4+1核 Tegra 3:解開效能5倍速、還能更省電的秘密

4+1核 Tegra 3:解開效能5倍速、還能更省電的秘密

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上次 NVIDIA 發表 Tegra 2 後,約莫過了近一年才有實體產品出現。這次 Tegra 3 可不會這麼龜,首款產品就是矚目度頗高的華碩 Transformer Prime,也就是變形金剛二代。內建4+1核的 Tegra 3,效能約是 Tegra 2 的5倍,意外的是,還能更省電。

4+1核不是5核心

仔細看NVIDIA的官方白皮書,可發現Tegra 3(研發代號為:Kal El)共有5個實體核心。然而這5個核心並非對等設計,其中4個為Cortex-A9架構的主要處理器,最後1個則是同架構的協同(Companion)運算處理器。

兩者差異在於使用的環境與設計,前者是以效能為主,後者則以低功耗為特色,系統會在不同的環境下選擇適合的處理器,就是Tegra 3的特色。官方將此技術命名vSMP(Variable Symmetrical Multiprocessing,譯為可變對稱式多重處理),並強調其不對等架構,非傳統四核心或是五核心設計。另外,協同運算處理器不會與主要處理器同時運作,因此Tegra 3不被歸類為五核心架構。

4+1核 Tegra 3:解開效能5倍速、還能更省電的秘密

▲綠色的就是Tegra 3的處理器,採用Cortex-A9架構,但是功能略有不同。

4+1核 Tegra 3:解開效能5倍速、還能更省電的秘密

▲極限效能方面約為Tegra 2的5倍,官方表示約等同Intel Core 2 Duo T7100的效能。

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▲首款搭載Tegra 3的不是手機,而是華碩的平板 Transformer Prime

效率先決的運算方式

Tegra 3的運算邏輯很簡單,就是採取「效率先決」模式,依照負載多寡決定要使用多少的核心。以平板來舉例,平時都只會使用功耗較低的協同運算處理器,即使是負載稍高的影片與音樂播放也都是使用協同運算處理器。筆者猜測,影片播放方面,可能是GPU加速的影響,使得處理器負載不需太高,用低功耗處理器也得以應付。

令人意外的是,一般印象中負載不高的瀏覽網頁,在vSMP運算邏輯裡,必須使用1個主要處理器運算。若網頁內有Flash,則會將處理器的數量提高到2個。最後,遊戲時則會使用全部的主要處理器進行運算。整體上來說,Tegra 3會依照負載多寡,利用硬體動態調整。最明顯的例子就是影片播放,從官方展示可清楚看到,從桌面開啟影片時,CPU 1負載會瞬間飆高(開啟Apps需要較高的效能),穩定後由協同處理器進行影片播放,此時CPU 1負載則降為0,協同處理器負載則逐漸提高。

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▲vSMP會依照負載動態調整核心,切換時的流暢度與穩定性將是重點。

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▲桌面環境下,只有協同運算處理器會運作。

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▲若開啟相片,則會看到主要處理器(CPU 1)有瞬間負載,那是開啟軟體需較高效能之故。

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▲播放影片時,只需要協同處理器就能搞定。(影片中的人在幹麻...)

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▲若開啟網頁,協同處理器則會關閉,會以1~2個主要處理器運算。

4+1核 Tegra 3:解開效能5倍速、還能更省電的秘密

▲遊戲時負載肯定最高,此時4個核心皆會運作。

(後面還有:為什麼 Tegra 3 有高效能,又可以大幅降低耗電量)

延伸閱讀:

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3.  魯蛇實驗室 (發表於 2011年11月09日 16:52)
※ 引述《Shinwill》的留言:
> 請問文中說的關閉核心,是指電流完全不流經核心嗎 ??
我想應該是類似休眠機制,完全關閉要喚醒速度可能會太慢
不利於系統切換(使用時可能會頓頓的)
肯定的是關閉核心的時候,該處理器負載為零
主要處理器跟協同處理器,同一時間內只會有一種處理器在運作
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7.  zerox (發表於 2011年11月09日 19:36)
各家28nm雙核Corte-A15都還沒生出來
NV搶先推出40nm四核Corte-A9算是賺時間差
個人時期待明年NV 28NM的四核Corte-A15 "WAYNE"
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8.  floyd (發表於 2011年11月09日 21:18)
nv搞不好再努力拼一點 或許AMD萬年老二的位置就可能換人坐了(≧▽≦)
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10.  小明 (發表於 2011年11月11日 02:02)
只有幾句話:

等到真正支援64位元,性能贏過E-350/450再說吧。
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11.  Jacky (發表於 2011年11月11日 14:17)
我覺得作者提到功耗的說明有點問題, 應該是漏電流, 功耗調整的部分應該是調整電流.

雖然 W = I * V, 可是很難有數位IC可以在不穩定的電壓工作, 還可以正確判斷訊號.

以上淺見只是就所學的了解來看, 若是有誤請指教.
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13.  Ju (發表於 2011年11月13日 09:22)
是調電壓沒錯啦...電壓決定IC能工作的frequency的
這種調整的方式叫做DVFS (Dynamic Voltage Frequency Scaling)
電流只是電壓的應變量而已...非自變量..

※ 引述《Jacky》的留言:
> 我覺得作者提到功耗的說明有點問題, 應該是漏電流, 功耗調整的部分應該是調整電流.
>
> 雖然 W = I * V, 可是很難有數位IC可以在不穩定的電壓工作, 還可以正確判斷訊號.
>
> 以上淺見只是就所學的了解來看, 若是有誤請指教.
魯蛇實驗室
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14.  魯蛇實驗室 (發表於 2011年11月14日 10:13)
※ 引述《凱文克勞斯》的留言:
> 哈 不是那個意思
> 如果效能等同於Intel T7100的話
> 那改變應用的領域 搞不好會有其他斬獲
兩者的架構不同,影響到產品的定位
Tegra定位就是行動裝置

※ 引述《小明》的留言:
> 只有幾句話:
> 等到真正支援64位元,性能贏過E-350/450再說吧。
只有幾句話
第一,ARM已經有64位元指令集,即便現在不支援,未來肯定會朝這個方向走。
第二,Tegra是ARM架構,E-350是x86架構,兩者應用領域不同,張飛打岳飛有何意義?
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15.  BinBin (發表於 2011年12月01日 17:36)
※ 引述《tandee》的留言:
> 第二,Tegra是ARM架構,E-350是x86架構,兩者應用領域不同,張飛打岳飛有何意義?

但是問題是,Windows 8 可能會出現支援ARM架構與x86架構的兩種版本。到時候張飛就會和岳飛打在一起了。
魯蛇實驗室
16.  魯蛇實驗室 (發表於 2011年12月01日 18:00)
※ 引述《BinBin》的留言:
> ※ 引述《tandee》的留言:
> > 第二,Tegra是ARM架構,E-350是x86架構,兩者應用領域不同,張飛打岳飛有何意義?
>
> 但是問題是,Windows 8 可能會出現支援ARM架構與x86架構的兩種版本。到時候張飛就會和岳飛打在一起了。
等Windows8出了再說
現階段你就是不能混著用
也沒辦法很客觀地比較

再者,兩種處理器的應用領域跟特性不同
硬要ARM處理器效能比X86好
這不是很好笑嗎
你可以看看原回應者的問題
就會知道為什麼我會這麼回答
Tata
17.  Tata (發表於 2011年12月01日 20:53)
我在這篇文http://news.mydrivers.com/1/208/208774.htm
看到說已達PC級別,赶超Core 2 Duo T7200
T客邦這篇文則是說7100

對T7200這棵CPU特別有印象是因為
它是2006年底~2007年上旬那一個世代的筆電CPU中最強的一顆(搭945晶片組) 我當時有一台比電是這個世代的
Tata
18.  Tata (發表於 2011年12月01日 20:54)
我在這篇文http://news.mydrivers.com/1/208/208774.htm
看到說已達PC級別,趕超Core 2 Duo T7200
T客邦這篇文則是說7100

對T7200這棵CPU特別有印象是因為
它是2006年底~2007年上旬那一個世代的筆電CPU中最強的一顆(搭945晶片組) 我當時有一台比電是這個世代的
魯蛇實驗室
19.  魯蛇實驗室 (發表於 2011年12月01日 22:10)
型號是NVIDIA在台灣TEGRA3發表會講的(印象中世界上只有台灣這場),而且官方講這句話的時候,我也在現場,如果對方沒說錯,我沒聽錯,那就肯定是T7100。在場確定有台灣跟香港媒體,[印象中]沒有中國媒體,這篇連結的資料從哪裡來的我就不知道了。
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20.  Winnerso (發表於 2012年1月08日 22:46)
我覺四核有必要.
手機也720P了
再者, 遊戲要求也一天比一天高
當然也一天比一天美

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