Undervoltning av Samsung Galaxy S II i jakt på längre batteritid

Batteritester

Vi lånar här vår testinformation från de smartphonerecensioner vi redan presenterat på NHW.se. Vi letar alltid nya sätt för att testa batteritiden i våra telefoner och de mätningar vi gör idag är tänkta att ge en ganska god uppskattning av battertiden i bästa fall, men även i sämsta fall.

Batteritiden är något av det viktigaste i våra mobila enheter och inte minst i smartphones som ofta används flitigt under en dag. Dagens extremt kraftfulla systemprocessorer och inte minst gigantiska skärmar drar betydligt mer ström än vad våra äldre monokrona mobiltelefoner och detta är den största eftergiften vi gör för all den kraft och funktionalitet vi får i dagens smartphones.

Vårt batteritest går ut på att tömma våra telefoners batterier genom att loopa ett videoklipp i mediaspelaren. Tyvärr har Windows Phone 7 och Bada väldigt spartanska mediaspelare utan stöd för upprepad uppspelning varpå vi endast presenterar batteritester från våra Android-enheter.

Genom applikationen MySettings tvingar vi telefonernas skärmar till en ljusstyrka på 50% och stänger av skärmnedsläckning. Vi ställer slutligen telefonerna i flygplansläge och stryper ljudvolymen till 50%, allt för att få så konsekventa testresultat som möjligt. Filmklippet är i upplösningen 640×368 pixlar och kodat med Android-preset i MP4-format.

Trots att vårt filmklipp till stor del utspelar sig på dagen med ljusa miljöer finns det en del mörka inomhuscener som specifikt gynnar Super AMOLED Plus-skärmen i Samsung Galaxy S II. I vår mening är detta avsnitt trots allt ett ganska typiskt film/TV scenario.

Vi kan ju inte säga att vi blev direkt imponerade av våra första mätningar i detta test. Trots vår ganska saftiga undervoltning av CPU, komponenter och grafikdelen kunde vi bara rapportera en förbättrad batteritid på runt 1,3 procent. Vi hade stora förhoppningar på att slå oss in på över 10 timmar, men trots 4 testomgångar lyckades vi aldrig och resultaten slog bara på en minut i genomsnitt.

När den första besvikelsen lagt sig kan vi med ett nyktrare resonemang titta närmare på telefonens beteende för att försöka härleda strömförbrukningen. Exynos 4210 är extremt kraftfull och har även dedikerade kretsar för att hantera videouppspelning i telefonen. Det betyder att processorn i 95% av tiden arbetar i 200 MHz, alltså sin lägsta prestandaprofil där vi sänkte spänningen med 15%. Men som de flesta förmodligen redan insett finns det en betydligt större flaskhals i detta test, telefonens massiva 4,3-tums skärm.

Skärmdump taget i slutet av en av våra videobatteritester.

Trots att Samsungs Super-AMOLED Plus panel är betydligt strömsnålare än de flesta andra lösningar i samma klass är det som vanligt skärmen som drar absolut mest ström i dagens premiumtelefoner. I batterihistoriken kunde vi konstatera att skärmen står för 73% av energiförbrukningen (Trots 50% ljusstyrka) under vårt nästan 10 timmar långa test. Det betyder att vår spänningssänkning egentligen bara påverkar på sin höjd en fjärdedel av den batteritid telefonen slukar. Räknar vi samtidigt in det faktum att telefonens videokrets avlastar CPU så inser vi ganska snabbt att detta test gör det väldigt svårt att isolera systemprocessorns förbrukning.

Vid vanlig användning där skärmen inte är aktiv lika länge bör våra spänningsändringar ge större utslag, men det är svårare att få riktiga mätningar för.

Vad vi däremot kan mäta är hur telefonens batteritid påverkas av maximal belastning. Här handlar det istället om nästan 100% belastning konstant. Vilket i sin tur betyder att vår 1 200 MHz CPU-profil, samt 267 MHz GPU-profil är de vi ska sikta in oss på. 

Samsung Galaxy S II ger mycket högre prestanda i Basemark GUI Battery-test än sina konkurrenter. Men det är inget tvivel om att man får betala för densamma. Något vi redan konstaterat i en tidigare artikel. Med rejält sänkta spänningar börjar vi i alla fall se lite större skillnader i batteritiden. Man har fortfarnade långt fram till konkurrenterna, men när vi jämför den procentuella sänkningen av spänning till CPU (7,85%) och GPU (2,5%) med den ökade batteritiden (8,07%) är det faktiskt ganska passande siffror.

Genom att konstant belasta systemprocessorn sänker vi drastiskt skärmens inverkan på energiförbrukningen och våra spänningssänkningar ger ett större utslag, om än inte tillräckligt för att vara i närheten av konkurrenterna. Vi kan även avslöja att vi testade att strypa telefonen vid 1 000 MHz, för att simulera den klockfrekvens NVIDIA Tegra 2 arbetar vid. Med en spänning på 1050 mV gav detta oss en batteritid på knappt 2 timmar, vilket inte heller var i närheten av LG Optimus 2X. 

Förklaringen till detta ligger bland annat i att Tegra 2 tillverkas med effektivare 40nm-teknik mot den mer strömkrävande 45nm-teknik som Samsung använder för Exynos 4210. Samtidigt som Tegra 2 endast arbetar med en spänning på 1000 mV vid 1 GHz (standard). Så vid maximal belastning är Tegra 2 den klart effektivare kretsen, mycket tack vare sin mindre tillverkningsteknik. Men också på grund av betydligt högre prestanda i Exynos 4210 som verkar lägga en större belastning på just CPU i detta test. Varför vi inte tror att vårt tortyrtest nödvändigtvis ger samma resultat i spel eller andra mer vanliga tunga användningsscenario.

Innan vi går vidare med en summering ska vi ta en snabb titt på om vi låter batteritiden sitta i baksätet och bara satsa på ren prestanda.