曾經以為諸如手機這樣的移動設備，單核處理器已經足夠搞定它們了，哪怕不夠提高一點頻率肯定是沒問題的，曾經以為雙核只是PC上的神器，手機無論如何也很難與其沾邊；然而，很多我們曾經以為的東西在一轉眼間之間都變成了現實，單核處理器不再完全滿足手機需要，出現在PC上的雙核處理器也同樣出現在了手機上，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大幕，于是在今年一年的時間里我們看到了大批雙核手機登場，可以說2011年定義為雙核手機元年一點也不過分；現如今，作為雙核手機元年的2011尚還有一段時間才正式結束，但是我們已經能嗅到四核手機的味道了，來自于NVIDIA的Tegra 3處理器已經蓄勢待發。

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備設計的四核處理器，或者更準確的說應該是4+1核處理器，因此它在四顆主核心的基礎上加入了一顆協處理器，以達到降低功耗和保持續航的目的。4+1處理器?聽起來似乎有些噱頭，這樣的設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顆協核心尋求性能功耗平衡點

待機、續航時間短一直是智能手機用戶比較發愁的一件事，特別是在大屏橫行的當下更是如此，在雙核處理器面世之初就有不少人擔心它的功耗和續航問題，如今Tegra 3的處理核心更多了，功耗和續航問題再次成為人們關注的重點，Tegra 3如何保持性能功耗平衡點，下面我們來了解一下Tegra 3的架構圖以及設計思路和方案。

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。

4+1核心設計

可變對稱多重處理（vSMP）技術是指第五顆協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模式下的任務、音樂播放乃至視頻播放；四顆主要芯片以標準的硅工藝制造而成，可以達到更高的頻率，同時在運行諸多任務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，它們可以根據工作負荷而單獨地啟動和關閉。協核心對于操作系統是透明的，這與當前的異步SMP架構不同，這意味著操作系統和應用程序均不知道這個核心的存在，然而卻能夠自動利用。

根據負載打開不同的處理器

情況一，當機器處于待機、音頻播放、視頻播放等簡單應用時，系統將只調用協處理器，主頻從0到500Mhz；

情況二，當機器處于簡單網頁瀏覽、簡單2D游戲時，系統將調用一顆標準核心，其他核心休眠；主頻從0到1.4GHz；

情況三，當機器處于Flash網頁瀏覽以及多任務處理以及視頻聊天等，系統將調用兩顆標準核心，其他核心休眠，主頻從0到1.3GHz；

情況四，當機器處于全負荷的情況下，四個標準核心全部啟動，主頻從0到1.3GHz。

●低功耗協核心

協核心是利用低功耗工藝技術設計而成的，卻擁有和Cortex A9 CPU相同的內部架構，因為他利用低功耗工藝技術制造，以低頻率模式運行，所以功耗低于采用高速工藝技術制造的主CPU核心，協核心在500MHz以下工作時可實現高于主核心的每瓦特性能，因此協核心的最高工作頻率不高于500MHz。

移動CPU功耗——性能曲線圖

協核心主要用于移動設備處于活動待機狀態及執行后臺任務，同時它還用于不需要強勁CPU處理能力的應用程序；與協核心不同，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制造而成，這種技術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功耗的情況先實現高性能。

●操作系統透明化

Android 3.x (Honeycomb) 操作系統內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，該操作系統會假定所有可用的CPU核心均能夠實現相同的性能，并且根據這一假設來為可用的核心調度任務。 因此，為了讓操作系統隨時掌握協核心和主核心的管理過程，Kal-El 處理器針對協核心和主要的四個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控CPU的工作負荷，以便自動而動態地啟用和禁用CPU協核心和主核心。 打開和關閉協核心以及主核心的決定完全取決于當前的CPU工作負荷水平以及CPU頻率控制子系統所得出的CPU工作頻率推薦值。該子系統嵌入在操作系統內核之中。 該項技術不需要對應用程序或操作系統進行任何改動。