双核先锋Nvidia的崛起——手机处理器系列(五)

　　继双核Tegra 2系列之后，NVIDIA继续保持了业界领先的更新速度，开始专注于代号为KAL-EL的四核处理器芯片的研发工作，并于2011年11月9日率先推出了新一代基于ARM核心架构的处理器Tegra 3，这也是全球首款移动终端平台四核处理器芯片。

　　全球首款四核手机处理器芯片-NVIDIA Tegra 3

　　与Tegra 2一样，Tegra 3仍然采用台积电40nm工艺制程，四核心最高主频为1.4GHz，单核最高主频1.5GHz。根据NVIDIA官方的介绍，Tegra 3的CPU性能最高可达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立体显示，同时理论功耗值比双核的Tegra 2更低，下面就带大家详细了解这款处理器。

　　性能相比Tegra 2提升5倍

　　独有4+1多核架构管理模式

　　为了有效地解决多核运算所带来的功耗问题，NVIDIA首创了vSMP（可变对称多处理）多核架构管理模式，并且申请了专利技术。虽然Tegra 3名为四核处理器，实际上却包含了5个处理器核心，这5个CPU核心在内部结构上完全一致，均为Cortex-A9架构，除了四个采用高性能制程的主核心之外（每个主核心可根据工作负载独立而自动地开启或关闭），还有一个专为低功耗节电而设计的核心，它的主频被设定为最高500MHz，也被称为伴核（Companion Core）。

　　vSMP多核管理模式详解

　　vSMP技术可允许Tegra 3针对不同的使用情况，采取不同的处理器核心解决方案，比如手机在待机、接打电话以及收发邮件等低负载情况下，四个主核心就会保持关闭状态，而仅使用低频率的伴核。

　　vSMP技术能提升整体性能和降低功耗

　　而在玩普通游戏、浏览网页加载Flash内容等情况下使用单核或者双核，只有在运行大型3D游戏、高清视频播放等操作时才会四核满负载运行，这种灵活可变的多核心调动机制很大程度上，就能降低芯片整体的功耗，从而让手机获得更长的续航能力。

　　需要注意的是，伴核是不能与四个主核心同时工作的，为了保证Tegra 3的高效率以及伴核与主核心之间的高速切换，在缓存、Android系统优化方面Tegra 3也有特别之处。在缓存上，主核心和伴核共享1MB的二级缓存，缓存间返回数据速度在纳秒级别，而多核心高速切换的时间间隔可小于2毫秒。

　　伴核最高主频设定为500MHz

　　在Android系统下，虽然系统可以允许多个核心在不同频率下运行，但系统假设每个核心的运算能力是完全一致的，它会依次来分配计划任务，此时显然多核心工作是不够高效的。而NVIDIA表示，vSMP将一直保持被激活的核心工作在同步系统频率上，以此方式为Android系统优化，从而达到更高的效率。

　　与高通以及TI等对手的产品对比

　　相比之下Tegra 3功耗控制方面表现很出色

　　通过vSMP技术，Tegra 3很好地解决了多核处理器在高性能和低功耗之间的平衡问题，在执行同样功能操作时，Tegra 3相比前代Tegra 2在功耗控制上具有明显的优势。而来自一份《Coremark》的测试软件的结果则显示，若达到目前主流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，但功耗却比现在主流双核心产品低20%。

　　伴核的引入能很大程度降低功耗

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　　12核心GPU图形处理优势突出

　　而在图形处理方面，依旧集成了超低功耗设计的GeForce GPU，相比上代产品，GPU的核心处理单元增加到12个，内存宽带相比Tegra 2提升三倍，图形输出方面支持HDIM 1.4a规范，除了完全胜任1080P High Profile 40Mbps高清播放之外，还支持3D视频的播放、输出以及2D转3D功能。同时，加强的GPU还将带来更好的实时光影效果、动态模糊效果、以及物理引擎运算效果。

　　Tegra 3芯片的优势一览

　　此外，Tegra 3在成像以及显示方面也有重大提升，最高支持3200像素的主摄像头以及500万像素副摄像头，拥有全新的300M像素/s的图形处理单元。而在存储器方面，支持DDR3-L 1500LPDDR2-1066规范的内存接口，容量最高可达2GB。

　　Tegra 3内置全新12核心的GPU

　　四核Tegra 3的游戏性能表现比Tegra 2提升很大

　　Windows 8的普及或将成新的增长点

　　值得一提的是，Tegra 3四核处理器将同时支持Windows 8以及Android两大移动系统平台。对此，英伟达施澄秋认为，尽管目前Windows 8平台还未得到普及推广，但这毕竟也是今后移动终端市场不可忽视的又一大新兴平台，随着Windwos 8的普及势必会在一定程度上给Tegra 3提供良好的发展契机，事实上Tegra3已经成为Windows 8的ARM版的推荐设计平台之一。

　　四核Tegra 3与同期产品相比整体性能优势明显

　　总体而言，凭借vSMP等多项独家专利技术，Tegra 3处理器芯片在性能上的表现是值得肯定的，这一点从搭载Tegra 3的HTC One X（网购最低价 3160.0元）上所展现的强大拍照功能就可见一斑，NVIDIA方面也非常看好Tegra 3接下来的市场表现。

　　全球首款搭载Tegra 3的四核智能手机-HTC One X

　　但NVIDIA竞争对手的实力同样不容小觑，虽然目前仅有三星以及华为推出了其针对手机产品的四核处理器，但是高通以及TI等对手也将在后续推出同等级别的产品，并与NVIDIA Tegra 3系列展开直接竞争。

　　这其中，高通日前就已经正式发布了其最新的Snapdragon S4系列产品，其MSM8960双核处理器不仅基于近似于Cortex-A15内核的Krait核心架构研发，而且还采用业界最先进的28nm工艺制程。

　　搭载四核Tegra 3的手机续航能力有待验证

　　理论上来说，针对手机终端的高通S4双核处理器，在综合性能方面会稍逊于Tegra 3，但更先进的架构和制程工艺将使得功耗控制上则比Tegra 3更具优势，同时高通处理器所具有的高集成度特性以及LTE专利技术优势也是NVIDIA的软肋。

　　不过，NVIDIA已然意识到Tegra 3所存在的这些问题，在确定与瑞萨电子（前NEC半导体部门）和GCT半导体合作之后，NVIDIA CEO黄仁勋此前就表示Tegra 3芯片将在今年内支持LTE，我们也寄希望于支持LTE的改进版Tegra 3芯片能够尽快量产上市，这样无论对于终端厂商或是消费者而言都将有积极的正面影响。
小结

　　从Tegra一代的初次