平板电脑的“核”动力 聚焦新一代Tegra

新一代Tegra架构解读

Tegra2(型号为Tegra 250)基于台积电40nm制程工艺，共包含2.6亿个晶体管，核心尺寸约为49平方毫米，8.8mm BGA封装。在NVIDIA的官方资料中可以发现，Tegra2共有8颗逻辑处理芯片，而上一代Tegra处理器的核心数量为7个。不过这8个处理芯片并非我们在Intel或AMD的CPU中看到的那些传统意义上的处理器核心，而是各有各的用途。

Tegra2的核心架构及功能示意图

从单ARM 11到双Cortex-A9—核心部分

首先，Tegra2内建了两颗ARM Cortex-A9芯片。由于Cortex-A9微架构具有两种模式：可扩展式Cortex-A9 MPCore多核处理器和传统的Cortex-A9单核处理器。从以往的成功经验来看，依靠双内核式处理器设计不但能够有效提升产品性能，而且还能较好地控制功耗。因此，NVIDIA设计人员选择了在Tegra2的内部集成两颗独立的Cortex-A9芯片，且各自具备独有的指令缓存(32KB)和数据缓存(32KB)，但二级缓存则采用了共享方式。Cortex-A9 MPCore架构运行二级缓存大上限为8MB，估计设计人员可能会采用256KB或512KB设计。为了保证Cortex-A9 MPCore处理器与系统互连之间的数据交互性能，数据交互通道的高速度可达12GB/s。

ARM Cortex-A9的逻辑架构

由于采用了两颗Cortex-A9芯片，Tegra2便有了更强的机动性：针对于需要较高性能的应用环境，提升Cortex-A9芯片的工作频率；针对于性能要求不高的应用环境，降低Cortex-A9芯片的工作频率。不仅如此，Tegra2内建两颗Cortex-A9能够改善当前手持移动设备无法支持后台任务多线程运行的弊端。而ARM11核心虽然也是基于ARM MPCore架构，但是在上一代Tegra芯片中只有一颗ARM11。上市已超过五年的ARM11显然已经难以应付时下主流应用的性能需求，在后继者Cortex-A8和Cortex-A9中，NVIDIA为何选择了后者？尽管没有官方测试数据作为参考，但考虑到苹果公司称“iPhone 3GS的运行速度比iPhone 3G快达2倍”，前者的主芯片为ARM Cortex-A8，要知道Cortex-A9比Cortex-A8的主频更高，达到了1GHz。此外，Cortex-A9具有良好的向下兼容性，之前针对ARM11设计开发的程序代码都能被无缝兼容，这也意味着上一代Tegra的应用软件都可以快速移植到采用Tegra2的设备中。

征服1080p—视频部分

Tegra2内部对于高清视频信号分别交由两个部分处理，一个负责高清视频编码，另一个负责高清视频解码。其中，Tegra 2能够完成高达1080p H.264格式的视频编码工作，与之对比的是，Tegra仅能实现720p H.264规格的视频编码。这意味着在采用Tegra2芯片的平板电脑或智能手机上，用户能够以720p或1080p规格进行高清摄像，甚至随时随地进行高清视频通话或视频会议。

根据NVIDIA的样机演示，Tegra2的视频解码处理单元真正实现了1080p H.264流畅播放。尽管iPhone 3GS所采用的三星SoC同样号称支持1080p解码，但实际上仅能流畅播放480p H.264视频。此外，Tegra2在解码1080p高清视频时功耗仅为100mW，其它同类产品由于主芯片也参与了部分解码工作，所以整体功耗飙升至1000mW左右。正因为如此，采用Tegra2芯片的5英寸平板电脑可以连续播放接近12小时的1080p高清视频，而采用Snapdragon或Atom芯片的同类产品播放1080p高清视频均宣告失败。

向数码相机看齐—影像处理部分

Tegra2的影像处理芯片(Image Processor)并非传统意义上的GPU，大家可千万别误会。这块芯片是负责处理平板电脑或智能手机的静态、动态拍照功能。它支持高达1200万像素的图像传感器，支持自动白平衡、自动对焦和一般视频处理等数码相机常用功能。无论是静态图像还是动态图像，Tegra2的影像处理芯片都支持，并且可以将这些信息输出到下一个重要的处理单元——Tegra2的2D/3D图形处理芯片(2D/3D Graphics Processor)。