曾經(jīng)以為諸如手機(jī)這樣的移動設(shè)備，單核處理器已經(jīng)足夠搞定它們了，哪怕不夠提高一點頻率肯定是沒問題的，曾經(jīng)以為雙核只是PC上的神器，手機(jī)無論如何也很難與其沾邊；然而，很多我們曾經(jīng)以為的東西在一轉(zhuǎn)眼間之間都變成了現(xiàn)實，單核處理器不再完全滿足手機(jī)需要，出現(xiàn)在PC上的雙核處理器也同樣出現(xiàn)在了手機(jī)上，并且大有加速趕超的意思。
年初Tegra 2處理器率先揭開了雙核手機(jī)大幕，于是在今年一年的時間里我們看到了大批雙核手機(jī)登場，可以說2011年定義為雙核手機(jī)元年一點也不過分；現(xiàn)如今，作為雙核手機(jī)元年的2011尚還有一段時間才正式結(jié)束，但是我們已經(jīng)能嗅到四核手機(jī)的味道了，來自于NVIDIA的Tegra 3處理器已經(jīng)蓄勢待發(fā)。
尋求性能與功耗的平衡
Tegra 3處理器最明顯的特征是它擁有比Tegra 2更多的核心，也是目前首個基于移動設(shè)備設(shè)計的四核處理器，或者更準(zhǔn)確的說應(yīng)該是4+1核處理器，因此它在四顆主核心的基礎(chǔ)上加入了一顆協(xié)處理器，以達(dá)到降低功耗和保持續(xù)航的目的。4+1處理器?聽起來似乎有些噱頭，這樣的設(shè)計理念和思路是什么？它和Tegra 2處理器相比能帶來哪些改變和提升？它能保持性能和功耗的平衡點嗎？帶著這一連串的疑問，我們不妨來深入了解一下全球首款四核移動處理器Tegra 3。
4顆主核心+1顆協(xié)核心尋求性能功耗平衡點
待機(jī)、續(xù)航時間短一直是智能手機(jī)用戶比較發(fā)愁的一件事，特別是在大屏橫行的當(dāng)下更是如此，在雙核處理器面世之初就有不少人擔(dān)心它的功耗和續(xù)航問題，如今Tegra 3的處理核心更多了，功耗和續(xù)航問題再次成為人們關(guān)注的重點，Tegra 3如何保持性能功耗平衡點，下面我們來了解一下Tegra 3的架構(gòu)圖以及設(shè)計思路和方案。
Tegra 3處理器核心圖
Tegra 3處理器采用“Kal-El”作為核心代號，從上面的核心圖中可以看到Tegra 3一共有五顆處理核心，單獨位于最上端的處理器就是4+1處理器中的1，也就是前面提到的協(xié)處理器，而就是NVIDIA專門為保持功耗和性能的平衡所采用的可變對稱多重處理（vSMP）技術(shù)。
4+1核心設(shè)計
可變對稱多重處理（vSMP）技術(shù)是指第五顆協(xié)核心利用專門的低功耗硅工藝制造而成，能夠以低頻率運行活動待機(jī)模式下的任務(wù)、音樂播放乃至視頻播放；四顆主要芯片以標(biāo)準(zhǔn)的硅工藝制造而成，可以達(dá)到更高的頻率，同時在運行諸多任務(wù)時比雙核解決方案功耗更低。這五顆CPU核心均采用ARM Cortex A9架構(gòu)，它們可以根據(jù)工作負(fù)荷而單獨地啟動和關(guān)閉。協(xié)核心對于操作系統(tǒng)是透明的，這與當(dāng)前的異步SMP架構(gòu)不同，這意味著操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序均不知道這個核心的存在，然而卻能夠自動利用。
根據(jù)負(fù)載打開不同的處理器
情況一，當(dāng)機(jī)器處于待機(jī)、音頻播放、視頻播放等簡單應(yīng)用時，系統(tǒng)將只調(diào)用協(xié)處理器，主頻從0到500Mhz；
情況二，當(dāng)機(jī)器處于簡單網(wǎng)頁瀏覽、簡單2D游戲時，系統(tǒng)將調(diào)用一顆標(biāo)準(zhǔn)核心，其他核心休眠；主頻從0到1.4GHz；
情況三，當(dāng)機(jī)器處于Flash網(wǎng)頁瀏覽以及多任務(wù)處理以及視頻聊天等，系統(tǒng)將調(diào)用兩顆標(biāo)準(zhǔn)核心，其他核心休眠，主頻從0到1.3GHz；
情況四，當(dāng)機(jī)器處于全負(fù)荷的情況下，四個標(biāo)準(zhǔn)核心全部啟動，主頻從0到1.3GHz。
●低功耗協(xié)核心
協(xié)核心是利用低功耗工藝技術(shù)設(shè)計而成的，卻擁有和Cortex A9 CPU相同的內(nèi)部架構(gòu)，因為他利用低功耗工藝技術(shù)制造，以低頻率模式運行，所以功耗低于采用高速工藝技術(shù)制造的主CPU核心，協(xié)核心在500MHz以下工作時可實現(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。
移動CPU功耗——性能曲線圖
協(xié)核心主要用于移動設(shè)備處于活動待機(jī)狀態(tài)及執(zhí)行后臺任務(wù)，同時它還用于不需要強(qiáng)勁CPU處理能力的應(yīng)用程序；與協(xié)核心不同，CPU主核心需要極高頻以保證高性能，因此它采用高工藝技術(shù)制造而成，這種技術(shù)讓主核心能夠在較低的工作電壓下將頻率提升至比較高的水平，因此主核心能夠在不大幅增加動態(tài)功耗的情況先實現(xiàn)高性能。
●操作系統(tǒng)透明化
Android 3.x (Honeycomb) 操作系統(tǒng)內(nèi)置了針對多重處理的支持，而且能夠利用多個CPU核心的性能。 然而，該操作系統(tǒng)會假定所有可用的CPU核心均能夠?qū)崿F(xiàn)相同的性能，并且根據(jù)這一假設(shè)來為可用的核心調(diào)度任務(wù)。 因此，為了讓操作系統(tǒng)隨時掌握協(xié)核心和主核心的管理過程，Kal-El 處理器針對協(xié)核心和主要的四個CPU核心既采用了基于硬件的管理，又采用了基于低級軟件的管理。
功耗曲線
專利的硬件與軟件CPU管理邏輯單元不斷監(jiān)控CPU的工作負(fù)荷，以便自動而動態(tài)地啟用和禁用CPU協(xié)核心和主核心。 打開和關(guān)閉協(xié)核心以及主核心的決定完全取決于當(dāng)前的CPU工作負(fù)荷水平以及CPU頻率控制子系統(tǒng)所得出的CPU工作頻率推薦值。該子系統(tǒng)嵌入在操作系統(tǒng)內(nèi)核之中。 該項技術(shù)不需要對應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)進(jìn)行任何改動。
