獨(dú)家5核心設(shè)計(jì)!Tegra3規(guī)格性能全解析

    泡泡網(wǎng)顯卡頻道11月9日 今年是平板電腦市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的一年，原本相對(duì)傳統(tǒng)的筆記本、顯示器甚至是板卡廠商幾乎大部分都加入了平板陣營(yíng)，可見(jiàn)平板電腦在今年的魅力。平板電腦在很多時(shí)候需要較強(qiáng)的處理能力，尤其是iPad的發(fā)展，讓眾多廠商了解到平板電腦必須有更好的處理器才能好玩，所以對(duì)于平板電腦來(lái)說(shuō)也同樣需要一顆“良芯”。

    當(dāng)2009年NVIDIA推出Tegra平臺(tái)的時(shí)候并沒(méi)有引起過(guò)多注意。當(dāng)年的Tegra平臺(tái)雖然普遍被業(yè)內(nèi)人士看好，不過(guò)對(duì)于通信市場(chǎng)來(lái)說(shuō)還是太過(guò)于生澀，后來(lái)當(dāng)Tegra2平臺(tái)出現(xiàn)的時(shí)候NVIDIA已經(jīng)開(kāi)始在全球部署GPU戰(zhàn)略，而這一次終于引起了國(guó)際廠商的興趣。

    憑借全新的設(shè)計(jì)理念，NVIDIA的Tegra2在今年年初的CES上可謂是出盡了風(fēng)頭。各廠商所推出的基于Tegra2的各種移動(dòng)便攜設(shè)備，也成為人們所關(guān)注的焦點(diǎn)。今天第三代采用了全新設(shè)計(jì)架構(gòu)的Tegra產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)布，該產(chǎn)品究竟加入了哪些突破性技術(shù)呢？性能和功耗又將如何呢？下面小編就為大家詳細(xì)介紹。

    NVIDIA Tegra系列產(chǎn)品的發(fā)布日期一般都是每年出一款新品，前兩代Tegra 都是在CES消費(fèi)電子展上發(fā)布。在今年的CES上NVIDIA只是和大量合作伙伴展出了大量采用Tegra2核心的設(shè)備，并沒(méi)有提Tegra3的事兒，著實(shí)讓大家吊足了胃口。終于等到今年的臺(tái)北電腦展，黃仁勛才首次對(duì)媒體演示Tegra3的工程樣品。

    Tegra3單核最高主頻可達(dá)到1.4GHz，多核主頻為1.3GHz。Tegra3是首款采用vSMP可變對(duì)稱多重處理專利技術(shù)的移動(dòng)SoC設(shè)備，該技術(shù)不僅可以最大限度降低活動(dòng)待機(jī)狀態(tài)下的功耗，而且還能夠根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)最強(qiáng)勁的四核性能。除了四個(gè)主要的Cortex A9高性能CPU核心以外，還擁有第五個(gè)低功耗、低漏電Cortex A9 CPU核心。它叫做CPU“協(xié)”核心，經(jīng)過(guò)了專門的優(yōu)化，可最大限度降低活動(dòng)待機(jī)狀態(tài)下的功耗，處理這些不那么耗資源的處理任務(wù)。

    Tegra3還包含其它的vSMP專利技術(shù)，這些技術(shù)可根據(jù)應(yīng)用程序以及操作系統(tǒng)的要求，智能地管理主核心以及協(xié)核心之間的工作負(fù)荷調(diào)度。這種管理由NVIDIA的動(dòng)態(tài)電壓與頻率擴(kuò)展（DVFS）以及CPU熱插拔管理軟件實(shí)現(xiàn)，不需要對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行專門的改動(dòng)。

    協(xié)核心是利用低功耗工藝技術(shù)設(shè)計(jì)而成的，然而卻擁有同主核心相同的內(nèi)部架構(gòu)。因?yàn)樗抢玫凸墓に嚰夹g(shù)制造的，以低性能模式運(yùn)行，所以它的功耗低于這些采用高速工藝技術(shù)制造的主CPU核心。在Tegra3處理器上測(cè)得的性能功耗比顯示，協(xié)核心在500MHz以下工作時(shí)可實(shí)現(xiàn)高于主核心的每瓦特性能。因此協(xié)核心的最高工作頻率不高于500MHz。

    與協(xié)核心不同，CPU主核心需要以極高的頻率運(yùn)行才能實(shí)現(xiàn)高性能。因此它們是利用高速工藝技術(shù)制造而成的，這種工藝技術(shù)讓主核心能夠在較低的工作電壓下將工作頻率提升至極高的水平，因此主核心能夠在不大幅增加動(dòng)態(tài)功耗的情況下實(shí)現(xiàn)高性能。

    vSMP技術(shù)通過(guò)利用協(xié)核心最大限度降低活動(dòng)待機(jī)狀態(tài)下的漏電功耗，同時(shí)利用四個(gè)主核心最大限度降低峰值工作頻率下的動(dòng)態(tài)功耗，從而可大幅降低整體功耗。根據(jù)使用場(chǎng)合，vSMP技術(shù)能夠動(dòng)態(tài)地啟用和關(guān)閉CPU核心，從而在盡可能低的功耗下實(shí)現(xiàn)想要的性能。

    人們有一個(gè)常見(jiàn)的誤區(qū)，認(rèn)為多核CPU比單核CPU功耗更高，而且會(huì)大幅縮短電池續(xù)航時(shí)間。相反，由于可變對(duì)稱多重處理，Tegra3中的四個(gè)主核心CPU架構(gòu)更加節(jié)能，而且其性能功耗比高于競(jìng)爭(zhēng)的單核以及雙核處理器。

    為了滿足多任務(wù)處理環(huán)境中的峰值性能需求，單核CPU不僅要在高于多核CPU的時(shí)鐘頻率和電壓下運(yùn)行，而且完成指定任務(wù)需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。多核CPU能夠利用對(duì)稱多重處理以及將工作負(fù)荷分配給多個(gè)CPU核心的辦法。由于工作負(fù)荷被多個(gè)核心分擔(dān)，因此在完成一個(gè)多線程任務(wù)或者多個(gè)任務(wù)時(shí)，每一個(gè)CPU核心均能夠在更低的頻率和電壓下運(yùn)行。而且，由于工作頻率和電壓更低，因此每個(gè)核心的功耗均遠(yuǎn)低于單核CPU，而性能功耗比則遠(yuǎn)高于單核CPU。

    在基于四核CPU的系統(tǒng)上，操作系統(tǒng)將能夠在四個(gè)CPU核心之間分配諸多網(wǎng)頁(yè)腳本，從而讓含有大量JavaScript的網(wǎng)頁(yè)執(zhí)行速度大幅提升。Moonbat是一款基于Web的JavaScript基準(zhǔn)測(cè)試程序，該程序的測(cè)試結(jié)果顯示，與基于雙核CPU的移動(dòng)處理器相比，四核CPU幾乎可實(shí)現(xiàn)50%的網(wǎng)絡(luò)瀏覽性能提升。

    多核處理器的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是能夠?yàn)楦咭髴?yīng)用以及使用場(chǎng)合提供更強(qiáng)的性能。基于四核CPU的Tegra3不僅能夠?yàn)閼?yīng)用提供更高的性能，而且還讓開(kāi)發(fā)者能夠打造出前所未有、更加引人入勝的移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用程序。

    Coremark是一款流行的移動(dòng)CPU基準(zhǔn)測(cè)試程序，該程序的測(cè)試結(jié)果充分體現(xiàn)了運(yùn)行多媒體應(yīng)用時(shí)的性能情況，這些應(yīng)用極耗CPU資源。Coremark顯示四核CPU的性能幾乎是雙核CPU移動(dòng)處理器的2倍、幾乎是單核CPU的4倍。

    媒體應(yīng)用的并行機(jī)制十分顯著，例如圖像處理、音頻/視頻轉(zhuǎn)碼以及文件壓縮等等。這些應(yīng)用可以利用對(duì)稱多重處理以及多核CPU。由于大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備均包含一個(gè)或多個(gè)攝像頭，因此圖像處理在移動(dòng)設(shè)備上已經(jīng)成為一種常見(jiàn)的應(yīng)用。

    Photaf 3D Panorama就是一款評(píng)價(jià)很高的Android應(yīng)用程序，該程序讓用戶能夠自動(dòng)拍攝3D全景照片并將捕捉到的圖像拼接起來(lái)以備即時(shí)查看。在檢測(cè)邊緣以及拼接圖像的過(guò)程中會(huì)涉及大量圖像處理，性能測(cè)試結(jié)果顯示，Tegra3在處理和顯示所捕捉的全景圖像方面幾乎比雙核CPU移動(dòng)設(shè)備快2倍。 

    Linpack是一款為人們廣泛使用的CPU基準(zhǔn)測(cè)試程序，當(dāng)處理器運(yùn)行媒體處理等極耗CPU資源的任務(wù)時(shí)，該程序可以很好地測(cè)量處理器性能。多線程Linpack基準(zhǔn)測(cè)試程序的測(cè)試結(jié)果顯示，Tegra3的性能幾乎比同等雙核處理器高出60%。專為四核處理器而優(yōu)化的實(shí)際應(yīng)用程序在四核處理器上能夠?qū)崿F(xiàn)更大的性能提升。 

    媒體轉(zhuǎn)碼是另一個(gè)得益于多重處理的使用場(chǎng)合。移動(dòng)用戶通常利用其手機(jī)來(lái)捕捉和編輯音頻以及視頻文件，之后再與友人分享以及在社交網(wǎng)絡(luò)上分享這些內(nèi)容。

    Handbrake是一款流行的視頻轉(zhuǎn)碼應(yīng)用程序，與雙核CPU系統(tǒng)相比，該程序在四核CPU系統(tǒng)上可大幅提升轉(zhuǎn)碼速度。在運(yùn)行Handbrake視頻轉(zhuǎn)碼任務(wù)時(shí)，四核CPU的性能幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)60%的性能提升。 

    當(dāng)今的大多數(shù)游戲引擎均支持多線程，例如Unreal3.0、Id Tech 5以及Frostbite等等，而且游戲引擎正越來(lái)越多地移植到任務(wù)處理模型上來(lái)，在這種模型中，單個(gè)工作的“尺寸”得到了縮減，而線程的數(shù)量則實(shí)現(xiàn)了增加。這些線程用于諸多任務(wù)，例如音頻、碰撞檢測(cè)、人工智能、用戶輸入處理、游戲策略以及網(wǎng)絡(luò)通信等等。所有現(xiàn)代游戲平臺(tái)均支持多線程，而未來(lái)的平臺(tái)將繼續(xù)這一趨勢(shì)。

    由于四核處理器能夠?qū)崿F(xiàn)更高的性能，因此移動(dòng)游戲現(xiàn)在可以具備先進(jìn)的游戲特性，例如實(shí)時(shí)物理效果以及實(shí)時(shí)紋理生成。如此一來(lái)，移動(dòng)游戲的圖像質(zhì)量便得到了大幅提升、玩家也能夠獲得更加逼真的游戲體驗(yàn)。

● 實(shí)時(shí)物理效果增進(jìn)逼真度

    當(dāng)物理世界的碰撞、風(fēng)、水、重力、運(yùn)動(dòng)等元素運(yùn)用在虛擬游戲世界中時(shí)，我們自然希望這些元素的表現(xiàn)與在物理世界中如出一轍。這些基于游戲中玩家行為以及現(xiàn)實(shí)世界規(guī)律的效果，進(jìn)一步提高了游戲的逼真度，使得游戲更加身臨其境和引人入勝。

    在Tegra3上，動(dòng)態(tài)照明、物理效果、人工智能的處理任務(wù)以及其它與游戲相關(guān)的CPU處理通過(guò)四個(gè)核進(jìn)行共享。通過(guò)這種負(fù)載共享，沒(méi)有哪一個(gè)核會(huì)過(guò)載，并且處理器仍有額外的處理空間用來(lái)處理后臺(tái)任務(wù)，絲毫不會(huì)影響到用戶體驗(yàn)。

● 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)紋理生成

    移動(dòng)游戲的復(fù)雜性和視覺(jué)上的豐富程度在不斷增加，同時(shí)可下載游戲內(nèi)容的文件大小相應(yīng)劇增。 游戲文件往往太大，下載游戲的時(shí)間超過(guò)十五分鐘，導(dǎo)致用戶購(gòu)買游戲后如果不喜歡該款游戲?qū)⒁笸丝睢＿@不僅讓買家感到失望，也致使買家失去購(gòu)買需要下載大文件的高級(jí)游戲的動(dòng)力。

    實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)紋理生成技術(shù)允許游戲開(kāi)發(fā)者編寫游戲代碼，以使游戲中所需的紋理根據(jù)游戲的情節(jié)和狀態(tài)實(shí)時(shí)創(chuàng)建。由于是即時(shí)生成紋理的，因此不必在購(gòu)買時(shí)提供。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，游戲開(kāi)發(fā)者可以將游戲文件的大小減小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

    動(dòng)態(tài)文理生成的另一個(gè)關(guān)鍵好處在于可以通過(guò)對(duì)游戲編碼，使游戲中的環(huán)境根據(jù)玩家的輸入和自定義相應(yīng)改變。例如，可以為玩家提供改變游戲中的天氣的選項(xiàng)，根據(jù)選擇的天氣情況動(dòng)態(tài)生成影響場(chǎng)景的相應(yīng)紋理。這種技術(shù)能提供高度互動(dòng)的游戲體驗(yàn)，而且不會(huì)明顯增加游戲文件大小或編碼復(fù)雜度。

    實(shí)時(shí)生成這種大型紋理集要求具備強(qiáng)大的CPU處理能力，這是單核和雙核移動(dòng)處理器所無(wú)法提供的。在雙核移動(dòng)處理器上生成實(shí)時(shí)紋理將使兩個(gè)處理核過(guò)載，導(dǎo)致游戲體驗(yàn)欠佳。而四核移動(dòng)處理器不僅能輕松處理這個(gè)任務(wù)，而且能提供足夠的空間來(lái)在后臺(tái)處理其它任務(wù)。

    NVIDIA在每次發(fā)布新顯卡時(shí)都會(huì)公布一些美輪美奐的演示DEMO。后來(lái)NVIDIA將這一良好的傳統(tǒng)延續(xù)到了移動(dòng)計(jì)算產(chǎn)品線上來(lái)了。在今年的ComputeX展會(huì)上，NVIDIA就提前展出了下一代的Tegra3產(chǎn)品，而且為Tegra3量身打造了多款非常震撼的3D演示以及游戲，下面讓我們回顧一下。

    第一款是純技術(shù)型演示Demo，風(fēng)格與當(dāng)年GeForce 4/FX時(shí)代的Demo比較接近，但被加入了最新潮的PhysX技術(shù)。靚麗的光影效果搭配逼真的物理交互動(dòng)作，畫(huà)面完全可媲美桌面3D游戲，讓人嘆為觀止！

    小球與背景華麗的HDR光照效果和陰影投射、布料的物理加速以及和小球碰撞時(shí)的交互是最大的看點(diǎn)。另外注意左下角的CPU占用率，Tegra3的四顆核心幾乎全部滿載，這個(gè)演示Demo將Tegra3的性能全部發(fā)揮出來(lái)了。

    第二個(gè)演示游戲前幾天我們已經(jīng)報(bào)道過(guò)了，就是PC上的DX11大作《失落星球2》，目前已經(jīng)有開(kāi)發(fā)中的Android版本了，由于畫(huà)面精美對(duì)配置要求很高，只有Tegra3才能跑得動(dòng)。雖說(shuō)這款游戲是卡普空的作品，但幾乎可以說(shuō)是為NVIDIA Tegra3量身定做的：

    玩過(guò)PC版《失落星球2》的朋友應(yīng)該很熟悉了，這段畫(huà)面正是該游戲的片頭動(dòng)畫(huà)，為實(shí)時(shí)演算的3D畫(huà)面。我們知道PC版是DX11引擎，而Tegra3版本則采用了OpenGL引擎渲染，其畫(huà)面除了分辨率較小意外，和PC版很難看出來(lái)有什么區(qū)別了。

    第三個(gè)演示Demo就沒(méi)有必要特別說(shuō)明了，暴力型純物理效果展示，不停的推倒各種墻，展示出真實(shí)世界中摧毀交互效果：

    據(jù)了解，Tegra3并不支持GPU物理加速，其物理效果完全是由四顆ARM CPU核心算出來(lái)的。因?yàn)樵谕嬗螒虻臅r(shí)候CPU基本空閑，讓CPU做物理加速可以最大化性能表現(xiàn)。

    最后一款演示Demo更加神奇，相信發(fā)燒游戲玩家看起來(lái)也更親切，先看圖吧：

    這不就是PC上第一款DX11 Benchmark——Heaven（天堂）嗎？這款演示Demo大量使用了Tessellation（曲面細(xì)分）技術(shù)，是AMD和NVIDIA教科書(shū)式的DX11演示。作為Tegra3的演示Demo，這款“山寨版天堂”演示的畫(huà)面也是相當(dāng)精美，但是NVIDIA也并未透露更多的細(xì)節(jié)。

    早在多年以前，桌面CPU就已經(jīng)開(kāi)始從單核CPU架構(gòu)向雙核和四核架構(gòu)轉(zhuǎn)變。但直至幾年前，廣大用戶才開(kāi)始領(lǐng)會(huì)到多核CPU真正的好處。這是因?yàn)槌嗽诙鄠€(gè)核上執(zhí)行多種不同應(yīng)用程序的多任務(wù)之外，能夠運(yùn)用多核CPU的真正多線程瀏覽器和應(yīng)用程序是在推出多核CPU之后幾年才實(shí)現(xiàn)的。今天的桌面PC正在見(jiàn)證著多核CPU帶來(lái)的諸多益處。

    而在移動(dòng)領(lǐng)域，從單核CPU向多核CPU的過(guò)度將更快，這是因?yàn)橐苿?dòng)軟件系統(tǒng)是在桌面領(lǐng)域的既有成果之上進(jìn)化來(lái)支持多核移動(dòng)CPU的。廣為使用的移動(dòng)軟件已提供對(duì)多任務(wù)和多線程的支持。

    由于移動(dòng)游戲發(fā)展迅猛，開(kāi)發(fā)者正將受歡迎的PC和游戲機(jī)游戲引擎移植到移動(dòng)環(huán)境。這些游戲引擎最初是針對(duì)多核桌面PC而開(kāi)發(fā)的，因此也將在移動(dòng)處理器中利用多核CPU，為移動(dòng)游戲玩家?guī)?lái)立竿見(jiàn)影的好處。四核CPU為游戲開(kāi)發(fā)者提供了強(qiáng)大的處理能力，將使開(kāi)發(fā)者具備高級(jí)的物理效果、人工智能、碰撞檢測(cè)/避免、虛擬紋理、更好的聯(lián)網(wǎng)游戲等。■<