降频的利与弊 手机发热与性能
炎炎夏日一切都在以防暑降温为生活的重心，而移动时代你却不得不面对手机这样的随身“热源”，或许在以前仅能通话的手机完全没有发热过量这样的烦恼，但是如今智能机能做的事情越来越大，发热的脾气自然也随之暴涨了。不过对于这样的问题来说各厂商都有类似的措施来应对它，那就是采取必要的散热辅助配件，以及针对处理器进行降频。降频的利与弊 手机发热与性能那点事儿
那些年飙升的手机主频……
想当年的塞班时代笔者用的智能机永远停留在几百MHz的主频水准，到了吃硬件的Android时代这一数字每年都在不断上扬；当然随之而来的不能只是性能的提升咯，地球是圆的嘛，于是续航问题和发热问题与之俱来，手机处理器如今也能担当热黄油啊煎鸡蛋什么的差事。
骁龙S4处理器与竞品对比的融化黄油测试（图片来自高通官网）
好吧言归正传，今天让我们来谈谈如何理性看待不断飙升的主频，以及怎样才能规避令人烦恼的发热和续航问题。
通常意义上的手机CPU主频都是标识的最高值，比如四核1.5GHz的骁龙APQ8064，主频浮动范围可以在384MHz~1512MHz之间。道理很简单，主频越高的CPU运算越快，不过有时候我们并不需要多么快的运算，比如看看电子书什么的，可能最低的384MHz就够用，而你要跑个分的话为了凸显CPU的最大能力它必然要满载，就得徘徊在最高的1.5GHz左右了。
手机CPU主频都有浮动区间（比如从384MHz~1728MHz）
降频降压与功耗直接相关
不过我们如果一直拿手里的机器循环跑分，或者一直运行高负载的大型游戏什么的，CPU主频是否就一直居高不下了呢？当然也不是，就如今四核A15架构的功耗和发热量，和羸弱的电池容量、极其被动的石墨贴片等这样的散热方式之间的矛盾来说，持续运行在最高主频的CPU很可能有温度过高散热却不给力，而最终烧毁的危险；因此适时地控制主频来维持合适的温度，才能保证处理器的热量即使被散出，而且也不会对人体皮肤造成什么伤害。
功耗关系公式（图片来自《高级电源管理模式浅述一DVFS》）
由上面的CMOS电路的功耗公式可以看出，该功耗是直接与主频f以及电压V相关的，因此动态调节每个核心的电压以及主频，能够直接实现对整机功耗的控制；降频也就直接可以降低功耗。
正常运行状态不断变换的CPU主频
于是所谓的“降频”过程都是这样实现——SoC内置的温度传感器会将检测到的SoC温度传递给TMU热功耗控制单元，如果温度过高（高于每个机型本身的设定规则），就会通过高优先级的中断控制器控制电源管理器的时钟控制器和CPU降频，保证系统温度在合适范围。 常温条件降频散热策略验证
如今手机发热问题已经和电池一样成了停滞好久都不曾解决的难题，但是每家厂商都采取不同的策略来帮助手机“降温”——于是造成了有的牌子手机给人的印象很热，而有的牌子手机却感受不到热量的状况。
测试用手机 小米2与vivo Xplay
至于真正降频策略与手机发热之间的关系是怎样的，以及各家的手机都有什么不同的表现呢？我们随机挑选了两部高通平台的机型——分别都是最近十分热门的APQ8064与骁龙600APQ8064T，来测试一下不同手机降频策略的具体规则，以及CPU主频与温度之间的大体关系。
骁龙APQ8064参数对比骁龙600处理器
测试过程首先在室温25摄氏度环境下进行；对比机型小米2、vivo Xplay均先从使用状态冷却至室温；然后采用Stablity Test CPU测试软件的Classic一项使测试机的CPU满载运行，然后采用System Tuner来记录CPU的实时温度与主频变化、负载曲线。记录周期默认为System Tuner的5分钟时间。
从上到下三条曲线依次为：
CPU Load：CPU负载，使用Stablity Test使整个过程CPU满载，因此该曲线维持在100%
CPU Frequencies：CPU主频变化曲线
CPU Tempretures：CPU温度变化曲线
25摄氏度室温条件下 小米2主频变化曲线
25摄氏度室温条件下 vivo Xplay主频变化曲线
虽然同属于骁龙平台，但是由于不同手机所采用的不同策略，小米2与vivo Xplay之间的CPU主频曲线表现可谓迥异。前者是一贯的发烧风格，5分钟测试时间内四核心基本一直维持在1.5GHz最高主频，而vivo Xplay从开始几十秒之后就进入了降频阶段。
而温度方面的表现也是与此直接相关的，小米2由于一位的飙高频，SoC的温度一度之间达到了90摄氏度左右，而vivo Xplay却一直维持在50~60摄氏度左右。
两部手机体表温度表现
小米2与vivo Xplay的体表温度表现（测试进行一半时间）
当然我们是无法直接感受到CPU内部温度的，50、乃至90摄氏度对于人体来说当然也无法承受，于是我们也在测试了两部手机的“体表温度”——首次在CPU满载测试进行一半的时候，第二次在测试完成之后、所产生的热量还没有及时散出的时候；显然小米2理所当然的发热比较严重，而且主要位于屏幕一边。
小米2与vivo Xplay的体表温度表现（测试进行完）
小米2与vivo Xplay的体表温度表现背面（测试进行完） 低温条件降频散热策略验证
接下来的问题是，外部环境温度是否会间接影响到手机SoC的降频过程呢？此前LG Nexus 4刚刚发布之时，就有人进行了冷冻跑分测试，由于Nexus 4的主频管理非常之保守，冷冻跑分因此相比常室温状态更高。
于是接下来我们把两部手机放到零下18摄氏度的冰箱冷冻室内，重复进行上述Stablity Test的CPU满载测试。运行时间仍为5分钟。此时软件检测到的两者的初始SoC温度大致都在25摄氏度左右。
-18摄氏度条件下 CPU满载测试
-18摄氏度条件测试两者的初始温度
两部手机的表现差不多跟之前相似，小米2依然是CPU满载的任务一开始，主频便开始高歌猛进，四核心都一直维持在1.5GHz水平；由于整机放在冰箱内，小米2 SoC的温度并不像放在室外那样会出现测试结束就升高到90摄氏度左右的状况，而是一直维持在50~60摄氏度左右，这一温度还是激发不了小米2内置的降频措施的。
-18摄氏度条件下 小米2主频变化曲线
-18摄氏度条件下 vivo Xplay主频变化曲线
而vivo Xplay依然保守，同样在CPU满载的条件下1.7GHz的主频只是坚持了很短时间，很快降至1.13GHz左右，偶尔会跳跃至最高的1.7GHz，不过也并未出现室温条件下降至800MHz的状况。同样vivo Xplay的SoC核心温度也仅有50摄氏度左右。
-18摄氏度条件下跑分测试
最后我们也测试了低温条件下两者的跑分成绩，不过这里的成绩与常温条件下测得的分数基本相同。 降频措施的利与弊探讨
综合上面的对比结果来看，即使是参数非常接近的高通两个平台，也是因为机器的不同而分别采取了迥异的策略。这些降频策略可以在ROOT后手机的etc文件夹下找到。名为thermald.conf的文件里就标明了随着温度升高而采取的降频策略。
小米手机2
vivo Xplay
以小米2的该文件为例，SoC温度上升到85度开始降频，温度越高下降幅度越大。
虽然降频意味着你需要牺牲系统性能，但是无论如何对于续航和发热来说都是件好事情；在一定的主频足够用的条件下（比如四核1GHz足够应对游戏、影音等需求），不去刻意追求最高主频是件有益的事情。
System Tuner系统调节器
因此如果系统的温度控制策略太过“豪放”，比如小米2那样主频一直居高不下，可以采用改动上面的控制文件的方式、或者直接采用System Tuner这样的调节工具来对该规则进行调整——无论你的意图是想维持高性能避免降频，还是为了维持续航和发热避免不降频。
动态电压频率调整（DVFS）技术
总之动态电压频率调整（DVFS）技术的诞生来自于过高的性能带来的过高功耗、和续航散热之间的关系对照；在散热和电池技术都不成熟的时代，DVFS通过对核心频率的调节来实现省电和减少发热的目的势在必行，这并不是有人所说的“降频太过、与实际性能不符”。而且降频也能够实际对于机身发热问题起到积极作用；
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