如何評估移動GPU性能：以及4個需要了解的Android GPU 本地性能測試工具

衆所周知，Android終端基本都配有GPU；無論手機還是VR，AR裝置，GPU在其中扮演了越來越重要的地位。

當我們拿到一款GPU時，我們最關心的就是性能了。

不服跑個分。跑分是目前最常見的測試性能的方式。

1）我們最熟悉的GPU benchmark測試就是曼哈頓3.0\3.1測試了；

2）安兔兔的3D測試也是一個不錯的例子，但是注意應用版本，不同版本總分是不同的。

可以說這個方法基本還是可靠的，但是缺點也是存在的：

1）GPU Benchmark的測試會盡量排除CPU帶來的影響，但實際遊戲中很可能并非如此，是以跑分與實際的運作環境表現迥異。另外與桌上型電腦不同，桌上型電腦中顯示卡遊戲測試比較成熟，3A大作中耗CPU的，耗GPU的，耗RAM的都能找到一堆。但Android生态上就很難找到類似場景；（這個問題不在這篇文章讨論，會在後續文章中介紹）

2）在了解了具體參數之後，我們希望在本地能驗證一下GPU具體的性能。可惜曼哈頓雖好，但是要翻牆，對于我們本地測試就非常麻煩。安兔兔負載不均衡，可能并不适合單一場景下的幀率和功耗測試；最重要的，如果GPU能力不強，比如高通8909平台，則安兔兔則可能僅有2,3幀的樣子，根本無法有效測試正常場景下的表現。

基于上面的考慮，我們接下來介紹4個簡單的Android GPU本地性能測試工具。

1. GPU渲染評估初期本地測試：Flatland**

在最初標明裝置時（例如使用不成熟的驅動程式時），使用預定義（固定）的時鐘和工作負載來測量每秒渲染的幀數 (fps)。這可以讓我們清楚地了解硬體功能。

為了在規格設計階段便于推究裝置性能，可使用Flatland 工具。Flatland 依靠固定時鐘，并顯示可通過基于合成的工作負載實作的吞吐量。Flatland 使用 gralloc 緩沖區來模拟多視窗情景，用 GL 填充視窗，然後測量合成情況。

8909 vs 18xx測試結果分析：（提高GPU頻率結果相當，因為GPU大部分情況是在高頻跑的），可見8909僅适用于720P大小 ，而18xx可最大适用于1080P大小（盡管在SurfaceView->Home仍可能會有一點逾時）。測試階段為渲染，和合成無關，對于1881甚至必須關屏測試。

https://source.android.com/devices/graphics/implement

2. GPU合成評估本地測試：SurfaceComposition

繪制完成之後，我們也要考慮合成的情況，盡管我們一般采用HWC合成，但是GPU合成在某些場景下仍然是不可避免的。（但這一步的重要性低于flatten）

路徑：android/frameworks/base/tests/SurfaceComposition

功能：測試保證在58fps以内的最大合成Surface的數量（格式可選）。

指令：手動打開應用測試或者使用cts測試方式

am instrument -w -r android.surfacecomposition/android.test.InstrumentationTestRunner

結果：

INSTRUMENTATION_STATUS: surface-allocation-performance-median-sps=112.55279399895551

INSTRUMENTATION_STATUS: surface-compoistion-bandwidth-gbps=0.9486905799147451

INSTRUMENTATION_STATUS: surface-compoistion-peformance-sps=4.7642438127286955

這次是測試通過的結果，代表可支援4.76層RGBA的合成（58fps以上），帶寬0.94Gb/s

評估階段結束，我們進入開發階段。

3. OpenGLES 本地測試：fillrate、angeles、gl2_basic gl2_yuv

1. fillrate

   比較簡單，就是循環繪制draw的指令，疊代多次分别繪制1次，2次…32次的吞吐量，可測試GPU是否帶起成功。

2. gl2_basic

   非常簡單，就是循環繪制一個三角形，60fps, Malit82x大約156M下46%的GPU使用率。因為負載比較均衡，是以可用于測試GPU功耗問題。

3. angeles

   以50fps的幀率，malit82x下624M下81-90%的使用率。

   負載不均衡，可在一定程度上進行壓力測試，但沒有deqp中壓力測試效果好，是以其可以實作624M下GPU使用率99%-100%

4. gl2_yuv

   另外一個常用case，可用于測試YUV資料顯示于螢幕之上，NV12各種格式測試，這個場景應用非常多，我将在另外一篇文章中單獨介紹。

4. GPU API測試工具（同時支援壓力測試）：DEQP

如果我們是OEM廠商，則我們同時還要關注GPU的相容性與穩定性。這就需要Deqp子產品了。（CTS也會測試相應API）

Deqp支援LINUX，WINDOW，ANDROID等平台，該文檔僅介紹Android平台，具體可見下面連結：https://source.android.com/devices/graphics/testing

編譯

目錄：external/deqp

編譯：mma –j12

環境準備：

安裝APK：

adb –d install –r com.drawelements.deqp.apk

運作測試

1. 準備：

   adb –d forward tcp:50016 tcp:50016

   adb –d shell am start –n com.drawelements.deqp/.execserver.ServiceStarter

2. 執行測試：

   1）測試全部GLES2的API

   am start -n com.drawelements.deqp/android.app.NativeActivity -e cmdLine “deqp --deqp-case=dEQP-GLES2.* --deqp-log-filename=/sdcard/dEQP-Log.qpa --deqp-crashhandler=enable --deqp-watchdog=enable --deqp-gl-config-name=rgba8888d24s8”

   2）壓力測試：–deqp-test-iteration-count可以修改，GPU使用率可達99-100%

   am start -n com.drawelements.deqp/android.app.NativeActivity -e cmdLine “deqp --deqp-case=dEQP-GLES2.stress.long.* --deqp-log-filename=/sdcard/dEQP-stress.qpa --deqp-watchdog=disable --deqp-gl-config-name=rgba8888d24s8 --deqp-test-iteration-count=500”

   3）旋轉螢幕測試

   增加 --deqp-screen-rotation=90

結果分析

目前結果是文本文檔，轉換成csv或html格式需要編譯linux或window版本。但仍然還可以分析一下結果。

• 通過可包括 Pass、NotSupported、QualityWarning 和 CompatibilityWarning。

• 失敗可包括 Fail、ResourceError、Crash、Timeout 和 InternalError。

綜上，如果你是OEM廠商，這些工具都會對你有幫助。如果你是終端廠商且GPU能力較強，則隻有第3個工具對你有用，畢竟其他你也不用關心，如果GPU能力差些，則1, 2，3都會對你有所幫助。