6.后双核时代

当双核移动处理器的竞争刚刚开始火热的时候，随着28nm技术的来临，移动处理器的竞争开始出现分化，有的开始继续深化挖掘双核潜力，有的厂商已经开始准备推出四核产品，让手机用户们们看花眼的处理器“核变”开始愈演愈烈。

6.1 NVIDIA 抢先四核Tegra 3

NVIDIA公司在2011年初公布ARM架构移动SoC片上系统处理器的未来计划之后，在2011年11月公布了代号“Project Kal-El”（超人原名）的Tegra 3，这也是全球首款移动四核心处理器。

Tegra 3仍采用台积电40nm工艺制造，基于Cortex-A9处理器内核，支持ARMv7-A指令集，四核心最高频率1.3GHz，单核最高1.4GHz，CPU性能最高可达Tegra 2的5倍。

GPU部分，Tegra 3内置了12个核心的ULP超低功耗GeForce GPU（Tegra 2为8核），图形性能是Tegra 2的三倍，可以提供更精彩的3D游戏特效。比如更具真实感的流体效果、物体破坏物理效果、动态模糊等。

除了4核CPU和12核GPU，Tegra 3内部还包括显示输出模块、安全引擎、HDMI输出模块、内存I/O模块、ISP图像处理模块、音频处理模块、高清视频编码/解码器和ARM7管理核心。可支持1080p High Profile 40Mbps高清播放，内存带宽提升至Tegra 2的三倍，图片处理性能Tegra 2的两倍，支持HD Audio 7.1声道环绕声。

其他规格方面，Tegra 3提供32KB+32KB一级缓存，1MB二级缓存，支持DDR3L 1500或LPDDR2-1066内存，最高支持3200万像素摄像头，2048x1536分辨率液晶屏，HDMI 1.4a（1920x1080）输出。台积电40nm制程制造，14x14mm BGA或23x23mm BGA两种封装形式。

关于Tegra 3，我们有必要详细介绍下其设计特色，实际上这款处理器还拥有第五个核心。名为“四核”的Tegra 3实际上内部包含了5个CPU核心，其中一个被称为“Companion CPU core”协核心。NVIDIA将这种架构称为vSMP（可变对称多处理，Variable Symmetric Multiprocessing），已经申请了专利，为了更容易理解，他们还将这种设计命名为4-PLUS-1（4+1）。

Tegra 3中的5个CPU核心在内部结构上完全一致，均为Cortex-A9架构。不过，其中四个采用高性能制程（G）制造，为更高频率运行优化。而最后一个协核心则为低功耗制程（LP）打造，漏电流更低，为低频率运行优化，最高频率仅500MHz。

vSMP架构的特色在于，在“动态待机”（即运行后台进程）和音乐、视频播放时，全部四个主核心皆关闭节能，仅留下协核心运行。而在运行需要更高性能的应用时，则按需逐个开启主核心，同时关闭协核心，切换延迟不超过2毫秒。更重要的是，在操作系统的眼中协核心是不存在的，它只会看到四个性能平衡的核心，而不会发现在单核低负载运行时，实际上已经切换到了更低功耗的协核心上。

具体来讲，在待机状态下运行各种后台任务，邮件、社交网络同步，或是音视频播放工作时，仅开启协核心，频率0到500MHz自动调节，四个主核心则全部关闭。需要指出的是，由于音频、视频都有专门的解码电路辅助，对主CPU的压力并不高，因此即使是高清视频播放也不需要开启主核心。

当开启电子邮件、地图等基础应用，运行2D游戏，查看无Flash网页时，Tegra 3将开启一个主核心，关闭协核心。运行频率在0到1.4GHz间自动调节。浏览含有Flash的网页，多任务运行，视频通话等应用时，开启两个主核心，频率0到1.3GHz。只有在碰到大规模3D游戏，媒体处理，高速浏览网络等需求时，才会开启全部四个主核心，频率仍然可在0-1.3GHz间变化。

NVIDIA表示，相比异步频率等其他多核心节能方案，vSMP有很多优势，比如：

1. 缓存一致性：协核心与主核心共享二级缓存，没有不同频率核心间缓存同步的问题。

2. 操作系统效率：Android系统会认为所有处理器核心运算能力相同，在面对各核心频率不同，性能不等的异步频率架构处理器时，会导致任务分配上的效率低下。而在vSMP中，低功耗的协核心对操作系统是透明的，与主核心间自动进行切换，提高了操作系统任务分配的效率。

3. 功耗：异步频率架构处理器需要给不同核心提供不同的电压和频率，会导致信号和供电线路上的噪声增加，影响性能。多路供电不仅会导致成本增加，也会导致架构更加复杂，限制CPU核心数的增长。而如果为不同频率的核心提供统一供电，则所有核心都必须随最高速核心使用高电压，导致功耗增加。而且合作厂商可以在系统中集成多种电源管理方案，由用户选择开启不同的性能功耗配置，以延长待机时间。

正是有了灵活智能的vSMP架构，四核的Tegra 3能够比双核Tegra 2功耗更低。官方数据显示，高清视频播放时Tegra 3比Tegra 2功耗低61%，网络浏览应用功耗低28%，MP3播放低14%，游戏功耗低15%。与竞争对手的双核产品（OMAP4、8x60）对比，Tegra 3可在480MHz频率，1/3的功耗下实现同等性能，而四核频率提高到1GHz时性能是对手的两倍，功耗仍然低于对手。

四核处理器为PC带来的性能加强大家已经有目共睹，在移动平台上，四核优势的展现要比PC来的更快。特别是在Android平台，多核心带来的体验加强更加直观，在系统底层和应用上对多核心的支持都将会越来越好，无论是系统UI体验、高清游戏还是多线程应用，都会在多核处理器的支持下有更好的表现，而NVIDIA的4+1设计也将会最大程度的满足移动设备的续航要求。

目前已经明确使用这款处理器的产品包括华硕Eee Pad Transformer Prime TF201、Eee Pad Transformer Prime TF300T、宏碁Iconia Tab A510、Iconia Tab A700、LG P880 Optimus 4X HD (LG X3)、HTC One X S720e、东芝AT270、AT330。