笔记本接电源or用电池，你猜性能差距有多大…-电子工程专辑

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笔记本电脑在插电（外接电源）和使用电池两个场景下，性能表现是有差距的。一般来说，使用电池时，笔记本的性能会受到限制。这是多方面因素所致，包括用户的续航需求，以及供电设计的一些限制。而且这种限制不仅表现在“节能模式”中，即便在Windows操作系统下保持开启“最佳性能”，用电池一样会有性能限制……

大部分同学应该知道，笔记本电脑在插电（外接电源）和使用电池两个场景下，性能表现是有差距的。一般来说，使用电池时，笔记本的性能会受到限制。这是多方面因素所致，包括用户的续航需求，以及供电设计的一些限制。

而且这种限制不仅表现在“节能模式”中，即便在Windows操作系统下保持开启“最佳性能”，用电池一样会有性能限制。

对Intel产品熟的同学应该还知道，11代酷睿（代号Tiger Lake）移动处理器笔记本在宣传中有个东西叫“EVO认证”。这个认证包含了很多项目，Thunderbolt 4、续航、唤醒、充电等各方面。Intel在针对11代酷睿的宣传中，有一项提到在笔记本“不插电”，也就是使用电池的情况下，也能保持“一致的响应（consistent responsive）”速度。用大白话来说，就是用电池的时候，性能也不错。

这个宣传点起初是被很多人诟病的，因为用电池时用户普遍追求的是续航。和插电时保持一致的性能，续航又从何谈起？而且这一点真的值得宣传吗？这个问题我们放到后面去谈。

最近我们拿到一台华为Matebook X Pro 2021，恰好有机会可以来验证一下Tiger Lake在插电与不插电两种场景下的性能差异。不过这款笔记本可能没有参与到Intel的EVO认证计划中（因为机身上没看见EVO贴纸）。这可能和华为作为OEM厂商对产品的想法和策略有关（也可能是某些众所周知的因素）。

但在这次测试中，我们依然有一些有趣的发现，可窥见OEM厂商在应用芯片厂商的处理器时，在产品策略方面表现的不同想法；包括不插电和插电时，处理器性能发挥的差异究竟在哪儿。

有些不大寻常的性能释放

首先来简单看看Matebook X Pro（2021款）的配置，及其性能定位。我们手中这台高配版笔记本的基本配置包括：

- CPU：Intel酷睿i7-1165G7（基频2.8GHz，睿频4.7GHz）;

- GPU：Iris Xe，96EU；

- 内存：16GB RAM（LPDDR4x 4266MHz）；

- 硬盘：512GB SSD（三星MZVLB512HBJQ-00000）；

- 显示屏：13.9英寸 3000x2000分辨率显示屏，支持10点触控；

- 尺寸：304 x 217 x 14.6mm；重：1.33kg；

我用了这款Matebook X Pro大概有半个月的时间，从各方面来看，个人都非常喜欢这款笔记本。日常使用场景包括文档编辑、浏览网页，偶尔做做图、剪个片子，性能和续航都比较令人满意。不过“性能”一事，在Matebook X Pro身上可能有些特殊。

酷睿i7-1165G7是主要面向轻薄本的低压处理器，4核8线程，10nm SuperFin工艺制造。这款处理器是11代Intel酷睿Tiger Lake-UP3产品中颇具代表性的一个型号。2.8GHz基频为28W TDP；单核睿频4.7GHz，全核睿频4.1GHz。

最初发布的时候，11代酷睿的亮点在于CPU部分相比10代酷睿达成了10-20%的性能提升（理论上应该是10nm SF工艺相比初代10nm工艺可达成更高频率所致）；以及名为Xe的核显，图形性能大幅提升（理论上有2.45x）。11代酷睿的架构介绍，此前我们说得也非常多了，此处不再赘述。

从AIDA64的数据来看，华为给这款本子设定的CPU功耗PL1限制18W（长时睿频），PL2限制60W（短时睿频）。PL1设定为18W在类似定位的轻薄本中是个相对保守的值，这个值基本就意味着Matebook X Pro 2021的性能会比同配的其他笔记本弱一些。

不过这也没什么可置喙的，纯粹是OEM厂商在产品思路上的选择。更低的功耗设定，也能换来更长的续航、更低的发热和风扇噪声。先来看看Matebook X Pro在满负荷运转时，功耗、温度情况，这有助于我们理解Matebook X Pro的性能天花板。

图1：AIDA64 15分钟烤机测试（CPU浮点+GPU压力测试），第1张图为CPU核心频率（0-4.8GHz），第2张图为CPU Package温度（0-100℃），第3张图为CPU Package功耗（0-50W）

尝试对Matebook X Pro 2021进行AIDA64持续压力测试（FPU+GPU压力测试约15分钟，插电），会发现这台本子的温控与功率限制策略相当保守。除了刚开始测试的前几秒，瞬时功耗会冲到40W左右，功率很快就会回落到27W，之后断崖式跌至17W。

17W维持1分钟后降至16W；再过1分多钟后缓慢下降至15W；最终功耗会长时间稳定在15W附近（14.9W）。CPU Package温度封顶90℃，这个极致温度也只出现在测试的前几秒，很快温度会降到80℃，并在附近震荡。

这个测试基本能够反映华为对于Matebook X Pro的定位指针偏向轻薄、便携、移动，且刻意限制了其性能发挥。这也与Matebook X Pro这类本子的用户群定位吻合，即注重移动办公，并且比较在意品质感的商务人士。

从这款笔记本的散热设计也能看出这种思路。Matebook X Pro底部没有像Matebook的其他系列产品一样开很多散热孔，大概是为了一体性和美观，这台笔记本D面左右侧边开了两个长条的孔，靠近屏幕转轴处也隐藏了两个（进）出风孔——出风方向是往下后方（但并非整个长条都开了孔）。

苹果Macbook Pro 14的散热风道设计好像也是类似的方案。不过Matebook X Pro是对流的两条风路。这种方案理论上相比前一代在散热效率上应有质的飞越，但从实际效果来看也不算出众。

图2，来源：NotebookCheck

因为时间限制，我们没有拆开Matebook X Pro 2021，直接看看NotebookCheck此前所做的拆解（图2）。Matebook X Pro 2021的散热方案升级到了双风扇，而且有整块均热板覆盖，相比此前旧版本的Matebook X Pro，在散热设计上是有升级的；这个设计的实施，未来可能还有进一步改善的余地。

先谈谈理论性能

既然知道了这台本子的性能发挥是受限的，那么来看看限制到了何种程度。CineBench R23多线程性能测试中，这台笔记本首轮跑分可达到大约3870分（测试环境主要包括Windows 11 Pro（22000.348），室温15℃，若无特别说明电源模式都选择“最佳性能”）。这个值差不多是采用酷睿i7-1165G7处理器的笔记本中，性能释放最弱的那个梯队。

将PL1设定在18W这么保守的数字上，这样的性能表现也是可预见的。从NotebookCheck的数据库来看，所有采用酷睿i7-1165G7的笔记本，CineBench R23测试得分中值为5116分。

那么至少可以说明基于Cinebench R23测试，Matebook X Pro 2021相比同配（酷睿i7-1165G7）的其他笔记本，性能释放弱了大约20%-25%（基于测试环境差异，这个值可能值得商榷）。当然这是理论上的，实际情况会复杂很多，后文会提到这一点。

就这个角度来看，Matebook X Pro属于OEM厂商在性能和移动/续航的选择上比较极端的一个例子。但我们也见过更极端的例子，去年我在测试采用酷睿 i 5的 S urface Pro时曾提到过，相比采用相同芯片的其他笔记本，Surface Pro的持续性能会弱至多35%——功耗稳定状态大约不到10W，因为酷睿i5版的Surface Pro可是连散热风扇都没有配的。但这也依然不影响Surface Pro和Matebook X Pro是很优秀的产品。

可见OEM厂商的系统设计对于芯片厂商的性能发挥影响还是相当大的。不过需要注意的是，Matebook X Pro仍然有性能上的突发量，而且对更多实际应用场景也非常有价值，后文也会提到。

既然性能还存在发挥空间，那么自然可以人为提一提。我们尝试把Matebook X Pro的PL1值提升到28W（也就是长时睿频提到28W），看看会不会有什么效果。

图3：Cinebench R23单线程性能测试

图4：Cinebench R23多线程测试不间断8轮

着重看多线程性能测试，图4是不间断跑30分钟Cinebench R23（总共8轮测试）的测试结果。其中黄线表示人为将PL1提升到28W后的成绩；蓝线表示接上电源的成绩（PL1为默认18W）；绿线表示用电池做测试的成绩。

（再次声明，本文的所有测试成绩可能有10-20%的偏差（Windows 11和Intel Dynamic Tuning可能造成了更大的变量），所有测试成绩仅供参考。）

从测试来看，人为提升PL1值的确有助于Cinebench R23多线程跑分。不过提升也比较有限，即便是首轮4179分的成绩，也仍然落后于酷睿i7-1165G7处理器笔记本的跑分均值。至于插不插电，起码在Cinebench R23中看不出什么太大的性能差异，尤其是在测试后半程。

为了更细致地做分析，来仔细看看PL1提升至28W、外接电源与用电池，三种场景下进行Cinebench R23跑分的CPU频率、温度和功耗分别如何：

图5：PL1设定为28W以后，Cinebench R23三轮跑分的CPU频率、温度与功耗曲线

图6：插电场景下（默认PL1），Cinebench R23三轮跑分的CPU频率、温度与功耗曲线

图7：用电池时（默认PL1），Cinebench R23三轮跑分的CPU频率、温度与功耗曲线

首先，用电池的场景下Matebook X Pro的功耗限制非常严格（图7）。除了第一轮测试的时候，前20秒CPU Package功耗能达到17W，后续全程稳定在14.9W，几乎没什么变化。温度一直在80℃附近变化。

而在外接电源的时候，相比用电池场景，比较显著的差异就在于睿频造成的性能突发量。无论是默认PL1（18W），还是PL1设定在28W，短时功耗都可以在几秒内蹿升到28W，后续当然还是会因为温度限制而回落。

PL1=28W（图5）与默认PL1（图6），这两个场景的主要差异则在于，前者在稳定状态下，持续功耗可以达到更高的16W，后者在稳定状态下的功耗则在14.9W附近。

那么我们基本可以得出结论：从图4与图5的曲线图来看，之所以默认状态下，插电和电池两种场景的Cinebench R23跑分差不太多，是因为虽然用电池的时候，受限于更严格的功耗策略，没有更高的性能突发量（或短时睿频、峰值功耗）。Cinebench测试在此相对更考验持续性能，和性能发挥稳定性，突发性能在此起不到多大的帮助作用。而人为将PL1拔高以后，持续性能也有了提升，所以测试成绩也更高。

这个结论似乎不大符合11代酷睿插电与不插电性能差别不大的预设。似乎在Intel的预设里，即便用电池供电，11代酷睿处理器仍然能有不错的短时睿频性能。这可能是华为作为OEM厂商，在做调度控制策略时的设定。但也可能是Cinebench测试并不具有代表性，我们继续看看后面的测试。

那么短时睿频、峰值性能——传说中的几秒真男人时间——有用吗？

真实负载复杂性，与突发性能需求

Cinebench测试名头这么响亮，主要是因为其测试过程简单、测试周期短，也不需要去特别编译。实际上Cinebench测试是基于CPU多核心，做Cinema 4D的3D建模、动画、动态图形和渲染性能测试。它要求的是某一段时间内，CPU的持续性能输出。

相对的，很多同学认为处理器性能突发量/峰值性能的价值不大，因为只能维持几秒钟的高性能，又有什么用呢？实际情况是，我们日常操作的真实负载场景，其实经常需要性能有突发量，而非持续性能。

比如说用文件管理器打开一个文件夹，里面有很多图片，而且需要展示缩略预览图。那么当用户快速拉动窗口右侧滑动条的那一刻，加载缩略图就需要一个性能上的突发量，而且只需要很短的时间。

这只是个最简单的例子。在很多生产力办公操作上，短时睿频价值都很大，甚至也包括Photoshop这种性能要求还相对较大的应用。那么要了解真实场景的性能发挥，显然PCMark就是个不错的选择了。

Intel此前在做11代酷睿移动处理器宣传的时候，说自家产品插电和不插电，性能差距不大，拿出来专门对比的就是PCMark测试，如上图所示。Intel在此处对比的是隔壁AMD的同代产品，在用电池的时候性能掉得很严重，在PCMark 10测试中最多能掉38%。这张图当时被吐槽得比较厉害。

不过实际上Intel此处想要表达的，是Intel处理器的睿频响应足够快（睿频延迟短），而隔壁在使用电池时的睿频响应很慢。这种差异对于需要瞬间性能突发的应用很重要，比如说微软Office办公套装的某些操作。所以AMD处理器在用电池的时候，在PCMark这类测试中表现出测试成绩的显著下降。

于是我们也测了一下PCMark 10，结果如下：

图8：PCMark 10测试成绩

在PCMark 10测试中，Matebook X Pro插电后的测试总分是4764分（图8）。这个成绩虽然仍然不及其他酷睿i7-1165G7笔记本的均值，但差距已经小到了10%以内。这表明Cinebench所反映的持续性能，与PCMark这类更靠近真实负载测试所反映的实际使用体验，还是有差异的。我们认为，PCMark对于笔记本普通用户的价值会明显更大。

再说不插电是否掉性能的问题。不同测试分项的性能差异是不一样的，某些子项目的结果比较令人疑惑，可能是我们测试环境变量控制不佳所致。不过所有项目，插电与不插电的性能差距都在10%以内。

这里我们另外加入了一个测试对象。因为本文的插电与不插电测试，都是在Windows的电源模式中选择“最佳性能”进行的。所以，尝试在Windows 11系统的电源模式设置中选择“最佳能效”（但又不是省电模式），再测一次PCMark 10套装，就会发现性能折扣还是比较大。

可见对续航有要求的用户，Windows还是提供了靠谱的选项的。就用户层面来看，个人认为这种给予用户选择，在用电池的时候，是更在意性能还是更在意续航，都有可选项；而不是此前很多人吐槽的“不插电性能也不会降太多，是对续航不负责任”。

图9：插电测试PCMark 10，CPU频率、温度、功耗、GPU占用率曲线

那么为什么说PCMark这类测试对短时睿频或者突发性能更有需求呢？这一点通过观察PCMark跑分的CPU频率、温度、功耗曲线（图9）其实就能看得出来。

上面这张图中，第三栏的黄色曲线表示的是测试全程中的功耗变化。不难发现，随着测试的推进，不同操作、任务负载的功耗需求是动态变化的。这张图中标出了达到60W功耗的位置（60W也是Matebook X Pro的PL2短时睿频功耗限制值），是在进行Web Browsing网页浏览测试时。后面Photo Editing照片编辑测试也有这种功耗区间。

另外也不难发现，测试全程其实很少有长时间的持续性能需求。为数不多持续性能需求出现在Spreadsheets表格编辑测试中（那段相对平直的曲线）。这段负载的功耗在18-19W附近。

图10：不插电测试PCMark 10，CPU频率、温度、功耗、GPU占用率曲线

与插电场景相比，用电池来跑测试时，观察图10的这些曲线：主要看测试全程的功耗变化，图中标出了功耗峰值是在进行Photo Editing照片编辑时，最高功耗35W。这表明用电池的时候，仍然会有短时睿频，只不过不会飙到插电场景下那么高的程度。

Writing文字编辑测试之下，用电池时CPU功耗也维持得比较低，功耗曲线没有太多震荡。以及在Spreadsheets表格编辑测试那段有持续性能需求的部分，持续功耗大约在15W左右。

同类测试，我们也跑了UL Procyon生产力套装，具体看看Office套件在插电和不插电情况下的性能差异：

图11：UL Procyon生产力套件测试成绩

UL Procyon总分，插电与不插电的测试成绩差异在12%左右。似乎如果要做复杂的PPT，插电与不插电的性能差异会相对较大，不过其实也就差了17%。Word的影响最小，两者的性能差距不到6%。

可见外出在星巴克写写Word文档，外接电源或者用电池，性能差距基本可忽略不计。而且UL Procyon的Word测试还是相当复杂的；所以再复杂的Word文档，Matebook X Pro以及其他同时代的笔记本应当都不是问题。

图12：WebXPRT 3测试成绩

具体到WebXPRT3测试（图12），这里也不多做解释了，插不插电的性能差异符合预期。唯一没想到的是用“最佳能效”电源模式选项来跑这项测试，性能折损会这么大。将来我们对此还会做进一步的研究，因为WebXPRT 3的测试成绩偏移有的时候非常大。

多媒体创作与游戏，性能差别如何？

最后测的两个应用场景，也是笔记本使用中许多用户的需求，即多媒体内容创作与游戏。不过这两项应当不怎么属于轻薄本或者超级本的本职工作范畴，因为其负载已经相对比较重了。

但基于11代酷睿处理器极大加强了核显性能这一点，其实要做个图、剪个片子、玩玩3D游戏，在当代轻薄本上也已经是完全可行的了，当然前提是非重型负载。这半个月时间，我曾用Movai Video Studio剪手机拍摄的一些1080p视频（H.264）。基于Tiger Lake在Xe核显性能，以及媒体编解码固定单元上的加强，Matebook X Pro对于简单的视频剪辑工作还是完全可以胜任的。视频预览和效果实现也完全没有卡顿。

图13：多媒体内容创作测试成绩

PugetBench的Adobe全家桶测试（图13），插电与不插电的性能差异感觉相当小。这个结果也基本符合我们的预期，因为包括其中Lightroom、PR、AE很多工作的主要诉求都是处理器的持续性能，插电状态的瞬时突发性能在此也帮不上太大的忙。Photoshop大概是其中对突发性能有最高要求的应用了。

值得一提的是，至少就Photoshop测试结果来看，Matebook X Pro的表现还是相当令人满意。611这个成绩，在同配轻薄本成绩中是比较高的，包括对比Surface Pro 8（酷睿i7-1185G7）、ThinkPad X1 Carbon Gen 9（酷睿i7-1165G7）。这个结果也充分说明Cinebench R23这类测试真的只具有参考价值；以及Matebook Pro X做很多Photoshop作图任务也不在话下。（不过这个测试中的Premiere Pro结果，相比其他i7-1165G7的本子有些惨不忍睹，原因未知）

图14：3DMark Fire Strike与Time Spy测试成绩

游戏和图形性能方面，很多人想要了解的可能是用低压处理器和核显，真的能玩3D游戏吗？答案是真的可以，只不过画质要妥协一下。一方面我们测了3DMark Time Spy和Fire Strike，似乎比市面上已经进行过的测试得分要低，不知道是否与操作系统版本和华为官方的驱动与固件有关；这个得分也低于96EU Xe核显均分。

华为对Matebook X Pro的系统功耗有限制，本身就会影响到图形性能。我们认为这款本子很难发挥96EU Xe核显的图形能力，瓶颈就在功耗和温控方面。

另外，我们也简单测了几个游戏，插电和用电池来玩，性能几乎没有区别。这大概也是因为游戏仍是要有持续性能输出的。

图15：游戏测试成绩

不过估计不会有多少人在不插电的情况下用轻薄本玩3D游戏吧？上面这三个游戏可能并不具备太大的参考价值，仅作为各位了解96EU Xe核显图形性能的参考。其中《彩虹六号》和《古墓丽影》测试都用了最低画质、1080p分辨率。

就实测来看，用Matebook X Pro来玩《英雄联盟》这类游戏是绰绰有余的，即便是1080p高画质。猜测这种轻薄本的一个游戏用户群，具有代表性的游戏是《原神》。在“低画质”“720p”分辨率下，夜晚在璃月港散步——这个场景应该是游戏中具备相当图形性能压力的部分，平均跑到40fps左右，也属于能玩，但体验不怎么样的水平。