关于Android手机刷降压省电内核烧硬件的看法

原载于机锋论坛galaxy II 9100(盖世兔)专区——2012-1-20日

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相信好多同学苦于兔子的耗电,看到省电牛核之后,又发现好多人说刷过之后会烧CPU,遂纠结在刷与不刷之间,下面给出我的一些看法。(新人第一次发帖,请大家轻飞板砖,大过年的,飞点金砖吧^__^)

俺对省电、降压、烧CPU的一些看法:

由于前两周刚刚入手兔子,使用中惊讶发现,这不是兔子,是电耗子。。。所以到处寻找解决办法,前天看到了这个帖子,刚刚想刷,发现底下有关于烧CPU的争论,于是考虑了一下,其实,在我看来,这是一个简单的物理题,基于能量守恒定理,电池就那么大的容量(只能提供固定的能量),想要延长使用时间,则必须降低功耗。而牛核的原理是基于降低电池给硬件的“供给”电压(不是充电电源电压,也不是电池电压,是电池给硬件的“输出”电压)来实现降低功率,从而实现节电。从公式P=UI就能看出(这个公式不需要解释吧=。=),平时使用中,U降低,P一定会下降,所以会感觉到明显省电。

可能有的同学会问,这么简单的原理,难道三星不会做,非要让我们自己来?OK,听我下面再慢慢道来。

其实每个机器CPU的最大功率(额定功率)都是一定的(不超频情况下),也就是P最大值一定(这个很好理解吧?好吧,这个不好理解,好多同学回复都在纠结它为啥是一定的?其实,可以把它理解为额定功率,就像平常的家用电器,上面都会标注一个额定功率:P=xx瓦),当你运行大程序时,我们假设一个极限情况,CPU耗用到了上限(实际消耗功率=额定功率),再看P=UI这个公式,P一定(实际消耗功率已经跑到了硬件额定功率的上限),U被人为降低,则I(电流)必须增大才能保持住P不变,而机器硬件对电流的承载也是有上限的,当超过这个上限。。。现在明白为什么会烧CPU了么?

再来解释一下三星为什么不做。像这种大公司,每出一款产品,为保证品质会做很多种测试(尤以苹果为最),他们会根据测试结果给定机器最后参数,诚如世界上没有完美的人一样,也没有完美的产品,在“提高电压参数,耗电”和“降低电压参数,有一定几率烧硬件”这两个测试结果中,三星一定会选择前者,毕竟在消费者眼中,耗电和烧硬件,孰轻孰重?其实所有大公司做这种决定,一定是偏向保守和危险性小的那种。

说到最后再多解释一下,我不是反对牛核,更不是反对大家去刷,上面我也提到过,三星设定的电压参数,一定是趋于“保守”的,对于平时手机正常使用(待机)来说,确实有些浪费,所以,我的建议是:

只用手机发短信打电话的——极限版或中和版

偶尔玩玩小游戏,装装软件的——正常版或中和版

经常跑大型游戏的——还是别闹了...,要不就刷正常版拼RP和兔子体质=。=

其实跑大型游戏,即使刷了牛核也基本不会省电,W=PT,P跑到了上限,W(电量)的损耗只和T(时间)有关系,电压和电流都没意义了。

俺考虑再三,最后决定不刷,因为俺属于那种不喜欢刷机,喜欢找一个稳定平衡的ROM,然后装乱七八糟的应用那种,尤其最近刚刚安装了模拟器,感觉那个东西比较耗CPU资源(模拟运算嘛),所以就不拼RP给兔子压力了(俺RP一向拼不赢任何人T_T)。俺目前考虑的省电方向是精简或者关闭系统里面没用的进程和服务,这个还木有太多想法,请有经验的老鸟不吝指点,给些建议、帖子链接或者其它节电方向均可,先拜谢了~

最后声明一下,俺不是专家,没有做过芯片级的研究,没有做过android的开发,兔子也是这个月刚入手,有的仅仅是多年电脑、手机玩家经验,以及IT从业者相关经验,所以,上面所说的东西,可能会似是而非,面对真正的专家会贻笑大方,可以指正,请勿喷,谢谢!

------------回复节选--------------

“P=UI这个公式,当U下降时,P会随之下降。而不会出现P不变,I上升的情况。U=Z*I,I也会随着U下降而下降(Z是阻抗)。”

——呵呵,感觉像是回到了初中。。。

当初我们学习的教材,U(电压)=I(电流)R(电阻),现在电阻R改用Z了么?

我们已知不变的条件:W是电池容量,不变(其实会变,我们考虑理想状况);R是机器硬件电阻,不变

我们假设两种情况:待机和跑极限大游戏

待机时:P可变。根据U=IR,U下降,R不变,I下降;根据P=UI,UI均下降,P随之下降,这个没有疑问吧?所以待机用牛核必然是省电的。

跑极限大游戏:P不变。为什么P会不变?这个可能是没有理解的地方,当执行极限大程序,CPU达到处理能力的上限时,也就是达到了额定功率(最大功率),这时P就会不变(想再变大,除非它是变形金刚能自我进化=。=;想变小?对不起,大程序不让,一条接一条的指令需要你来运算,赶紧跑吧您nei。。。其实也会变化,游戏也好,软件也好,会有相应的释放机制,由于影响很小,我们忽略不计,仍然考虑理想状况),这个能理解吗?所以目前有三个不变条件:W,R,P,根据P=UI,P不变,U下降,则I必须上升;根据W=PT,P不变,电池电量损耗,只和时间有关系,所以,用牛核跑大游戏,基本不会省电。

这个证明应该比较清晰了吧,其实这里基本没有R什么事。。。

楼主想的大部分有道理,不过还是想的少了。CPU的功率是不断变化的,不是像楼主说的不变的。如果按楼主说的不变。那加压岂不是能做到让CPU热量减小?P=UI=IIR啊……还有,省点是综合的,屏幕,通信部分,也需要耗电。CPU确实是耗电大户,但是他的频率也是在变化的,变化不也是在自动改变功率么。其实一个好的算法,让CPU尽量工作在较低的频率范围上才是降低CPU这块功耗的正路。

LZ您弄错了,厂商给出的CPU最大功耗并不是不会变的,电压、温度还有超频等等都会对CPU本身的功耗造成影响。所谓不会变的叫TDP,即热设计功耗。百度了一下,热设计功耗(TDP)的作用是反应一颗处理器热量释放的指标,它的含义是当处理器达到负荷最大的时候,释放出的热量,单位为瓦(W)。处理器的热功耗(TDP)并不是处理器的真正功耗(P),两者的公式是不同的。

功耗 P=UI

热功耗 TDP=Tj-Ta=Pc(RTj+RTc+RTf)=Pc RTz

手机上不太清楚,因为没人测试过,电脑上有过很多这样的测试,对CPU单纯地提高或者降低电压都会对CPU的功耗产生比较大的影响,特别是满载功耗,有时候光加电压不超频比不加压超频耗电都要来得猛。

百度了一下TDP,全称是“Thermal Design Power”,中文直译“散热设计功耗”。CPU TDP值对应CPU 在满负荷(CPU 利用率为100%)可能会达到的最高散热热量,散热器必须保证在处理器TDP最大的时候,CPU的温度仍然在设计范围之内。

还有一段,内容不错,我直接照搬下来了:

CPU的TDP功耗并不是CPU的真正功耗。功耗(功率)是CPU的重要物理参数,根据电路的基本原理,功率(P)=电流(A)×电压(V)。所以,CPU的功耗(功率)等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。而TDP是指CPU电流热效应以及其他形式产生的热能,他们均以热的形式释放。显然CPU的TDP小于CPU功耗。换句话说,CPU的功耗很大程度上是对主板提出的要求,要求主板能够提供相应的电压和电流;而TDP是对散热系统提出要求,要求散热系统能够把CPU发出的热量散掉,也就是说TDP功耗是要求CPU的散热系统必须能够驱散的最大总热量。

呵呵,看完这些可能会更好理解一些了吧。换句话说,做用于CPU为它提供能量的,只有两个:电压、电流(木有其它的东西了吧?),所以,CPU能够承受的理论电压(U)上限和理论电流(I)上限值,就是它的理论功耗P上限。能量是可以转化的,再根据能量守恒,入=出,所以CPU的功耗,一部分做功(W)用于系统运算了,而另一部分就损失在了发热(Q)上。所以,PT(时间)=W(做功)+Q(热量)

可能你将我前文中的P,理解为了上面说的W(做功)。另外你说的“光加电压不超频比不加压超频耗电都要来得猛”也是这个道理,光加压不超频,其实等同于PT上限没有变化,刚刚运行阶段,或者不满负荷运行的时候,提速很明显;但是满负荷运行的时候,速度和没加压之前基本没区别,而提高的电压,基本都用于发热了。而超频之后,相当于提高了上面的PT上限值,即使满负荷运行,虽然Q会上升,但是W也是会上升(主频升高,处理能力增强)的。

具体的热功耗计算方法,实在太复杂了,和本文没有太大关系,所以就不赘述了(俺也没那个水平T_T),有兴趣的话,可以百度(其实俺百度出来一篇,新人木有发链接权限呀。。。)

其实,由于CPU并不是每时每刻都在进行大量运算,核心电压与核心电流时刻都处于变化中,是瞬时值,所以我们只考虑待机和满负荷两种极限形态下的理想状况。

有个问题楼主没闹明白。降低电压的主要目的就是为了降低CPU的功率,并不是楼主所说,功率恒定不变。如果功率不变化,电池送出的总功率还是那么多,起不到任何省电的目的。那个牛核能省电,好像是事实吧?(没用过,我在用siayh降压…)

电路这块差不多还给老师了,不过大概意思还记得点。大概就是这样,CPU你可以理解成一堆2极管堆一块。2极管有阀值有漏电流,只要电压过了阀值,漏电流够小,那就能工作。反正原理大概就这样,谁更清楚来拍砖啊,这块我一直比较浆糊…降压内核我觉得现在出现的问题就是,大家的CPU体质不一样,电压降低多少临近阀值是个未知数。还有个问题就是电压的控制,现在都是电路自己控制的,软件控制的降压只是理论应该是那么大,谁也说不好实际是不是那样啊。

可能我们的描述过于繁琐了,你提到的“有个问题楼主没闹明白。降低电压的主要目的就是为了降低CPU的功率,并不是楼主所说,功率恒定不变。”这点我是同意的,因为待机时,CPU没有跑到上限,所以降低电压,CPU功率是降低的,P(额定输出功率)T > P(实际输出功率)T+Q(发热,这里忽略)。所以牛核在待机方面省电效果明显。

当另外一种情况,跑大游戏,将CPU达到耗用上限(CPU100%),这个时候,CPU输出功率也达到了上限值,基本不变了(这是我说的功率不变情况)P(额定输出功率)T=W(运算做功)+Q(发热)=P(实际输出功率)T+Q(发热)。所以牛核跑大游戏省电效果不会很明显。

降压脚本的大概原理应该是根据CPU不同频率,给定不同的电压。

嗯,我之前推测确实存在部分误区,猜测牛核可能是设定一个电压上限,然后根据程序不同,电压进行自适应,木有想到会通过降压脚本,划分CPU频率按step进行控制。如果CPU跑到极限,不降低电压,那么确实风险要小很多(或者说和没刷之前一样)。但同时,如果某个或某几个step给定的电压值接近物理极限,体质不好的兔子不需要跑极限大程序,可能同样也会出问题,而且几率会更大。不过大体上,这个和我的表述并不冲突,可能是我之前写的太罗嗦了。。。

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