论文部分内容阅读
在这个手机、平板以及笔记本相互融合的时代，用户对移动处理器的性能总是有些贪得无厌，与此同时他们并不希望手中的设备变成一个烤炉，并且价格还不能太贵。现在离完美解决这些问题的日子或许已经不远了。
“四核心平板电脑的售价，有望在两个季度内降到299美元。”最近，芯片制造商NVIDIA的CEO黄仁勋这样为市场打气。NVIDIA和华硕联合推出的全球第一台四核平板电脑刚刚在12月份上市，售价约500美元。
NVIDIA是2011年移动处理器市场最大的赢家，这家公司的移动双核处理器Tegra2被众多手机、平板和电子书设备制造商所采用。出于对其成熟技术和架构的认可，Google从一开始就在Android系统中为Tegra2提供了良好的优化，使Tegra 2成为除苹果Apple A5处理器以外，另一个最主要的移动处理器阵营。在2011年第三季度，通过Tegra 2的带动，NVIDIA营收达到10.7亿美元，其中净利润1.7亿。
对于新一代的四核产品Tegra 3，NVIDIA抱有更大的野心，移动处理器市场也将又一次迎来升级换代。这款全球首个量产的四核移动处理器以“Kal－el”为代号，是电影《超人》中主角克拉克·肯特的缩写。尽管被称为四核处理器，但是Tegra3事实上有五个“核”。这种“4＋1”设计是Tegra 3最引以为豪的产品卖点。除了四个处理器核心之外，它还有一个叫做“Companion”（伴核）的处理器，作为协同处理器，当用户执行一些简单、低频率的操作时，“Companion”会根据用户的操作情况开启或关闭，以达到低功耗、高性能的要求。
Tegra 3的图形处理单元数量也达到12个，比上一代多了4个，这使它的图形性能获得了双倍提升，甚至在光影、水面波纹这些特效上向家用游戏机靠近。
NVIDIA在最近的一次技术展示上，利用Tegra 3运行了大型3D游戏《边境之地》，而这款游戏以往只在PC和游戏主机平台发售。
这可能会使Tegra3引爆一个大型3D移动游戏的新市场。以往那些安装在移动设备上的游戏，如果需要增加游戏复杂性和视觉的丰富程度，游戏内容文件会相应增加，导致游戏需要下载的文件过大，使玩家失去尝试的兴趣和动力。
在处理器和图形处理单元性能提升之后，游戏开发者可以使用动态生成技术编写游戏代码。游戏中所需的纹理贴图等数据，可以根据游戏情节和状态实时创建，不必在购买阶段就提供，从而将游戏文件的大小减小好几个数量级。
Tegra 3性能的提升可不仅仅只是靠增加核心处理器的数量这么简单。“4＋1”核实际上各有分工，并且非常明确：当用户执行后台任务、音频、电子邮件同步、社交媒体同步等简单应用时，系统只调用“Companion”这个协同处理器，核心处理器处于关闭状态；当机器在运行简单网页浏览、电子邮件和简单2D游戏时，系统将调用四核中的一个，协同处理器和其它三个核心处于休眠状态；如果用户进行视频聊天、Flash网页浏览以及多任务处理，系统会调用两颗核心工作；而当四核同时启动的时候，就意味着机器处于全负荷状态，例如需要更快的网络多媒体处理，或者运行游戏机级别的游戏程序。
这种针对用户不同使用状态的切换，称为“可变对称多重处理”（vSMP），可以达到让设备随时处于动态待机的目的，在提高处理器性能的同时，最大限度地降低功耗和发热。
类似的技术，正在成为移动处理器市场新的宠儿。高通曾在今年10月发布了名为 Snapdragon S4的系列处理器，包括单核、双核、四核等不同规格。其中四核处理器采用28nm这种最高端的生产工艺（CPU制程工艺单位为纳米，数字越小代表工艺越先进）。同样出于提升性能并减少功耗的考虑，高通“Krait”四核处理器采用了被称为“异步对称”（aSMP）的技术，对处理器中的每一个模块进行单独管理，让不工作的模块处于低耗能或者无耗能的状态。
与NVIDIA相比，高通同样拥有一批稳定的大客户，例如HTC、索尼爱立信（爱立信股份将被索尼全数收回）等手机制造商，其中不少制造商同时采用了两者的产品。
在移动处理器这个未来处理器最大的市场上，同样也闪现着传统巨头英特尔和AMD的影子。同时制造核心处理器、图形处理单元（GPU）和主板芯片组的AMD开启了“Fusion”融合计划，计划实现计算机性能、能耗和图形三方面的均衡表现，使芯片在减少体积、降低能耗的同时，提升运算性能和图形视觉体验。现在AMD已经成功将核心处理器、图形处理单元融为了一个单元，为实现更小的终端体积提供了可能。英特尔曾经一度放弃移动市场，出售了自己的手机芯片业务。不过在卷土重来之后，它并不甘心眼睁睁看着后起之秀蚕食移动市场。2011年9月的英特尔开发者论坛上，应邀出席的“Android之父”Andy Rubin宣布，Android操作系统也将全面为英特尔的芯片架构进行优化，采用英特尔架构和凌动（Atom）芯片组的Android智能手机将在2012年初问世。
不过在即将到来的四核时代，NVIDIA显然更快一步。或者说，与其它竞争对手相比，NVIDIA更积极主动地推动制造商制造四核产品，以确立自己在移动处理器市场更大的优势。
为了达到这一目的，NVIDIA采取了与其它对手迥然不同的产品策略：在增加处理器核心数量的同时，谨慎地提升产品主频。绝大部分Tegra 2平板上，处理器主频维持在了1GHz，而高通、三星、德州仪器等其它对手，产品主频都在1GHz以上；到了Tegra 3，处理器核心频率最高只有1.4GHz，而高通的Snapdragon S4四核处理器主频高达2.5GHz，三星四核处理器Exynos的主频也达到了1.5GHz。
听起来Tegra 3的性能会落后一些？如果单从数字上看，的确如此。不过如果综合考虑成本、性能和生产工艺等种种因素，NVIDIA的作法可能却是最聪明的。在同样工艺、同样架构下，处理器都有着最优工作频率，一旦超过最优频率，耗电量和发热量都会猛增，并且需要提升工艺。从Tegra 2到Tegra 3，NVIDIA处理器的制程工艺保持在了40nm，而三星在Exynos 上已经升级到了32nm，高通则在S4上面实现了28nm的工艺。尽管NVIDIA选择了台积电作为代工厂商，完全有能力提高工艺，不过黄仁勋并不着急。在NVIDIA的规划中，Tegra 3在40nm制程上完全可以达到性能和功耗的平衡，并且40nm是最成熟的技术，有着最高的良品率，并且成本合理。当然，能够在40nm的工艺上实现四核处理器令人满意的性能，也与NVIDIA公司本身的设计能力密切相关。
这使得Tegra 3进入市场的时间优势异常明显。搭载四核A6处理器的iPad 3还只是一个传说，暂时没有明确的上市日期；采用28nm制程的三星、高通等其它四核处理器，目前也还没有制造商大量采用的消息，毕竟更高级的工艺制程意味着更高的成本。这样的空白期给了Tegra 3以可乘之机，凭借Tegra 2树立的良好声誉，NVIDIA有充足时间说服更多制造商尽快推出采用四核处理器的平板电脑，进而拉低产品的市场售价。如果的确如黄仁勋所预期的那样，Tegra 3平板的售价降低到299美元，那么Tegra 2平板以及iPad 2这样的产品，就又到了降价的时候。
已经有两家公司公布了搭载Tegra 3处理器的平板电脑的上市计划，分别是摩托罗拉代号为Kore的产品（很可能就是XOOM 2），以及联想的一款10.1寸平板电脑。它们都计划在2012年第一季度推向市场。
现在发烧友们应该还在关心另一个问题—采用四核处理器的手机会在什么时候出现在市场上。尽管NVIDIA已经宣称Tegra 3处理器有了手机版本，但目前还没有透露更多的技术细节。
与平板电脑相比，手机才是对四核处理器的最大考验。尽管可以在平板电脑上表现出色，但四核处理器如何在越来越薄的手机上，同时实现性能的提升和控制发热量及功耗，却是一个不小的难题。那些率先解決这一问题的公司，无疑将在未来市场上占据更多优势。现在，除了捂紧钱包、等待最满意的产品上市以外，我们还可以肯定一个新的潮流很快到来，那就是移动处理器的多核时代—它不仅意味着更高的工作频率，还意味着多核心之间更聪明的工作机制，使手持设备向更高性能、更低功耗的方向迈进。
“四核心平板电脑的售价，有望在两个季度内降到299美元。”最近，芯片制造商NVIDIA的CEO黄仁勋这样为市场打气。NVIDIA和华硕联合推出的全球第一台四核平板电脑刚刚在12月份上市，售价约500美元。
NVIDIA是2011年移动处理器市场最大的赢家，这家公司的移动双核处理器Tegra2被众多手机、平板和电子书设备制造商所采用。出于对其成熟技术和架构的认可，Google从一开始就在Android系统中为Tegra2提供了良好的优化，使Tegra 2成为除苹果Apple A5处理器以外，另一个最主要的移动处理器阵营。在2011年第三季度，通过Tegra 2的带动，NVIDIA营收达到10.7亿美元，其中净利润1.7亿。
对于新一代的四核产品Tegra 3，NVIDIA抱有更大的野心，移动处理器市场也将又一次迎来升级换代。这款全球首个量产的四核移动处理器以“Kal－el”为代号，是电影《超人》中主角克拉克·肯特的缩写。尽管被称为四核处理器，但是Tegra3事实上有五个“核”。这种“4＋1”设计是Tegra 3最引以为豪的产品卖点。除了四个处理器核心之外，它还有一个叫做“Companion”（伴核）的处理器，作为协同处理器，当用户执行一些简单、低频率的操作时，“Companion”会根据用户的操作情况开启或关闭，以达到低功耗、高性能的要求。
Tegra 3的图形处理单元数量也达到12个，比上一代多了4个，这使它的图形性能获得了双倍提升，甚至在光影、水面波纹这些特效上向家用游戏机靠近。
NVIDIA在最近的一次技术展示上，利用Tegra 3运行了大型3D游戏《边境之地》，而这款游戏以往只在PC和游戏主机平台发售。
这可能会使Tegra3引爆一个大型3D移动游戏的新市场。以往那些安装在移动设备上的游戏，如果需要增加游戏复杂性和视觉的丰富程度，游戏内容文件会相应增加，导致游戏需要下载的文件过大，使玩家失去尝试的兴趣和动力。
在处理器和图形处理单元性能提升之后，游戏开发者可以使用动态生成技术编写游戏代码。游戏中所需的纹理贴图等数据，可以根据游戏情节和状态实时创建，不必在购买阶段就提供，从而将游戏文件的大小减小好几个数量级。
Tegra 3性能的提升可不仅仅只是靠增加核心处理器的数量这么简单。“4＋1”核实际上各有分工，并且非常明确：当用户执行后台任务、音频、电子邮件同步、社交媒体同步等简单应用时，系统只调用“Companion”这个协同处理器，核心处理器处于关闭状态；当机器在运行简单网页浏览、电子邮件和简单2D游戏时，系统将调用四核中的一个，协同处理器和其它三个核心处于休眠状态；如果用户进行视频聊天、Flash网页浏览以及多任务处理，系统会调用两颗核心工作；而当四核同时启动的时候，就意味着机器处于全负荷状态，例如需要更快的网络多媒体处理，或者运行游戏机级别的游戏程序。
这种针对用户不同使用状态的切换，称为“可变对称多重处理”（vSMP），可以达到让设备随时处于动态待机的目的，在提高处理器性能的同时，最大限度地降低功耗和发热。
类似的技术，正在成为移动处理器市场新的宠儿。高通曾在今年10月发布了名为 Snapdragon S4的系列处理器，包括单核、双核、四核等不同规格。其中四核处理器采用28nm这种最高端的生产工艺（CPU制程工艺单位为纳米，数字越小代表工艺越先进）。同样出于提升性能并减少功耗的考虑，高通“Krait”四核处理器采用了被称为“异步对称”（aSMP）的技术，对处理器中的每一个模块进行单独管理，让不工作的模块处于低耗能或者无耗能的状态。
与NVIDIA相比，高通同样拥有一批稳定的大客户，例如HTC、索尼爱立信（爱立信股份将被索尼全数收回）等手机制造商，其中不少制造商同时采用了两者的产品。
在移动处理器这个未来处理器最大的市场上，同样也闪现着传统巨头英特尔和AMD的影子。同时制造核心处理器、图形处理单元（GPU）和主板芯片组的AMD开启了“Fusion”融合计划，计划实现计算机性能、能耗和图形三方面的均衡表现，使芯片在减少体积、降低能耗的同时，提升运算性能和图形视觉体验。现在AMD已经成功将核心处理器、图形处理单元融为了一个单元，为实现更小的终端体积提供了可能。英特尔曾经一度放弃移动市场，出售了自己的手机芯片业务。不过在卷土重来之后，它并不甘心眼睁睁看着后起之秀蚕食移动市场。2011年9月的英特尔开发者论坛上，应邀出席的“Android之父”Andy Rubin宣布，Android操作系统也将全面为英特尔的芯片架构进行优化，采用英特尔架构和凌动（Atom）芯片组的Android智能手机将在2012年初问世。
不过在即将到来的四核时代，NVIDIA显然更快一步。或者说，与其它竞争对手相比，NVIDIA更积极主动地推动制造商制造四核产品，以确立自己在移动处理器市场更大的优势。
为了达到这一目的，NVIDIA采取了与其它对手迥然不同的产品策略：在增加处理器核心数量的同时，谨慎地提升产品主频。绝大部分Tegra 2平板上，处理器主频维持在了1GHz，而高通、三星、德州仪器等其它对手，产品主频都在1GHz以上；到了Tegra 3，处理器核心频率最高只有1.4GHz，而高通的Snapdragon S4四核处理器主频高达2.5GHz，三星四核处理器Exynos的主频也达到了1.5GHz。
听起来Tegra 3的性能会落后一些？如果单从数字上看，的确如此。不过如果综合考虑成本、性能和生产工艺等种种因素，NVIDIA的作法可能却是最聪明的。在同样工艺、同样架构下，处理器都有着最优工作频率，一旦超过最优频率，耗电量和发热量都会猛增，并且需要提升工艺。从Tegra 2到Tegra 3，NVIDIA处理器的制程工艺保持在了40nm，而三星在Exynos 上已经升级到了32nm，高通则在S4上面实现了28nm的工艺。尽管NVIDIA选择了台积电作为代工厂商，完全有能力提高工艺，不过黄仁勋并不着急。在NVIDIA的规划中，Tegra 3在40nm制程上完全可以达到性能和功耗的平衡，并且40nm是最成熟的技术，有着最高的良品率，并且成本合理。当然，能够在40nm的工艺上实现四核处理器令人满意的性能，也与NVIDIA公司本身的设计能力密切相关。
这使得Tegra 3进入市场的时间优势异常明显。搭载四核A6处理器的iPad 3还只是一个传说，暂时没有明确的上市日期；采用28nm制程的三星、高通等其它四核处理器，目前也还没有制造商大量采用的消息，毕竟更高级的工艺制程意味着更高的成本。这样的空白期给了Tegra 3以可乘之机，凭借Tegra 2树立的良好声誉，NVIDIA有充足时间说服更多制造商尽快推出采用四核处理器的平板电脑，进而拉低产品的市场售价。如果的确如黄仁勋所预期的那样，Tegra 3平板的售价降低到299美元，那么Tegra 2平板以及iPad 2这样的产品，就又到了降价的时候。
已经有两家公司公布了搭载Tegra 3处理器的平板电脑的上市计划，分别是摩托罗拉代号为Kore的产品（很可能就是XOOM 2），以及联想的一款10.1寸平板电脑。它们都计划在2012年第一季度推向市场。
现在发烧友们应该还在关心另一个问题—采用四核处理器的手机会在什么时候出现在市场上。尽管NVIDIA已经宣称Tegra 3处理器有了手机版本，但目前还没有透露更多的技术细节。
与平板电脑相比，手机才是对四核处理器的最大考验。尽管可以在平板电脑上表现出色，但四核处理器如何在越来越薄的手机上，同时实现性能的提升和控制发热量及功耗，却是一个不小的难题。那些率先解決这一问题的公司，无疑将在未来市场上占据更多优势。现在，除了捂紧钱包、等待最满意的产品上市以外，我们还可以肯定一个新的潮流很快到来，那就是移动处理器的多核时代—它不仅意味着更高的工作频率，还意味着多核心之间更聪明的工作机制，使手持设备向更高性能、更低功耗的方向迈进。