独家5核心设计!Tegra3规格性能全解析

    泡泡网显卡频道11月9日 今年是平板电脑市场蓬勃发展的一年，原本相对传统的笔记本、显示器甚至是板卡厂商几乎大部分都加入了平板阵营，可见平板电脑在今年的魅力。平板电脑在很多时候需要较强的处理能力，尤其是iPad的发展，让众多厂商了解到平板电脑必须有更好的处理器才能好玩，所以对于平板电脑来说也同样需要一颗“良芯”。

    当2009年NVIDIA推出Tegra平台的时候并没有引起过多注意。当年的Tegra平台虽然普遍被业内人士看好，不过对于通信市场来说还是太过于生涩，后来当Tegra2平台出现的时候NVIDIA已经开始在全球部署GPU战略，而这一次终于引起了国际厂商的兴趣。

    凭借全新的设计理念，NVIDIA的Tegra2在今年年初的CES上可谓是出尽了风头。各厂商所推出的基于Tegra2的各种移动便携设备，也成为人们所关注的焦点。今天第三代采用了全新设计架构的Tegra产品已经发布，该产品究竟加入了哪些突破性技术呢？性能和功耗又将如何呢？下面小编就为大家详细介绍。

    NVIDIA Tegra系列产品的发布日期一般都是每年出一款新品，前两代Tegra 都是在CES消费电子展上发布。在今年的CES上NVIDIA只是和大量合作伙伴展出了大量采用Tegra2核心的设备，并没有提Tegra3的事儿，着实让大家吊足了胃口。终于等到今年的台北电脑展，黄仁勋才首次对媒体演示Tegra3的工程样品。

    Tegra3单核最高主频可达到1.4GHz，多核主频为1.3GHz。Tegra3是首款采用vSMP可变对称多重处理专利技术的移动SoC设备，该技术不仅可以最大限度降低活动待机状态下的功耗，而且还能够根据需要实现最强劲的四核性能。除了四个主要的Cortex A9高性能CPU核心以外，还拥有第五个低功耗、低漏电Cortex A9 CPU核心。它叫做CPU“协”核心，经过了专门的优化，可最大限度降低活动待机状态下的功耗，处理这些不那么耗资源的处理任务。

    Tegra3还包含其它的vSMP专利技术，这些技术可根据应用程序以及操作系统的要求，智能地管理主核心以及协核心之间的工作负荷调度。这种管理由NVIDIA的动态电压与频率扩展（DVFS）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。

    协核心是利用低功耗工艺技术设计而成的，然而却拥有同主核心相同的内部架构。因为它是利用低功耗工艺技术制造的，以低性能模式运行，所以它的功耗低于这些采用高速工艺技术制造的主CPU核心。在Tegra3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。因此协核心的最高工作频率不高于500MHz。

    与协核心不同，CPU主核心需要以极高的频率运行才能实现高性能。因此它们是利用高速工艺技术制造而成的，这种工艺技术让主核心能够在较低的工作电压下将工作频率提升至极高的水平，因此主核心能够在不大幅增加动态功耗的情况下实现高性能。

    vSMP技术通过利用协核心最大限度降低活动待机状态下的漏电功耗，同时利用四个主核心最大限度降低峰值工作频率下的动态功耗，从而可大幅降低整体功耗。根据使用场合，vSMP技术能够动态地启用和关闭CPU核心，从而在尽可能低的功耗下实现想要的性能。

    人们有一个常见的误区，认为多核CPU比单核CPU功耗更高，而且会大幅缩短电池续航时间。相反，由于可变对称多重处理，Tegra3中的四个主核心CPU架构更加节能，而且其性能功耗比高于竞争的单核以及双核处理器。

    为了满足多任务处理环境中的峰值性能需求，单核CPU不仅要在高于多核CPU的时钟频率和电压下运行，而且完成指定任务需要花费更长的时间。多核CPU能够利用对称多重处理以及将工作负荷分配给多个CPU核心的办法。由于工作负荷被多个核心分担，因此在完成一个多线程任务或者多个任务时，每一个CPU核心均能够在更低的频率和电压下运行。而且，由于工作频率和电压更低，因此每个核心的功耗均远低于单核CPU，而性能功耗比则远高于单核CPU。

    在基于四核CPU的系统上，操作系统将能够在四个CPU核心之间分配诸多网页脚本，从而让含有大量JavaScript的网页执行速度大幅提升。Moonbat是一款基于Web的JavaScript基准测试程序，该程序的测试结果显示，与基于双核CPU的移动处理器相比，四核CPU几乎可实现50%的网络浏览性能提升。

    多核处理器的一个重要优势是能够为高要求应用以及使用场合提供更强的性能。基于四核CPU的Tegra3不仅能够为应用提供更高的性能，而且还让开发者能够打造出前所未有、更加引人入胜的移动设备应用程序。

    Coremark是一款流行的移动CPU基准测试程序，该程序的测试结果充分体现了运行多媒体应用时的性能情况，这些应用极耗CPU资源。Coremark显示四核CPU的性能几乎是双核CPU移动处理器的2倍、几乎是单核CPU的4倍。

    媒体应用的并行机制十分显著，例如图像处理、音频/视频转码以及文件压缩等等。这些应用可以利用对称多重处理以及多核CPU。由于大多数移动设备均包含一个或多个摄像头，因此图像处理在移动设备上已经成为一种常见的应用。

    Photaf 3D Panorama就是一款评价很高的Android应用程序，该程序让用户能够自动拍摄3D全景照片并将捕捉到的图像拼接起来以备即时查看。在检测边缘以及拼接图像的过程中会涉及大量图像处理，性能测试结果显示，Tegra3在处理和显示所捕捉的全景图像方面几乎比双核CPU移动设备快2倍。 

    Linpack是一款为人们广泛使用的CPU基准测试程序，当处理器运行媒体处理等极耗CPU资源的任务时，该程序可以很好地测量处理器性能。多线程Linpack基准测试程序的测试结果显示，Tegra3的性能几乎比同等双核处理器高出60%。专为四核处理器而优化的实际应用程序在四核处理器上能够实现更大的性能提升。 

    媒体转码是另一个得益于多重处理的使用场合。移动用户通常利用其手机来捕捉和编辑音频以及视频文件，之后再与友人分享以及在社交网络上分享这些内容。

    Handbrake是一款流行的视频转码应用程序，与双核CPU系统相比，该程序在四核CPU系统上可大幅提升转码速度。在运行Handbrake视频转码任务时，四核CPU的性能几乎能够实现60%的性能提升。 

    当今的大多数游戏引擎均支持多线程，例如Unreal3.0、Id Tech 5以及Frostbite等等，而且游戏引擎正越来越多地移植到任务处理模型上来，在这种模型中，单个工作的“尺寸”得到了缩减，而线程的数量则实现了增加。这些线程用于诸多任务，例如音频、碰撞检测、人工智能、用户输入处理、游戏策略以及网络通信等等。所有现代游戏平台均支持多线程，而未来的平台将继续这一趋势。

    由于四核处理器能够实现更高的性能，因此移动游戏现在可以具备先进的游戏特性，例如实时物理效果以及实时纹理生成。如此一来，移动游戏的图像质量便得到了大幅提升、玩家也能够获得更加逼真的游戏体验。

● 实时物理效果增进逼真度

    当物理世界的碰撞、风、水、重力、运动等元素运用在虚拟游戏世界中时，我们自然希望这些元素的表现与在物理世界中如出一辙。这些基于游戏中玩家行为以及现实世界规律的效果，进一步提高了游戏的逼真度，使得游戏更加身临其境和引人入胜。

    在Tegra3上，动态照明、物理效果、人工智能的处理任务以及其它与游戏相关的CPU处理通过四个核进行共享。通过这种负载共享，没有哪一个核会过载，并且处理器仍有额外的处理空间用来处理后台任务，丝毫不会影响到用户体验。

● 实时动态纹理生成

    移动游戏的复杂性和视觉上的丰富程度在不断增加，同时可下载游戏内容的文件大小相应剧增。 游戏文件往往太大，下载游戏的时间超过十五分钟，导致用户购买游戏后如果不喜欢该款游戏将要求退款。这不仅让买家感到失望，也致使买家失去购买需要下载大文件的高级游戏的动力。

    实时动态纹理生成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。

    动态文理生成的另一个关键好处在于可以通过对游戏编码，使游戏中的环境根据玩家的输入和自定义相应改变。例如，可以为玩家提供改变游戏中的天气的选项，根据选择的天气情况动态生成影响场景的相应纹理。这种技术能提供高度互动的游戏体验，而且不会明显增加游戏文件大小或编码复杂度。

    实时生成这种大型纹理集要求具备强大的CPU处理能力，这是单核和双核移动处理器所无法提供的。在双核移动处理器上生成实时纹理将使两个处理核过载，导致游戏体验欠佳。而四核移动处理器不仅能轻松处理这个任务，而且能提供足够的空间来在后台处理其它任务。

    NVIDIA在每次发布新显卡时都会公布一些美轮美奂的演示DEMO。后来NVIDIA将这一良好的传统延续到了移动计算产品线上来了。在今年的ComputeX展会上，NVIDIA就提前展出了下一代的Tegra3产品，而且为Tegra3量身打造了多款非常震撼的3D演示以及游戏，下面让我们回顾一下。

    第一款是纯技术型演示Demo，风格与当年GeForce 4/FX时代的Demo比较接近，但被加入了最新潮的PhysX技术。靓丽的光影效果搭配逼真的物理交互动作，画面完全可媲美桌面3D游戏，让人叹为观止！

    小球与背景华丽的HDR光照效果和阴影投射、布料的物理加速以及和小球碰撞时的交互是最大的看点。另外注意左下角的CPU占用率，Tegra3的四颗核心几乎全部满载，这个演示Demo将Tegra3的性能全部发挥出来了。

    第二个演示游戏前几天我们已经报道过了，就是PC上的DX11大作《失落星球2》，目前已经有开发中的Android版本了，由于画面精美对配置要求很高，只有Tegra3才能跑得动。虽说这款游戏是卡普空的作品，但几乎可以说是为NVIDIA Tegra3量身定做的：

    玩过PC版《失落星球2》的朋友应该很熟悉了，这段画面正是该游戏的片头动画，为实时演算的3D画面。我们知道PC版是DX11引擎，而Tegra3版本则采用了OpenGL引擎渲染，其画面除了分辨率较小意外，和PC版很难看出来有什么区别了。

    第三个演示Demo就没有必要特别说明了，暴力型纯物理效果展示，不停的推倒各种墙，展示出真实世界中摧毁交互效果：

    据了解，Tegra3并不支持GPU物理加速，其物理效果完全是由四颗ARM CPU核心算出来的。因为在玩游戏的时候CPU基本空闲，让CPU做物理加速可以最大化性能表现。

    最后一款演示Demo更加神奇，相信发烧游戏玩家看起来也更亲切，先看图吧：

    这不就是PC上第一款DX11 Benchmark——Heaven（天堂）吗？这款演示Demo大量使用了Tessellation（曲面细分）技术，是AMD和NVIDIA教科书式的DX11演示。作为Tegra3的演示Demo，这款“山寨版天堂”演示的画面也是相当精美，但是NVIDIA也并未透露更多的细节。

    早在多年以前，桌面CPU就已经开始从单核CPU架构向双核和四核架构转变。但直至几年前，广大用户才开始领会到多核CPU真正的好处。这是因为除了在多个核上执行多种不同应用程序的多任务之外，能够运用多核CPU的真正多线程浏览器和应用程序是在推出多核CPU之后几年才实现的。今天的桌面PC正在见证着多核CPU带来的诸多益处。

    而在移动领域，从单核CPU向多核CPU的过度将更快，这是因为移动软件系统是在桌面领域的既有成果之上进化来支持多核移动CPU的。广为使用的移动软件已提供对多任务和多线程的支持。

    由于移动游戏发展迅猛，开发者正将受欢迎的PC和游戏机游戏引擎移植到移动环境。这些游戏引擎最初是针对多核桌面PC而开发的，因此也将在移动处理器中利用多核CPU，为移动游戏玩家带来立竿见影的好处。四核CPU为游戏开发者提供了强大的处理能力，将使开发者具备高级的物理效果、人工智能、碰撞检测/避免、虚拟纹理、更好的联网游戏等。■<