Android性能测试方法大放送（4）——GPU和ROM

今天性能测试大放送主要讲两个方法的内容：GPU和ROM。

一、GPU

A、GPU的测试主要包括以下几个方面：

1、界面过度绘制；

2、屏幕滑动帧速度；

3、屏幕滑动平滑度。

B、如何使用工具？

在这里将介绍以下谷歌提供的Android studio工具中GPU Monitor的使用方法：

1、进入开发人员选项打开Profile GPU Rendering ----In adb shell dumpsys gfxinfo

2、打开Android studio,连接设备并选择进程后点击GPU Monitor

3、操作进程对应的应用，查看GPU monitor中的信息显示

柱子不同颜色的组成代表了每一帧渲染各阶段耗时，在4.x的系统中，只分了3个阶段，而在5.x系统中细分成4个阶段，而在6.0系统中更进一步细分为了9个阶段（如上图所示）。

下面介绍各系统下不同颜色代表的含义：

（1）、4.x：

蓝色：代表绘制时间，即创建和更新display lists的时间

红色：代表执行时间，即系统进行2D渲染Display List的时间

橙色：代表处理时间，即CPU等待GPU完成渲染处理的时间

（2）、5.x：

新增紫色：代表渲染线程写入资源所需时间

（3）、6.x：

变成9种颜色，将渲染过程中的几大步骤进一步细分，可以通过Android Studio上的GPU Monitor可以看到各颜色含义更新如下：

Swap Buffers：对应原先Process（橙色），表示处理任务的时间，也可以说是CPU等待GPU完成任务的时间，线条越高，表示GPU做的事情越多；

Command Issue：对应原先Execute（红色），表示执行任务的时间，这部分主要是Android进行2D渲染显示列表的时间，为了将内容绘制到屏幕上，Android需要使用Open GL ES的API接口来绘制显示列表，红色线条越高表示需要绘制的视图更多；

Sync & Upload：表示的是准备当前界面上有待绘制的图片所耗费的时间，为了减少该段区域的执行时间，我们可以减少屏幕上的图片数量或者是缩小图片的大小；

Draw：对应原先Update（蓝色），表示测量和绘制视图列表所需要的时间，蓝色线条越高表示每一帧需要更新很多视图，或者View的onDraw方法中做了耗时操作；

Measure/Layout：表示布局的onMeasure与onLayout所花费的时间，一旦时间过长，就需要仔细检查自己的布局是不是存在严重的性能问题；

Animation：表示计算执行动画所需要花费的时间，包含的动画有ObjectAnimator，ViewPropertyAnimator，Transition等等。一旦这里的执行时间过长，就需要检查是不是使用了非官方的动画工具或者是检查动画执行的过程中是不是触发了读写操作等等；

Input Handling：表示系统处理输入事件所耗费的时间，粗略等于对事件处理方法所执行的时间。一旦执行时间过长，意味着在处理用户的输入事件的地方执行了复杂的操作；

Misc Time/Vsync Delay：表示在主线程执行了太多的任务，导致UI渲染跟不上vSync的信号而出现掉帧的情况；出现该线条的时候，可以在Log中看到这样的日志： I/Choreographer(*): Skipped XXX frames! The application may be doing too much work on its main thread

二、ROM：如何从磁盘方面缓解系统卡顿

1、原因：长时间使用将会产生大量的磁盘碎片，而这些磁盘碎片将会降低磁盘的读写性能，从而影响系统流流畅性。

2、磁盘如何影响系统流畅度：对于系统流畅度或应用的影响最直接的是CPU的执行效率，但是如果这个过程中内存、磁盘以及网络的读写速度跟不上CPU的执行效率的话，就会造成CPU在处理任务的时候需要消耗更多的时间等待数据，从而影响流畅度。

3、Android磁盘的读写机制：

采用NAND Flash架构的闪存卡来存储内容。NAND Flash的内部存储单位从小到大依次为：Page、Block、Plane、Die,而一个设备上可以封装若干个Die.它的读写操作均以Page为单位进行，但擦除操作却按Block为单位进行的。NAND Flash的读写规则导致“写入放大”的问题---即原本简单的写入操作却被分层四步执行（闪存读取、缓存改、闪存擦除、闪存写入）

4、解决

解决“写入放大”的技术---TRIM:是一条ATA指令，有操作系统发送给闪存主控制器，告诉它哪些数据占的地址是“无效”的。TRIM只是一条指令，告诉无效后无其它多余的操作

5、TRIM触发的前提条件：操作系统、驱动程序和闪存主控三者都支持

6、“写入放大”的问题的解决方法：

A、discard选项----该方案将在挂载 ext4 分区时加上 discard 选项，此后操作系统在执行每一个磁盘操作时同时都会执行 TRIM 指令。该方案的优点是总体耗时短，但影响会到删除文件时的性能。

B、fstrim 命令。该方案将选择合适的时机对整个分区执行 TRIM 操作。相对于方案一，该方案总体耗时较长，但不会影响正常操作时的磁盘性能。

这些知识可以作为了解，在具体的工作中能否从这些方面做优化，还是需要看领导愿意在这上面投入多少的人力和物力了。 好了，今天就先到这里了，再见了各位。

注意不是内存！谁在影响手机的存储（ROM）性能？

就好像新款PC的主硬盘已经全面过渡到SSD一样，如今智能手机的闪存也都经历了一次较大的迭代，就是从eMMC闪存跨越到了UFS闪存。那么，又有谁在影响UFS闪存的性能呢？

RAM和ROM的区别

直到现在还有不少朋友搞不清RAM和ROM的差异，本文我们就再做次小科普。RAM代表手机内存（又称“运存”），就好像PC上的内存条，只是手机内存都是一颗单独的芯片。ROM代表存储空间（又称“闪存”），类似PC上的硬盘，而手机上的ROM依旧是以一颗NAND闪存芯片的形态存在。

闪存标准

早期智能手机都内置eMMC闪存，它是在NAND闪存芯片的基础上，额外集成了主控制器，并将二者“打包”封装封成一颗BGA芯片，从而减少了对PCB主板的空间占用。eMMC的最新标准为eMMC 5.1，常见于千元以内的入门级手机市场，读取速度最高只有400MB/s左右。

UFS是eMMC的进阶版，它是由多个闪存芯片、主控、缓存组成的阵列式存储模块。UFS弥补了eMMC仅支持半双工运行（读写必须分开执行）的缺陷，可以实现全双工运行，所以性能得以翻番。

UFS目前存在UFS2.0（读取速度700MB/s）、UFS2.1（900MB/s）、UFS2.2（900MB/s）、UFS3.0（1700MB/s）和UFS3.1（1900MB/s）等标准，UFS2.x常见于中低端产品，UFS3.x则是高端手机的标配。

闪存通道

和内存一样，UFS闪存也存在单通道和双通道之别，两者读写性能相差30%~50%之间。好消息是，如今新款手机都已标配双通道UFS，所以咱们只要简单了解一下即可。

Write Turbo技术

Write Turbo是UFS3.0时期引入的一项虚拟技术，很多品牌主打的闪存增强技术大多是基于它优化而来。我们都知道，现在手机闪存都是TLC介质的NAND芯片，它的优势是可以在每个存储单元中保存3bit，能以低成本实现更大的容量，但读写，特别是写入速度远不如SLC NAND。

所谓的Write Turbo，其实就是虚拟SLC技术。它会将部分TLC闪存容量虚拟成SLC，当手机在写入数据时，系统会优先将其写入到虚拟的SLC空间，由于后者每个存储单元只需保存1bit数据，所以写入速度会有大幅提升（读取速度也有明显提升）。

但是，如果一次写入的数据容量超过了虚拟SLC容量，读写速度便会骤降至TLC的水平上。

各大手机厂商会在虚拟SLC的容量和调度规则上存在差异，比如有些厂商会选择全盘虚拟SLC的方式，随着使用空间的逐渐增加，速度会逐渐下降。因此，都是内置UFS3.1+Write Turbo闪存的手机，它们之间的实际体验可能也有高低之分。

最新量产的UFS2.2，本质上其实就是UFS2.1+Write Turbo，可以将持续写入速度从250MB/s提升到500MB/s以上。

磁盘阵列存储系统

除了使用Write Turbo虚拟SLC以外，黑鲨4 Pro和黑鲨4S系列还给我们带来了一个全新的思路——磁盘阵列存储系统。

简单来说，这款手机除了内置闪存芯片以外，还额外添加了一颗来自群联的SSD芯片，并将二者组成了Raid 0阵列，如此让手机的读写速度都有着50%以上的提升。

RAMDISK磁盘加速器

黑鲨4 Pro和4S系列同时还主打一项名为RAMDISK磁盘加速器的功能。提起“RAMDISK”很多朋友应该非常熟悉，很早以前CFan曾多次报道过如何将电脑闲置内存使用虚拟成RAMDISK“内存盘”，保存其中的程序运行飞快，但每次关机内存盘都会被清空，下次开机后还需重新加载程序。

电脑领域的RAMDISK内存虚拟硬盘软件

黑鲨的RAMDISK磁盘加速器的原理和内存盘差不多，都是直接通过内存模拟闪存存储空间，让游戏文件直接在内存中完成读写，游戏的启动、加载和运行速度更是大幅提升。需要注意的是，该功能仅限标配12GB或16GB内存的高配版本，8GB内存版则不支持RAMDISK技术。

原因也很简单，在当前的应用环境8GB内存都不嫌多，哪里还有额外空间供你虚拟闪存？此外，同一时间仅有一款游戏可以运行在基于RAMDISK技术的极速模式下，想切换其他游戏时必须等待一定的时间让极速模式挂载完成。

闪存内存合二为一

作为手机内部最占用PCB主板空间的“大户”，内存（包括隐藏在其下面的SoC）和闪存的体型都不小，如果能将这颗存储芯片也和处理器内存摞在一起，不就可以更加节省主板空间了吗？2020年底，美光发布的uMCP5闪存技术就有望实现这个梦想。

简单来说，uMCP5是全球首次通过MCP多芯片封装的方式，在单颗芯片内就完整集成了自家的LPDDR5内存芯片、NAND闪存芯片以及UFS 3.1控制器，它采用TFBGA封装格式，最大可选12GB+256GB容量。其中，该产品LPDDR5内存的部分支持6400Mbps的数据传输率，UFS3.1闪存部分的编程/擦写循环次数可达到5000次。

总之，美光uMCP5的出现，可以进一步提升手机的存储密度，节省内部空间、成本和功耗，而我们也期待这种“二合一”的存储芯片可以早日在手机领域量产，并有机会用于笔记本等其他计算设备领域。

小结

作为影响手机性能输出的“铁三角”，闪存和内存的重要性不次于处理器，因此每次它们的技术革新，都会带来切实的实际体验提升。希望大家今后在选购手机时，可以将目光多多投向这两个领域的优化和升级上。

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