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【PConline 评测】现如今，“多核”的概念早已不新鲜，不过多核大多数都出现在桌面级CPU，在移动领域，今年才渐成主流的也仅是双核而已，许多高端手机以及平板电脑都配备了双核处理器。不过，指导着硬件更新换代的摩尔定律依旧起效，代表着新一代至尊至强的移动处理器已经出现：它就是NVIDIA Tegra 3、代号为“Kal-El”（超人）的全球首款四核移动处理器。
“超人”处理器问世 给Tegra 3取名美国科幻英雄“超人”的名字，表明了英伟达对于这款四核处理器的期待。事实上，从下面这张产品规划表中我们可以了解到，英伟达已对后期的产品蓝图做好了规划，2012年的WAYNE（蝙蝠侠），2013年的LOGAN（金刚狼）以及2014年的STREAK（钢铁侠），无一例外的都是超级英雄的代号，看来，英伟达的重心之一就是移动领域。
年初搭载Tegra 2的产品大放异彩，并在随后的一整年时间里一直占据着移动领域老大的宝座，坊间甚至一度传出“Tegra 2+Android 3.x”才是平板电脑的言论。如今，Android 4.0、Windows 8均已面世，英特尔也传出要推出平板电脑专用的处理器芯片，像高通、德州仪器等芯片厂商也纷纷发力，移动领域新一轮的竞争才刚刚开始。 为了延续自己的优势，英伟达在此时推出全球首款四核处理器Tegra 3可谓时机把握准确。为什么这么说呢？回想当初iPad一家独大的场面，市面上鲜有叫得上名的平板产品，等各大厂商跟进平板领域之时，苹果适时推出了升级版的iPad 2，并且以低于iPad的价格开卖，这无疑又领先其他产品一大截。对比来看，英伟达此次推出四核处理器可以说和苹果有异曲同工之妙。 下面这个就是我们今天要介绍的主角：NVIDIA Tegra 3处理器。黄色的部分即为处理器的核心，为什么是5个呢？这就是这款“超人”处理器的秘密所在，请看下一页的详细介绍。
四核处理器实为5个核心 虽说是四核处理器，但事实上Tegra 3包含了5颗核心，其中四颗主要芯片以标准的硅工艺制造而成，可以达到更高的频率，同时在运行诸多任务时比双核解决方案功耗更低。第五颗核心利用专门的低功耗硅工艺制造而成，能够以低频率运行活动待机模式下的任务、音乐播放乃至视频播放，官方称其为“协”核心，英文名称为Companion。“协” 核心对操作系统来说是透明的，操作系统和应用程序均不知道这个核心的存在，然而却能够自动地利用这个核心。这种策略省去了大量软件工作，同时也不需要编写全新的程序代码。
这五颗CPU核心均采用ARM Cortex A9架构，它们可以根据工作负荷而单独地启动和关闭（后面会详细介绍各种开启、关闭情况）。Tegra 3的这种自动变换就是此款四核处理器最大的亮点：vSMP技术，Variable Symmetric Multiprocessing，翻译过来就是可变对称多重处理技术。采用vSMP技术的Tegra 3处理器将兼具高性能和低功耗的特点。 下面这张图就向我们展示了Tegra 3如何利用vSMP技术来实现5个核心的自由开启与关闭的，总共分四种情况。
情况一，当机器处于待机、音频播放、视频播放等简单应用时，系统将只调用协处理器，主频从0到500Mhz； 情况二，当机器处于简单网页浏览、简单2D游戏时，系统将调用一颗标准核心，其他核心休眠；主频从0到1.4GHz； 情况三，当机器处于Flash网页浏览以及多任务处理以及视频聊天等，系统将调用两颗标准核心，其他核心休眠，主频从0到1.3GHz； 情况四，当机器处于全负荷的情况下，四个标准核心全部启动，主频从0到1.3GHz。 上述内容给出了Tegra 3处理器根据工作负荷、动态地启用和禁用CPU核心，合理利用不同核心就在很大程度上控制了功耗。接下来我们看看不同处理芯片对于功耗的影响，特别是第五颗“协”核心如何发挥它的作用。 “协”核心助力低功耗 从前面的介绍我们了解到，Tegra 3的协核心采用了低功耗硅工艺制造，主要的四个核心采用高速标准硅工艺制造。这两种规格的核心在功耗性能坐标图中的表现如下图所示。
采用高速工艺技术制造的晶体管在正常电压水平下会消耗很高的漏电功率而且切换速度非常快。因此，以高速工艺技术制造的CPU核心(图中的红色标识)在闲置或活动待机状态时会消耗很高的漏电功率，然而却能够在无需大幅提升工作电压的情况下以更高频率运行。 以低功耗工艺技术制造的晶体管漏电功率很低，然而在正常电压水平时的切换速度却较慢。想要让它们更快地切换 (用于高频率运行)，就必须有高于正常水平的电压。以低功耗工艺技术制造的CPU核心(图中的绿色标识)虽然漏电功耗极低，但是却需要高于正常水平的电压才能以极高的频率工作。因此，它们会消耗过多的动态功耗，而且会导致高功耗和发热量大等问题。 Tegra 3中的5颗核心使用了上述两种硅工艺，加上架构上的优化，就即能实现高性能优化，又能实现低功耗优化。实现过程全部通过vSMP技术智能调节，由英伟达的动态电压与频率扩展以及CPU热插拔管理软件实现，不需要对操作系统进行专门的改动。 Tegra 3的协核心拥有和主核心同样的Cortex A9架构，由于它利用低功耗工艺技术制造，所以它的功耗要比采用高速工艺技术制造的主核心要低。在Tegra 3处理器上测得的性能功耗比显示，协核心在500MHz以下工作时可实现高于主核心的每瓦特性能，因此协核心的最高频率不高于500MHz。
通过结合使用高性能主核心以及低功耗协核心，可变对称多重处理技术不仅可以在活动待机状态下实现超低功耗，而且能够根据情况为这些需要高性能支持的移动应用提供峰值四核性能。二者配合工作示意图如下。
前面说到了如何切换都是由系统自己决定的，但如果自主切换时间过长而影响应用程序的载入速度使得用户体验下降就得不偿失了。为此，英伟达采用先进的电路以及逻辑单元来实现高速切换。内部模拟显示，总切换时间低于2毫秒，这种延迟用户是觉察不到的，而且，这2毫秒包括芯片内部切换核心的时间以及稳定当前工作核心的电压轨所用的时间。 说了这么多低功耗的事儿，到底能低到哪个水准，我们来看下面的内容。 下面第一张图是Tegra 3对比Tegra 2，可以看出，在所有场合下Tegra 3都能实现更低的功耗。(注：LP0是两种英伟达图睿设备各自的最低功耗状态。)
不仅与自家产品相比优势明显，和竞品之间的对比Tegra 3也是完胜。
与双核竞品对比，Tegra 3在与对手达到相同性能状态时，功耗只有对手的一半甚至更低；而在消耗同样的功率（甚至更低时），Tegra 3的性能将是竞争对手的两倍之多。
游戏表现更加出色 本页我们将着重了解一下Tegra 3在游戏方面的改善。众所周知，英伟达在图形处理方面造诣很高，近些年与AMD在桌面市场一直难分伯仲，而在移动领域方面，Tegra家族内建Geforce GPU的模式在之前已经取得了不错的口碑以及成绩，如今Tegra 3更是有过之而无不及。相比Tegra 2，Tegra 3的GPU核心数量从8个提升到12个，性能达到了Tegra 2的3倍左右。此外，Tegra 3还将支持3D技术。
3倍到底是个什么概念？我们用实际例子展现新型GPU带来的变化。如下面两张图所示，倘若使用搭载Tegra 3处理器的产品进行游戏娱乐，游戏中的水波纹、物理特效、阴影效果都会更加突出、明显，用户会身处一个更加逼真的使用环境中。
从另一个大家熟悉的游戏帧数方面来对比，Tegra 3的优势同样十分明显。
游戏体验越来越出色，随之而来需要下载的内容肯定也是与日俱增，过大的下载量肯定会让很多潜在用户选择放弃。为此，Tegra 3提供实时动态纹理生成技术，该技术允许游戏开发者编写游戏代码，以使游戏中所需的纹理根据游戏的情节和状态实时创建。由于是即时生成纹理的，因此不必在购买时提供。通过这项技术，游戏开发者可以将游戏文件的大小减小几个数量级。这个实时动态纹理生成对性能要求非常高，要求具备多核CPU的性能，这一点，Tegra 3的四核优势就不用多说了。
基于四核CPU移动设备的推出，或许会成为移动游戏的一个拐点，更加逼真的体验效果将会树立移动游戏体验的新标竿，而这一切新标竿都由Tegra 3设定。 PConline评测室总结
Tegra 2引领了移动双核时代，同门师兄弟Tegra 3的问世标志着四核时代的来临，所谓的Tegra 2+Android 3.x平板组合也将注定被取代，不管是Tegra 3+Android 4.0还是Tegra 3+Windows 8，都将重新定义平板电脑。华硕已经第一个跟进，EeePad Transformer Prime拿下全球首款四核平板的称号，有消息称，联想、宏碁、HTC等也都将在不久的将来推出自己的四核产品。 Tegra 3实现了性能升功耗降的并存，在这方面已经再一次领先竞争对手。而在更重要的应用环节，英伟达也逐步建立起了属于自己的Tegra Zone，官方称现如今已有15款Tegra 3专属游戏在研发中，到今年年底Tegra Zone将拥有40余款的Tegra专属游戏。
之前已经有太多的产品号称iPad杀手，但均是雷声大雨点小，我们倒不是希望一定要打倒iPad，只是希望能有更多更优秀的产品出现，性能优，续航长，应用多，最好价格也亲民。移动产品已经进入四核时代，平板市场会迎来新的春天吗？ |
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正在阅读：开启移动四核时代 NVIDIA Tegra 3解析开启移动四核时代 NVIDIA Tegra 3解析
2011-11-16 00:20
出处：PConline原创
责任编辑：youfeilong
