Tegra 3

2011年2月，NVIDIA公司公佈了ARM架構移動SoC片上系統處理器的未來計劃，預告將在年底推出第三代Tegra。同年11月9日，代號“Project Kal-El”（超人原名）的Tegra 3，也是全球首款移動四核心處理器終於正式揭開了面紗。

TEGRA 3 規格參數 ^[2] 

*使用 GLBenchmark 2.0 Egypt 測得

Tegra 3仍採用台積電40nm工藝製造，四核心最高頻率1.4GHz，單核最高1.5GHz，CPU性能最高可達Tegra 2的5倍，“已達PC級別，趕超Core2 Duo T7700”。內部集成12核GeForce GPU，GPU性能是Tegra 2的3倍，並支持3D立體顯示。同時，其四核功耗也比雙核的Tegra 2更低。

Tegra 3處理器運行方式(5張)

Tegra 3的最大秘密：第五個核心。名為“四核”的Tegra 3實際上內部包含了5個CPU核心，其中一個被稱為“Companion CPU core”協核心。NVIDIA將這種架構稱為vSMP（可變對稱多處理，Variable Symmetric Multiprocessing），已經申請了專利。

Tegra 3中的5個CPU核心在內部結構上完全一致，均為Cortex-A9架構。不過，其中四個採用高性能製程（G）製造，為更高頻率運行優化。而最後一個協核心則為低功耗製程（LP）打造，漏電流更低，為低頻率運行優化，最高頻率僅500MHz。

vSMP架構的特色在於，在“動態待機”（即運行後台進程）和音樂、視頻播放時，全部四個主核心皆關閉節能，僅留下協核心運行。而在運行需要更高性能的應用時，則按需逐個開啓主核心，同時關閉協核心，切換延遲不超過2毫秒。更重要的是，在操作系統的眼中協核心是不存在的，它只會看到四個性能平衡的核心，而不會發現在單核低負載運行時，實際上已經切換到了更低功耗的協核心上。

NVIDIA Tegra3的研發代號為Kal-EL，所以下面大量圖表會以這個名字出現。在第一代Tegra中，我們就知道NVIDIA使用了一顆ARM7處理器作為低負載核心搭配Cortex-a8核心進行工作，而在包括待機、音樂播放等低負載工作中，各家處理器也有不同的方式。而Tegra3的vSMP讓這個設計思路更進一步，“協核心”的出現是Tegra3的精髓所在。為了更好的控制能效，協核心同樣採用Cortex-A9架構，但工藝設計上專門為低功耗低主頻優化，它最高工作頻率500MHz。而其他四個主核心架構與協核心一致，這四個核心單核心工作最高主頻為1.4GHz、多核心工作時主頻最高為1.3GHz。協核心與一個或多個主核心不能同時工作，處理器通過高效的管理辦法可完成多核心間高速切換，官方給出數據是切換時間小於2毫秒。這麼設計達到的目標是，在低負荷時只有協核心最高500MHz主頻工作，能效比會明顯高於主核心工作狀態下的數值。如果需要更高的性能，此時四個主核心才會按需進行切換工作。

為了保證Tegra3的高效率以及一個或多個主核心工作狀態與協核心工作狀態間無縫切換，在緩存、Android系統優化方面Tegra3也有特別之處。正如上文所説，低功耗的協核心與一個或多個主核心是不可以共同工作的。在一般使用時，例如打開視頻或打開遊戲時，Tegra3一定會切換到主核心工作狀態，此時協核心是完全停止工作的。但要實現無縫銜接切換，在緩存設計上，主核心和協核心共享1MB的二級緩存，緩存間返回數據速度在納秒級別。

在Android系統下，雖然系統可以允許多個核心在不同頻率下運行，但系統假設每個核心的運算能力是完全一致的，它會依次來分配計劃任務，而此時顯然多核心工作是不夠高效的。而NVIDIA表示，vSMP將一直保持被激活的核心工作在同步系統頻率上，以此方式為Android系統優化，從而達到更高的效率，NVIDIA還專門有關於負載平衡功能的視頻演示，大家可以在國內視頻網站搜索Tegra3關鍵字看到相關視頻。

NVIDIA官方還展示了多套數據來説明Tegra3在功耗和性能方面的優勢，兩個處理器同樣是來自台積電TSMC的40nm工藝製造。我們看到多個項目中，Tegra3功耗優勢明顯。

對比的處理器包括Tegra3四核心工作在480MHz、TI的OMAP4系列處理器工作在1GHz、QC8660即Snapdragon MSM8660/8260工作在1.2GHz以及Tegra3工作於1GHz時的功耗和性能。我們看到，Tegra3四核心工作於較低頻率時性能與目前TI和高通主流雙核處理器相當，但功耗卻只有它們的35%左右。而Tegra3的四核心工作於1GHz時，功耗仍要比TI OMAP4和MSM8660/8260低20%左右，性能卻領先一倍。隨後的多張圖表，NVIDIA是想向大家表明很簡單的道理。達到目前主流性能，Tegra3只需要付出一半的功耗，而如果需要更高的性能，Tegra3可以提升近一倍，而功耗卻比現在雙核心主流產品低20%。

由於NVIDIA詳細的功耗對比主要以這一款Benchmark軟件為主，而且並沒有告知該軟件的測試方法、測試項目，但如果不出意外，它仍具有很高的參考性，Tegra3即便不考慮協核心的存在，它在多核心的優化上也明顯優於目前的主流雙核心ARM處理器。當然，這個測試中可能不包括3D圖形單元部分的運算。

此次Tegra3的發佈在圖形性能方面同樣有不少的相關展示，但對GeForce部分的加強則不是重點，在Tegra2處理器中8個核心單元(4個Vertex Shader和4個Pixel Shader)被增加至12個，在功能上圖形輸出支持HDMI 1.4a規範，支持3D視頻播放和輸出，支持通過Tegra3 2D轉3D功能。同時，NVIDIA官方資料更多描述表示，目前的移動平台3D引擎可以很好的支持多核心處理器的工作，因此Tegra3的多核心會有相應的表現。從展示內容來看，我們看到更好的實時光影效果、動態模糊效果、以及物理引擎運算效果。但這些效果應該並不只是GeForce或者Tegra3獨有。

在其他周邊技術方面，Tegra3也有很多項提升。它可支持3200萬像素的主攝像頭，全新的300M像素/秒的圖形處理單元。Tegra3還將支持DDR3-1500\LPDDR2-1066規範的內存接口，同時支持SATAII規範的存儲接口。它支持7.1聲道的音頻輸出。

新一代硬件的出爐，亦代表着配套軟件產品會進行更新換代。對這樣一款以主打性能品牌的芯片來説，高畫質、玩法多樣的遊戲無疑是檢驗其品質的最好實踐。而對玩家來説，新硬件平台下的遊戲也更值得期待。目前有超過15款針對Tegra 3芯片開發的遊戲正在開發中。而到2011年年底前，在Nvidia公司的官方高清遊戲網店Tegra Zone中將有超過40款遊戲上架。

包括《遊刃》、《達芬奇THD》、《靈魂爭霸THD》、《失落星球2》等多款新作是專為Tegra 3設備量身定做的。而玩家所熟悉的《暗影之槍》、《激流快艇》等以往在Tegra 2或其他Android平台上推出的遊戲也將重製推出Tegra 3版本。 ^[3] 

華碩Transformer Prime將是首款搭載Tegra 3芯片的設備，Transformer Prime平板機身厚度8.3mm，整機重量586g，配備了一塊10.1寸LED背光Super IPS觸摸屏，分辨率1280x800像素，可視角度為178度，亮度達到了600尼特，同時屏幕外層還採用了大猩猩玻璃。這款華碩四核平板還提供802.11b/g/n、藍牙2.1+EDR等功能和USB、HDMI接口，內置重力傳感器、光線傳感器、陀螺儀、電子羅盤、GPS導航。至於電池方面，該機配備的是25Wh鋰聚合物電池，其續航時間能達到12小時，如果搭配底座時可達18小時。

對於大家比較關心的系統問題，該平板目前運行的是Android 3.2蜂巢，華碩官方已經承諾會在2011年12月初為它帶來冰淇淋三明治系統的更新。

華碩會在12月向全球發售這款四核平板，32GB售價為499美元，摺合人民幣3160元，而64GB的是599美元，約合人民幣3800元，同時提供銀色和紫色兩個版本供用户選擇。另外鍵盤底座的售價為149美元(摺合人民幣945)。 ^[4]  另外，下一代Windows Phone系統，也就是Apollo更新將支持四核處理器，屆時Tegra 3也有望在其支持列表中，apollo更新預計在2012年中發佈。(注：該產品出現比較嚴重信號缺陷，大面積召回後，國內首發京東也停售了)