ホイール欲しい ハンドル欲しい

HONEY BEE 101K は Renesas SH-Mobile APE5R を搭載した
Android スマートフォンです。
CPU Core は ARM Cortex-A9 1.2GHz の dual、
GPU core は PowerVR SGX543MP2 と意外なほどパワフルです。

・KYOCERA HONEY BEE 101K

GPU である PowerVR SGX543MP2 は iPhone 4S/iPad2 に使われており、
4core 版 SGX543MP4 は iPad 3 や PS Vita で有名です。

ところが Android ではほとんど見かけることがありませんでした。
触る機会があったので試してみました。

・CPU info/GPU Caps/Extension 等

Android なので PVRTC だけでなく ETC1 もサポートされています。
テクスチャサイズが 4096 になっただけで、Extension 等それ以外の
機能は PowerVR SGX540 とほとんど同じです。
GL_EXT_shadow_samplers も無く iOS 5 になる前の iPad2 に
似ているかもしれません。

・GPU ベンチマーク

速度はそこそこですが走らせるにあたりいくつか問題がありました。

(1) GL_OUT_OF_MEMORY が出やすい

glDrawElements() で GL_OUT_OF_MEMORY が発生することがあります。
「CPU info/GPU Caps/Extension 等」のページに meminfo の値も追加してみました。
比べてみると GPU に割り当てられていると思われる領域が
101K の場合少ないようです。
ただしこれが本当に GPU memory に影響しているのか、
また GL_OUT_OF_MEMORY の原因なのかどうかはわかりません。

                        OS    RAM     MemTotal  (RAM-MemTotal)
--------------------------------------------------------------
ZEN Touch2              2.1   256MB   185.2MB     70.8MB
ZiiO 7                  2.1   512MB   408.3MB    103.7MB
LuvPad AD100            2.2   512MB   438.3MB     73.7MB
Desire X06HT            2.2   576MB   415.2MB    160.1MB
Galaxy S SC-02B         2.2   512MB   302.1MB    209.9MB
Xperial arc SO-01C      2.3   512MB   335.4MB    176.6MB
Xperial ray SO-03C      2.3   512MB   335.4MB    176.6MB
HONEY BEE 101K          2.3   512MB   478.1MB     33.9MB
Novo7 Paladin           4.0   512MB   334.9MB    177.0MB
SXZ-PD10                4.0   512MB   368.3MB    143.7MB
EVO 3D ISW12HT          2.3  1024MB   808.1MB    215.9MB
Galaxy S2 SC-02C        2.3  1024MB   836.9MB    187.1MB
Galaxy Nexus SC-04D     4.0  1024MB   631.2MB    392.8MB
Optimus Pad L-06C       3.1  1024MB   662.3MB    361.7MB
Galaxy Tab 10.1 SC-01D  3.2  1024MB   756.7MB    267.3MB
EeePad TF201            4.0  1024MB   983.2MB     40.8MB (*1)

*1: DirectMap4k/DirectMap2M

例えば Tegra3 である TF201 も少なくなっています。
その代わり他のデバイスには存在しない DirectMap4k/DirectMap2M という
エントリが存在しており、おそらく他のデバイスとは異なる方法で
GPU メモリを管理していると考えられます。


(2) 3D 描画しているのに CPU clock が低下する

画面を操作している間だけ描画フレームレートが上昇することに
気が付きました。
CPU clock をモニタリングしてみると、ベンチマークの 3D 描画中も
300MHz 程度まで clock が下がっているようです。
画面を連打していると 1.2GHz 近くまで上がるため、ユーザー操作が
ない場合は描画負荷が高くても cpu を寝かせる仕様なのかもしれません。


ハイエンド機ではないので当然かもしれませんが、RAM も少な目で
GPU をあまり活かしきれていないのが少々残念でした。

Cortex-A5 搭載 Android 端末 SXZ-PD10
(SHENZHEN LINK-CREATE TECHNOLOGY PD10 普及版)
を試してみました。
CPU や GPU のデータは下記ページにまとめています

・CPU/GPU

以下抜粋です。

Processor       : ARMv7 Processor rev 1 (v7l)
BogoMIPS        : 415.33
Features        : swp half thumb fastmult vfp edsp thumbee neon vfpv3 
CPU implementer : 0x41
CPU architecture: 7
CPU variant     : 0x0
CPU part        : 0xc05
CPU revision    : 1

GL_VERSION: OpenGL ES 2.0
GL_RENDERER: Mali-400 MP
GL_VENDOR: ARM
GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION: OpenGL ES GLSL ES 1.00

Cortex-A5 は vfpv4 ですが cpuinfo の Features では vfpv3。

・ARM vfp の種類

上記のように SXZ-PD10 は Cortex-A5 1.2GHz + Mali-400 で
Android 4.0 が搭載されています。
実際にプログラムを走らせた結果は次のページにまとめています。

・CPU benchmark

以下は部分的に抜き出したものです。

SoC / CPU                   MB/sec   T/GHz  device
------------------------------------------------------------------
MSM7225 ARM11        600MHz   6.99   11.65  IDEOS
JZ4770 XBurst1       1.0GHz  16.40   16.40  Novo7 Paladin
TCC8923 Cortex-A5    1.2GHz  18.42   15.35  SXZ-PD10
MSM8255 Scorpion     1.0GHz  24.82   24.82  Xperia ray SC-03C  
Tegra2 Cortex-A9     1.0GHz  25.11   25.11  OptimusPad L-06C
Atom Z540            1.86GHz 30.44   16.37  VAIO Type P VGN-P90S
Exynos4210 Cortex-A9 1.2GHz  33.42   27.85  Galaxy S2 SC-02C
Tegra3 Cortex-A9     1.3GHz  36.15   25.82  EeePad TF201
APQ8060 Scorpion     1.5GHz  42.64   28.43  Galaxy Tab SC-01D

MB/sec の数値が大きい方が速い。
整数演算のみ。single thread (single core) のみ。
・MB/sec = 1秒あたりの変換byte数
・T/GHz  = MB/sec を CPU 1GHz あたりの速度に変換したもの

single thread のテストなので Multi core CPU や HT 対応 CPU でも
1 thread 分の速度なので注意してください。

Cortex-A5 は同時に実行できる命令数が半分なので、上位の CPU より
遅くなっています。

ところがこの Cortex-A5 には vfpv4 + neon が搭載されており、
浮動小数点演算ではかなり高速であることがわかりました。

・CPU bench FPU

Linpack 1.2.8

Single  Multi
MFLOPS  MFLOPS  Soc/CPU
-------------------------------------------------------------------
18.091          Cortex-A8     1.0GHz  S5PC110    Galaxy S SC-02B
18.684          MIPS XBurst1  1.0GHz  JZ4770     Novo7 Paladin
25.732          Cortex-A5     1.2GHz  TCC8923    SXZ-PD10
35.628          Scorpion      1.0GHz  QSD8250    Desire X06HT
31.142  57.331  Cortex-A9 x2  1.0GHz  Tegra2     OptimusPad L-06C
46.164  74.664  Scorpion  x2  1.2GHz  MSM8660    EVO 3D ISW12HT
56.076  89.860  Scorpion  x2  1.5GHz  APQ8060    Galaxy Tab SC-01D
57.342  92.981  Cortex-A9 x2  1.2GHz  Exynos4210 Galaxy S2 SC-02C
47.071 140.908  Cortex-A9 x4  1.3GHz  Tegra3     EeePad TF201

MFLOPS の数値が大きいほうが速い

                          Render                  NDK    VFP  NEON
CPU                       Script   Java  Java2    C++    asm   asm
--------------------------------------------------------------------
JZ4770   XBurst1 1.0GHz     289     479  11736    158     -      -
TCC8923  Cortex-A5 1.2GHz    67     295   6798     57    35     23
S5PC110  Cortex-A8 1.0GHz     -     698   1012    166   139     20
Tegra 2  Cortex-A9 1.0GHz    50     243   1219     75    46      -
Tegra 3  Cortex-A9 1.3GHz    38     172   3634     42    35     34
APQ8060  Scorpion 1.5GHz      -     279   1758     43    26     26

単位は実行時間(ms)、数値が小さいほうが速い。

Cortex-A8 のように vfp で遅くなることもなく、vfp/neon 共に高速に
実行できています。

GPU の結果は下記ページに追加しています。

・Mobile GPU bench mark


関連エントリ
・2012/02/15 Android 4.0 MIPS で RenderScript, ainol Novo 7 Paladin の浮動小数点演算速度
・2012/01/14 Android 4.0 RenderScript Compute の速度 その2
・2011/11/07 Android 3.x RenderScript (7) RenderScript Compute の速度

PlayStation Suite Developer Program より対応ハード一覧。
2012/04/19 現在。

device         SoC      CPU core             GPU core           RAM     display
-------------------------------------------------------------------------------
Xperia PLAY    MSM8255  Scorpion  1.0GHz     Adreno 205         512MB   854x480
Xperia arc     MSM8255  Scorpion  1.0GHz     Adreno 205         512MB   854x480
Xperia acro    MSM8255  Scorpion  1.0GHz     Adreno 205         512MB   854x480
Sony Tablet P  Tegra250 Cortex-A9 1.0GHz x2  ULP GeForce(8)     1GB    1024x960
Sony Tablet S  Tegra250 Cortex-A9 1.0GHz x2  ULP GeForce(8)     1GB    1280x800
Xperia acro HD MSM8260  Scorpion  1.5GHz x2  Adreno 220         1GB    1280x720
Xperia S       MSM8260  Scorpion  1.5GHz x2  Adreno 220         1GB    1280x720
Xperia ion     MSM8260  Scorpion  1.5GHz x2  Adreno 220         1GB    1280x720
PS Vita                 Cortex-A9   ?GHz x4  PowerVR SGX543MP4+ 640MB   960x544

すべて ARMv7A + OpenGL ES 2.0 世代。
機能的には Tegra2, 速度的には single core 1.0GHz + Adreno205 が
最低スペックとなるようです。

素の Android で同等の開発を行う場合 Java + OpenGL ES 2.0 となりますが、
PC 上で同作する Emulator が安定しなかったり、最近になってやっと
GPU や OpenGL ES 2.0 がサポートされたりと、
端末や OS 互換性の問題だけでなく開発環境そのものにも制約が多かったのも事実。

PSS は簡単に導入できて Emulator まであっさり起動するので
Android の苦労が嘘のようです。

上の表はこちらにもまとめています。

・PlayStation Suite 対応ハード

ARM や MIPS、Atom 等さまざまな CPU を比べてみました。

・CPU benchmark

厳密なテストとは言いがたいので参考程度にお願いします。
コンパイラの違いでも結構差が出ているようです。


関連エントリ
・Android 4.0 ainol Novo 7 Paladin、MIPS CPU の NDK と Vivante GPU

更新しました。

・Mobile GPU bench mark

間違いなく PowerVR SGX543MP4 は最強です。
これまでのハイエンドグループのスコアの 2倍程度出ています。
でもそれをもってしても 2048x1536 の解像度は一筋縄では
いかないようです。
速度優先ならレンダリング解像度を下げる必要がありそうです。

またこれだけハイレゾになるとピクセルに負担をかけるのは現実的で
ないので、多くの処理を頂点で行い 3D モデルを適度に
ハイポリ化した方が良いと思われます。
2D も 3D もベクタ化を考えた方が良さそうです。


関連エントリ
・頂点性能の比較 その2 (OpenGL ES 2.0 Mobile GPU)
・A5 PowerVR SGX543MP2 は iOS 5 だと速い
・さらに OpenGL ES 2.0 Mobile GPU の速度比較
・OpenGL ES 2.0 Mobile GPU の速度比較 (dual core世代) 更新