雙核先鋒Nvidia的崛起——手機(jī)處理器系列(五)

　　繼雙核Tegra 2系列之后，NVIDIA繼續(xù)保持了業(yè)界領(lǐng)先的更新速度，開始專注于代號(hào)為KAL-EL的四核處理器芯片的研發(fā)工作，并于2011年11月9日率先推出了新一代基于ARM核心架構(gòu)的處理器Tegra 3，這也是全球首款移動(dòng)終端平臺(tái)四核處理器芯片。

　　全球首款四核手機(jī)處理器芯片-NVIDIA Tegra 3

　　與Tegra 2一樣，Tegra 3仍然采用臺(tái)積電40nm工藝制程，四核心最高主頻為1.4GHz，單核最高主頻1.5GHz。根據(jù)NVIDIA官方的介紹，Tegra 3的CPU性能最高可達(dá)Tegra 2的5倍，集成的12核GeForce GPU性能是Tegra 2上的3倍，并且支持3D立體顯示，同時(shí)理論功耗值比雙核的Tegra 2更低，下面就帶大家詳細(xì)了解這款處理器。

　　性能相比Tegra 2提升5倍

　　獨(dú)有4+1多核架構(gòu)管理模式

　　為了有效地解決多核運(yùn)算所帶來(lái)的功耗問題，NVIDIA首創(chuàng)了vSMP（可變對(duì)稱多處理）多核架構(gòu)管理模式，并且申請(qǐng)了專利技術(shù)。雖然Tegra 3名為四核處理器，實(shí)際上卻包含了5個(gè)處理器核心，這5個(gè)CPU核心在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上完全一致，均為Cortex-A9架構(gòu)，除了四個(gè)采用高性能制程的主核心之外（每個(gè)主核心可根據(jù)工作負(fù)載獨(dú)立而自動(dòng)地開啟或關(guān)閉），還有一個(gè)專為低功耗節(jié)電而設(shè)計(jì)的核心，它的主頻被設(shè)定為最高500MHz，也被稱為伴核（Companion Core）。

　　vSMP多核管理模式詳解

　　vSMP技術(shù)可允許Tegra 3針對(duì)不同的使用情況，采取不同的處理器核心解決方案，比如手機(jī)在待機(jī)、接打電話以及收發(fā)郵件等低負(fù)載情況下，四個(gè)主核心就會(huì)保持關(guān)閉狀態(tài)，而僅使用低頻率的伴核。

　　vSMP技術(shù)能提升整體性能和降低功耗

　　而在玩普通游戲、瀏覽網(wǎng)頁(yè)加載Flash內(nèi)容等情況下使用單核或者雙核，只有在運(yùn)行大型3D游戲、高清視頻播放等操作時(shí)才會(huì)四核滿負(fù)載運(yùn)行，這種靈活可變的多核心調(diào)動(dòng)機(jī)制很大程度上，就能降低芯片整體的功耗，從而讓手機(jī)獲得更長(zhǎng)的續(xù)航能力。

　　需要注意的是，伴核是不能與四個(gè)主核心同時(shí)工作的，為了保證Tegra 3的高效率以及伴核與主核心之間的高速切換，在緩存、Android系統(tǒng)優(yōu)化方面Tegra 3也有特別之處。在緩存上，主核心和伴核共享1MB的二級(jí)緩存，緩存間返回?cái)?shù)據(jù)速度在納秒級(jí)別，而多核心高速切換的時(shí)間間隔可小于2毫秒。

　　伴核最高主頻設(shè)定為500MHz

　　在Android系統(tǒng)下，雖然系統(tǒng)可以允許多個(gè)核心在不同頻率下運(yùn)行，但系統(tǒng)假設(shè)每個(gè)核心的運(yùn)算能力是完全一致的，它會(huì)依次來(lái)分配計(jì)劃任務(wù)，此時(shí)顯然多核心工作是不夠高效的。而NVIDIA表示，vSMP將一直保持被激活的核心工作在同步系統(tǒng)頻率上，以此方式為Android系統(tǒng)優(yōu)化，從而達(dá)到更高的效率。

　　與高通以及TI等對(duì)手的產(chǎn)品對(duì)比

　　相比之下Tegra 3功耗控制方面表現(xiàn)很出色

　　通過vSMP技術(shù)，Tegra 3很好地解決了多核處理器在高性能和低功耗之間的平衡問題，在執(zhí)行同樣功能操作時(shí)，Tegra 3相比前代Tegra 2在功耗控制上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。而來(lái)自一份《Coremark》的測(cè)試軟件的結(jié)果則顯示，若達(dá)到目前主流CPU性能，Tegra 3只需要付出一半的功耗，而如果需要更高的性能，Tegra 3可以提升近一倍，但功耗卻比現(xiàn)在主流雙核心產(chǎn)品低20%。

　　伴核的引入能很大程度降低功耗

12核心GPU圖形處理優(yōu)勢(shì)突出#e#

　　12核心GPU圖形處理優(yōu)勢(shì)突出

　　而在圖形處理方面，依舊集成了超低功耗設(shè)計(jì)的GeForce GPU，相比上代產(chǎn)品，GPU的核心處理單元增加到12個(gè)，內(nèi)存寬帶相比Tegra 2提升三倍，圖形輸出方面支持HDIM 1.4a規(guī)范，除了完全勝任1080P High Profile 40Mbps高清播放之外，還支持3D視頻的播放、輸出以及2D轉(zhuǎn)3D功能。同時(shí)，加強(qiáng)的GPU還將帶來(lái)更好的實(shí)時(shí)光影效果、動(dòng)態(tài)模糊效果、以及物理引擎運(yùn)算效果。

　　Tegra 3芯片的優(yōu)勢(shì)一覽

　　此外，Tegra 3在成像以及顯示方面也有重大提升，最高支持3200像素的主攝像頭以及500萬(wàn)像素副攝像頭，擁有全新的300M像素/s的圖形處理單元。而在存儲(chǔ)器方面，支持DDR3-L 1500LPDDR2-1066規(guī)范的內(nèi)存接口，容量最高可達(dá)2GB。

　　Tegra 3內(nèi)置全新12核心的GPU

　　四核Tegra 3的游戲性能表現(xiàn)比Tegra 2提升很大

　　Windows 8的普及或?qū)⒊尚碌脑鲩L(zhǎng)點(diǎn)

　　值得一提的是，Tegra 3四核處理器將同時(shí)支持Windows 8以及Android兩大移動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)。對(duì)此，英偉達(dá)施澄秋認(rèn)為，盡管目前Windows 8平臺(tái)還未得到普及推廣，但這畢竟也是今后移動(dòng)終端市場(chǎng)不可忽視的又一大新興平臺(tái)，隨著Windwos 8的普及勢(shì)必會(huì)在一定程度上給Tegra 3提供良好的發(fā)展契機(jī)，事實(shí)上Tegra3已經(jīng)成為Windows 8的ARM版的推薦設(shè)計(jì)平臺(tái)之一。

　　四核Tegra 3與同期產(chǎn)品相比整體性能優(yōu)勢(shì)明顯

　　總體而言，憑借vSMP等多項(xiàng)獨(dú)家專利技術(shù)，Tegra 3處理器芯片在性能上的表現(xiàn)是值得肯定的，這一點(diǎn)從搭載Tegra 3的HTC One X（網(wǎng)購(gòu)最低價(jià) 3160.0元）上所展現(xiàn)的強(qiáng)大拍照功能就可見一斑，NVIDIA方面也非?？春肨egra 3接下來(lái)的市場(chǎng)表現(xiàn)。

　　全球首款搭載Tegra 3的四核智能手機(jī)-HTC One X

　　但NVIDIA競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的實(shí)力同樣不容小覷，雖然目前僅有三星以及華為推出了其針對(duì)手機(jī)產(chǎn)品的四核處理器，但是高通以及TI等對(duì)手也將在后續(xù)推出同等級(jí)別的產(chǎn)品，并與NVIDIA Tegra 3系列展開直接競(jìng)爭(zhēng)。

　　這其中，高通日前就已經(jīng)正式發(fā)布了其最新的Snapdragon S4系列產(chǎn)品，其MSM8960雙核處理器不僅基于近似于Cortex-A15內(nèi)核的Krait核心架構(gòu)研發(fā)，而且還采用業(yè)界最先進(jìn)的28nm工藝制程。

　　搭載四核Tegra 3的手機(jī)續(xù)航能力有待驗(yàn)證

　　理論上來(lái)說(shuō)，針對(duì)手機(jī)終端的高通S4雙核處理器，在綜合性能方面會(huì)稍遜于Tegra 3，但更先進(jìn)的架構(gòu)和制程工藝將使得功耗控制上則比Tegra 3更具優(yōu)勢(shì)，同時(shí)高通處理器所具有的高集成度特性以及LTE專利技術(shù)優(yōu)勢(shì)也是NVIDIA的軟肋。

　　不過，NVIDIA已然意識(shí)到Tegra 3所存在的這些問題，在確定與瑞薩電子（前NEC半導(dǎo)體部門）和GCT半導(dǎo)體合作之后，NVIDIA CEO黃仁勛此前就表示Tegra 3芯片將在今年內(nèi)支持LTE，我們也寄希望于支持LTE的改進(jìn)版Tegra 3芯片能夠盡快量產(chǎn)上市，這樣無(wú)論對(duì)于終端廠商或是消費(fèi)者而言都將有積極的正面影響。
小結(jié)

　　從Tegra一代的初次