linux tinydrm vs fbtft 效能對比測試

IotaHydrae發表於2024-07-03
Linux

linux tinydrm vs fbtft 效能對比測試

本文將透過若干組對照試驗，然後根據實驗得出的資料，計算在使用fbdev的情況下，tinydrm相較於fbtft的提升幅度。

免責宣告：本人時間、精力有限，實驗中的測試資料量較小，所以不建議將本文中的資料用於比較嚴謹的場景。

測試環境
開發板 樹莓派1代B型號 Raspberrypi Model B
CPU BCM2835 armv6l ARM1176@1GHz 已超頻，詳細引數見下方config.txt
螢幕 128x160 st7735r 4-wire spi@12MHz

cpuinfo

Architecture:           armv6l
  Byte Order:           Little Endian
CPU(s):                 1
  On-line CPU(s) list:  0
Vendor ID:              ARM
  Model name:           ARM1176
    Model:              7
    Thread(s) per core: 1
    Core(s) per socket: 1
    Socket(s):          1
    Stepping:           r0p7
    CPU(s) scaling MHz: 70%
    CPU max MHz:        1000.0000
    CPU min MHz:        700.0000
    BogoMIPS:           697.95
    Flags:              half thumb fastmult vfp edsp java tls

測試用例

Linux Framebuffer Benchmark : https://github.com/caramelli/fbmark

編譯選項 ： -g -O2

  • fb_rectangle

  • fb_sierpinski

工具鏈資訊

❯ /opt/cross-pi-gcc/bin/arm-linux-gnueabihf-gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=/opt/cross-pi-gcc/bin/arm-linux-gnueabihf-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/opt/cross-pi-gcc/libexec/gcc/arm-linux-gnueabihf/12.2.0/lto-wrapper
Target: arm-linux-gnueabihf
Configured with: ../gcc-12.2.0/configure --prefix=/opt/cross-pi-gcc --target=arm-linux-gnueabihf --enable-languages=c,c++,fortran --with-arch=armv6 --with-fpu=vfp --with-float=hard --disable-multilib --includedir=/usr/arm-linux-gnueabihf/include
Thread model: posix
Supported LTO compression algorithms: zlib zstd
gcc version 12.2.0 (GCC)

自建工具鏈方法參考：https://solarianprogrammer.com/2018/05/06/building-gcc-cross-compiler-raspberry-pi/ （此文中的編譯選項不針對於樹莓派1b。我修改了一些編譯選項以及其他引數，方才可以使用，目前正在整理中，尚未釋出。）

一般情況下，您不需要自建交叉編譯工具鏈，使用apt或buildroot提供的工具鏈進行編譯即可。

config.txt

# Please note that this is only a sample, we recommend you to change it to fit
# your needs.
# You should override this file using BR2_PACKAGE_RPI_FIRMWARE_CONFIG_FILE.
# See http://buildroot.org/manual.html#rootfs-custom
# and http://elinux.org/RPiconfig for a description of config.txt syntax

start_file=start.elf
fixup_file=fixup.dat

kernel=zImage

# To use an external initramfs file
#initramfs rootfs.cpio.gz

# Disable overscan assuming the display supports displaying the full resolution
# If the text shown on the screen disappears off the edge, comment this out
disable_overscan=1

# How much memory in MB to assign to the GPU on Pi models having
# 256, 512 or 1024 MB total memory
gpu_mem_256=100
gpu_mem_512=100
gpu_mem_1024=100

enable_uart=1
dtoverlay=i2c1-overlay
arm_freq=1000
core_freq=500
sdram_freq=600
over_voltage=6

成績對比

測試條件一 | cpu排程 powersave

設定cpu排程為省電模式（鎖最低頻率 7000MHz）

echo powersave > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor
echo 0 > /sys/class/graphics/fbcon/cursor_blink # 關閉控制檯游標閃爍

測試結果

fbtft tinydrm 提升幅度 單位
Rectangle 32x40 8.55 17.54 51.26% MPixels/second
Sierpinski 1024 529.41 1138.67 53.51% Frames/second
Sierpinski 2048 295.23 605.58 51.25% Frames/second
Sierpinski 4096 156.19 314.06 50.27% Frames/second
Sierpinski 8192 80.00 160.37 50.12% Frames/second
Sierpinski 16384 42.86 80.83 46.98% Frames/second
Sierpinski 32768 23.81 41.01 41.95% Frames/second
Sierpinski 65536 14.28 20.76 31.21% Frames/second
Sierpinski 131072 9.53 10.42 8.54% Frames/second
Sierpinski 262144 5.30 5.30 0.00% Frames/second

image

結論：在多個測試專案中，tinydrm 對比 fbtft 具有100%的效能提升。

在後面的測試專案中，隨著計算複雜度的提升，tinydrm的領先幅度大幅下降，推測瓶頸可能來到cpu這邊，暫未進行驗證，需要更多資料支援該推測。

測試條件二 | cpu排程 performance

設定cpu排程為效能模式（鎖最高頻率 1GHz）

echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor
echo 0 > /sys/class/graphics/fbcon/cursor_blink # 關閉控制檯游標閃爍

測試結果

fbtft tinydrm 提升幅度 單位
Rectangle 32x40 17.12 25.84 33.74% MPixels/second
Sierpinski 1024 1155.75 1701.89 32.09% Frames/second
Sierpinski 2048 586.88 900.29 34.81% Frames/second
Sierpinski 4096 319.47 464.54 31.22% Frames/second
Sierpinski 8192 159.61 236.52 32.51% Frames/second
Sierpinski 16384 88.58 118.88 25.48% Frames/second
Sierpinski 32768 49.63 59.97 22.24% Frames/second
Sierpinski 65536 25.15 30.08 16.38% Frames/second
Sierpinski 131072 12.50 15.08 17.10% Frames/second
Sierpinski 262144 7.65 7.65 0.00% Frames/second

結論：在提升cpu頻率後，tinydrm的領先幅度相較於之前有所下降，fbtft的測試成績有明顯提升，這可能是fbtft框架過於依賴cpu能力導致的。

調整spi頻率後的成績對比

暫未完成

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