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手機效能大剖析 Java、CPU 居關鍵

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[文字/許嘉偉 圖片來源/ARM、網路 構圖/王佑中]

現在幾乎每款手機都有內建 Java 功能,一般使用者最熟悉的是 Java 遊戲,由早期簡單的動作遊戲一直到現在聲光效果齊備的 3D Java game,總是陪伴許多人度過無聊時光。但其實 Java 不僅是遊戲那麼簡單,它可是掌管手機效能的幕後藏鏡人喔!

手機效能大剖析 Java、CPU 居關鍵

Java 簡介
手機採用的 Java 稱為 Java Platform Micro Edition(簡稱 J2ME),它有所謂的 MIDP 規格,MIDP(Mobile Information Device Profile)是為了要解決 Java 軟體於不同廠商手機的相容性而衍生出來的標準,目前已經發展到 MIDP 3.0。

最早的 MIDP 1.0 無法支援聲音,也沒有全螢幕功能;有些廠商利用自己的應用介面(API)來解決這些問題,但是也限制了這些軟體的流通性,因為不同的手機可能會無法使用。而 MIDP 2.0 自由度就更大了,除了可以支援多媒體外,還可以加入簡訊、個人資訊管理、檔案管理等 API,讓 Java 不只是遊戲,更涉獵至手機其他功能。

Java = 遊戲?
在一般手機中,Java 除了遊戲之外,一些多媒體功能如 MP3 播放器、影片播放器、以及最近愈來愈熱的 Push mail 很多都是由 Java 撰寫而成,因此 Java 的效能幾乎就等於手機的效能。如何知道 Java 的效能強弱呢?可由手機是否支援 Java 硬體加速得知。

手機效能大剖析 Java、CPU 居關鍵

加速方式影響效能
手機 Java 可分成兩種加速方式,一種是內建 JIT、AOT 的軟體加速,另一種則是 Jazelle 硬體加速。軟體加速原理是處理器利用記憶體配置(Memory Allocation)的方式達到加速的目的,而硬體加速則是處理器內建加速器,可分擔處理器的工作量,進而讓效能提升。內建 Jazelle 硬體加速的手機在處理 Java 軟體的效能最高大概是 JIT 的 4 倍左右。

Jazelle 效能較高,直接影響到的就是 Java 程式的開啟時間、反應時間以及執行速度。當播放影片時,支援 Jazelle 的手機在每秒畫面數(FPS)上明顯比軟體加速來得快。

ARM 統宰手機處理器市場
處理器是手機的心臟,沒有它手機是無法工作的。一般手機使用者較不會注意處理器的規格,而智慧型手機由於需要處理大量的資訊以及應用程式,處理器的效能就相對重要。讀者們也許聽過 Intel PXA270、PXA272、TI OMAP 這些 CPU 的名字,但你知道嗎?它們都是英國 ARM 公司設計的。

ARM 是一家處理器核心 IP 供應商,產品涵蓋的領域包括行動通訊、家用電子、企業應用、嵌入式應用及其他新興市場。所謂的 IP 供應商是指 ARM 提供處理器設計的矽智財(Silicon IP,可以想像成架構藍圖)給 IC 設計公司(如 Intel),IC 設計公司再針對不同產品及應用市場設計出不同的處理器晶片。

根據 ARM 的調查,到目前為止,全世界 90% 以上的手機處理器都是屬於 ARM 家族,ARM 對於手機產業的重要性由此可見一斑。ARM 目前在市面上的處理器可以分成三個 family,即 ARM7、ARM9 與 ARM11。

手機效能大剖析 Java、CPU 居關鍵

不同家族不同性格
這三個 family 最大的不同在於執行時脈,ARM7 約在 100 MHz 左右,ARM9 在 200 ~ 250 MHz 左右,ARM11 則在 400 ~ 500 MHz 左右。但這些數字只是大略,真正的時脈還是會因為 IC 設計的不同而改變。而 ARM11 的下一代 Cortex-A8 時脈更可達到 1 GHz,直逼個人電腦。

除此之外,新的處理器 family 由於晶片尺寸可以更加縮小,因此也更省電。以 ARM9 與 ARM7 來比較,ARM9 比 ARM7 省約 10 ~ 20% 的電力。處理器省電,就意味著手機的待機時間可以更長。

但是一般人要如何分辨自己的手機是哪個 CPU Family 呢?其實並不容易,因為所謂的 ARM7、ARM9、ARM11 也只是個架構,並不是 CPU 的型號。但是使用者可以上 ARM 官方網站,裡面詳細列出了採用 ARM 架構的手機,詳細資訊中即可查知手機所用的 ARM CPU 架構。

ARM CPU Extimator
ARM 也提供一個與 JBenchmark 合作開發的測試程式「ARM CPU Estimator(ACE)」,可測試 Java 手機的處理器與 Java 效能,並且也會顯示 CPU 資訊以及圖表。

手機效能大剖析 Java、CPU 居關鍵

ACE 的使用方式很簡單,只要將測試軟體安裝在手機上並執行,從測試開始至結束不需 1 分鐘,十分省時。測試完畢後,使用者就可以看到如 CPU Family、時脈與 Java 效能圖表等資訊。以 Nokia N91 為例,用 ACE 測試的結果可以看到它的 CPU Family 是屬於 ARM9、執行時脈在 169 MHz,並且不支援 Jazelle 硬體 Java 加速。

手機效能大剖析 Java、CPU 居關鍵

圖表起伏決定效能
而 Java 效能圖表也大有學問。效能圖表顯示隨時間而變動的 Java 效能,會因為手機是軟體或硬體 Java 加速而有不同的樣式。如果手機是軟體加速,一開始 Java 效能會較低,之後逐漸升高,在圖表上形成一個弧形的曲線。而 Jazelle 硬體加速的手機從開始測試就是高效能,一直維持到測試結束,因此圖表顯示為一直線。

手機效能大剖析 Java、CPU 居關鍵

手機效能大剖析 Java、CPU 居關鍵

多工 Java 即將問世
目前 Java 程式都只能單工執行,意謂一次只能執行一個 Java 軟體,無法多個軟體在同時間執行。但據 ARM 表示,2006 年底前將會實現 Multi-tasking Java(Java 多工),可多個程式同時執行,屆時手機使用者就可以一面收信、一面玩遊戲、甚至可以一面聽音樂了。


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