統(tǒng)上執(zhí)行,不過我們通過操作系統(tǒng)來啟用和禁用核與VPE.

我們想要回答的重要問題是,Android是否能利用這些多重處理資源來更快地載入和渲染網(wǎng)頁,從而改善用戶體驗。為做到這點,Android在處理瀏覽工作負(fù)荷時,必須能使用并行的進(jìn)程和線程。
測試結(jié)果顯示于下表和下圖。毫無疑問,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。


一個重要的發(fā)現(xiàn)是,當(dāng)完整配置與基本配置相比時,瀏覽性能提升了超過2.5倍。由于在Android中有大量的并行處理,瀏覽器的確能夠從MT和MC的結(jié)合中受益。再進(jìn)一步查看Android系統(tǒng)中的情況,確實顯示出有許多進(jìn)程都是以并行方式運行。系統(tǒng)中的兩個主要進(jìn)程,一個為Android瀏覽器本身,另一個稱為"系統(tǒng)服務(wù)器 (system server)".后者負(fù)責(zé)管理包括顯示系統(tǒng)在內(nèi)的許多Android組件,在BrowsingBench執(zhí)行期間一直都非常忙碌。
即使我們將系統(tǒng)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(dāng)運行多進(jìn)程和/或多線程時,通過提高核的流水線利用率來實現(xiàn)的。因此,對于需要小巧芯片面積的系統(tǒng)來說,選用多線程的是提升系統(tǒng)性能的一種方式。
當(dāng)多核和多線程系統(tǒng)首度問世時,大部分現(xiàn)有的軟件并沒有針對這些技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。今天,情況已經(jīng)改變。Android是一個復(fù)雜的軟件平臺,同時也是一個大量消費性平臺的范例,它正快速演進(jìn)和優(yōu)化,會為聯(lián)網(wǎng)世界提供的用戶體驗。
在MIPS,我們對此基準(zhǔn)測試結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)字電視等各種上網(wǎng)設(shè)備的終端用戶帶來重要影響。
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