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。

▲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。

▲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。

▲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。

▲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。

▲桌面環境下,只有協同運算處理器會運作。

▲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。

▲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...)

▲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。

▲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)

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效率提升,耗電量降61%

功耗部分算是Tegra 3最大的賣點,主要是依靠vSMP達到降低功耗的效果。一般裝置,若使用Tegra 3的主要處理器為核心,優點是效能表現較佳,不必增加電壓就能有相當的效能。但是反過來說,閒置時漏電量比低功耗處理器還高,直接減少裝置的續航力。

若使用Tegra 3內協同運算處理器為主要核心,優點是閒置時漏電量低,且電壓低的優勢讓功耗減少。但是想要把協同運算這種處理器,效能撐到主要處理器的水準,就必須增加電壓。理論上而言,低功耗處理器要達到主要處理器的效能,耗電量會超越主要處理器。

因此Tegra 3透過vSMP以「銜接」的方式,讓裝置低負載時以協同處理器運作,高負載時再開啟主要處理器運算,個別發揮低漏電量與高效能的優勢。根據官方文件指出,在同為40nm製程環境下,Tegra 3功耗最高可比Tegra 2減少61%,其餘環境普遍也有14~34%不等的降幅。

▲功耗是以漏電功耗加上動態功耗而成,閒置時主要看漏電功耗,負載時則以動態功耗為主。

▲綠色的就是低功耗處理器,紅色則是一般型處理器。

▲結合兩者的優點,就能達到功耗與效能的最大值。

▲相同效能下,Tegra 3(Kal-El)會有2~3倍的功耗差距。

▲即便發揮Tegra 3完全的效能,功耗還是比較低。

▲根據不同環境,Tegra 3最高可省電61%。

Tegra 3類似油電混合車

筆者認為,Tegra 3的vSMP並非特別新穎的概念,油電混合車等科技產品都是採用類似的設計。只要能在切換時保持穩定、流暢,就是完成度相當高的產品。但是普遍也認為,Tegra 3雖然效能與功耗表現勝過Tegra 2,但價位也肯定高於後者,現階段仍會有Tegra 2裝置陸續推出,Tegra 3會先以Transformer Prime打頭陣,手機方面至少要等到2012年第一季才有可能上市。

筆者認為Tegra 3的效能優勢,較適合用於平板電腦,效能較不吃緊的手機以Tegra 2的效能就已經足以應付。(而且還更便宜)至於有沒有可能推出雙核心版本的Tegra 3?筆者猜想若不考慮良率因素,雙核心版本可能會影響到自家前代產品,應該不可能出現。但若能降低成本,又能維持Tegra 3的低功耗優勢,雙核心似乎比四核心更有看頭。(行動裝置效能要這麼強幹麻,是吧?)

▲嫌Tegra 3效能還是太差?2014年會有Tegra 2約100倍效能的STARK。

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共 1 則回應

1 樓 · 想增加收入?請點我! · 發表於 2011-11-09 15:56 · 檢舉
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