NVIDIA Tegra 4处理器介绍与应用分析
农步祥 于 2013.10.25 06:30:06 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:08.68/165
  • 由于MI3[TD版]是我们首次接触的Tegra 4处理器智能设备,因此有必要结合目前网上公开的资料单独对其进行简要介绍。自2009年起,NVIDIA的野心开始拓展至移动平台,和微软合作推出的Zune HD便携式播放器开始内置Tegra APX 2500起,NVIDIA Tegra系列处理器开始成为ARM阵营中非常重要的角色。回顾Soomal的测评史,不难发现从初代Tegra到Tegra 2、3直到今年的Tegra 4,我们接触和体验了包括平板电脑和智能手机、智能影音播放器等多种产品。

    处理器架构

    Tegra 4的开发代号为“Wayne”,依旧延续了NVIDIA的专利技术vSMP[Variable Symmetric Multiprocessing]的4+1处理器结构模式,4个Cortex-A15可独立开关的高性能核心最高主频可达1.9GHz,二级缓存增大至2MB,支持DDR3L-1866以及LPDDR3-1866双通道内存。Tegra 4在待机模式下维持系统后台运行的一颗第2代低功耗核心可保持省电增加待机时间。Cortex-A15是ARM于去年发布的新处理器设计架构,着重于提升ARM家族处理器的性能,加入了硬件虚拟化和大内存寻址能力。执行核心方面,A15的规模更大,执行端口、执行单元数量都要比A9的多,均有助于提升ILP、单线程性能,还采用了多重、独立的发射队列的方式,以保持高频率。每一个发射队列都可以接受最多三条指令,所有的发射队列都可以并行分发,乱序执行单元从A9的5个增加至8个。A15执行乱序指令能力更强,A9上所有的浮点/NEON指令都必须顺序执行,但在A15上可乱序。

    Cortex-A15的能耗比也是许多人急切关心的问题,Google Nexus 10平板电脑上的三星Exynos5250双核A15处理器,在满载运行时功耗居然高达5W。核心数量更多和频率更高的Tegra 4会不会成为电老虎?28nm工艺使得Tegra 4在理论上会相对更省电。NVIDIA官方表示,在同样的性能表现前提下,Tegra 4仅需Tegra 3一半的运行频率[825MHz vs 1600MHz],并节省40%的功耗。当然,如果Tegra 4全速运行,功耗依旧会比A9高得多,为了尽量控制功耗,NVIDIA建议厂商在移动平台上做出一些运行频率的限制,825MHz其实正好就是Tegra 4第五个核心的最高运行频率。

    Tegra 4还有一个集成了i500 LTE基带的Tegra 4i[开发代号Grey],为Cortex-A9 r4版本,主频2.3GHz,同样是28nm工艺,主要用于手机平台,性能稍有差距。但目前并未正式上市。

    图形单元

    在ARM处理器性能尚不给力的阶段,GPU性能往往成为平台综合性能优劣的决定因素。NVIDIA沿用了在PC上的Geforce系列的图形处理单元技术移植至Tegra处理器平台,虽然在ARM平台上NVIDIA历来并不一定是图形单元性能最好的处理器,但由于在PC市场的惯性使其依旧成为其焦点话题。Tegra 4的GPU部分集成了24个顶点单元和48个像素填充单元,运行频率达660MHz。当然NVIDIA一直喜欢把顶点单元和像素填充单元细分以显示GPU核心数字上的优势。从最终实际表现来看,NVIDIA官方白皮书给出的数据是Tegra 4的像素填充率是Tegra 3的2.6倍,多边形生成速率是Tegra 3的1.3倍。当然更详细的理论性能测试数据我们将会在MI3的体验中详细评估,游戏我们也已经准备好[Google Play购买的正版]。

    如此飞速的图形性能提升,3D游戏并非最急切的需求,最重要的因素其实是手机屏幕分辨率的飞涨,1080p已经阻止不了Android手机和平板了,2K[2560x 1440甚至更高]将是未来的高端手机屏幕的主流配置,而日本的面板供应厂商JDI在今年初就发布了高达650ppi的屏幕应用,屏幕分辨率需求和GPU的关系性能带来了螺旋式的硬件发展提升。Tegra 4不仅支持分辨率更高的屏幕[最高3200x2000像素],还正式支持4kx2k超高清视频解码播放,最高码率达到62.5mbps[H264编码]。支持VC1/MPEG4/WebM等编码格式60mbps码率1080p分辨率视频的硬件解码。

  • Tegra 4内置了ISP[图像处理单元]引擎,借助强大的处理器和GPU性能,Tegra 4支持实时HDR取景并支持高动态范围和追焦优化,及1080p分辨率30FPS全高清视频录制功能。我们在MI3的拍照体验中已有介绍。

    产品应用方案

    简要回顾NVIDIA Tegra 2/3智能设备的表现,可说是喜忧参半,每一代Tegra处理器更新确实带来了巨大的性能提升,远超过摩尔定律的18个月周期。但产品的用户体验多少不尽如人意,系统的整体性能、稳定性都难以让人满意,甚至部分产品还有各种奇葩的BUG[休眠“睡死”、疯狂重启等],直到业界霸王微软亲自上阵,Surface RT的表现多少挽回了Tegra的颜面,但不是所有的厂商都具备微软的研发实力,Android相对较低的硬件效率加上使用Tegra 3处理器的中下游厂商无心优化,使得大量Tegra 3手机和平板产品成为低价低质的代名词,这样的状况对于市场推广显然是非常不利的。NVIDIA不仅需要提供处理器,更要提供一套完善的芯片组解决方案。

    首个采用Tegra 4处理器的设备既不是手机也不是平板,而是NVIDIA自行研发的Shield游戏掌机,运行完整的Android系统,除了Android游戏娱乐外,还支持PC端无线显示传输,成为无线的电脑显示器和游戏手柄[需要NVIDIA独立显卡支持],由于内置了主动散热,是唯一将Tegra 4理论性能完全发挥的智能设备,虽然价格昂贵并且体积较为庞大。但Shield的技术展示意义远大于其市场价值。对于中低端消费市场,NVIDIA也于近期发布了Tegra Note平板电脑,Tegra Note同样基于Tegra 4处理器,由NVIDIA设计,在板卡市场的合作厂商们代工发售。但Tegra Note目前显然还不够便宜,其市场竞争力和品质仍需观望。

    市场展望

    在主力的智能手机和平板电脑消费市场,小米、中兴等厂商也开始推出了基于Tegra 4的手机产品。还有近期即将上市的微软第二代Surface RT,这些中高端产品对于市场形象无疑是非常关键的。而且移动处理器市场竞争异常激烈,除了苹果独占iOS外,高通的晓龙800、三星Exynos5410/5420等将是Tegra 4最大的竞争对手。理论性能表现虽然互有胜负且差距可以小得忽略不计[Snapdragon800的Adreno 330,Exynos5410的PowerVR 544MP3,Exynos5420的Mali T628],但高通和三星有着更广泛的终端设备数量用户基础,价格战在Tegra 3上的实践效果并不理想,NVIDIA更需要的是提供完善成熟并且性价比更高的系统方案给中下游厂商,i500基带芯片的出现也说明NVIDIA已经在逐步重视并解决这个关键问题。

    但NVIDIA未来的计划更值得期待:在2014年推出的Tegra 5[代号Logan]将引入Kepler图形单元架构,支持DirectX 11.1、CUDA、曲面细分等目前Geforce系列显卡才有的高级图形功能,移动版的Kepler核心将拥有192个CUDA核心,图形处理能力将达到甚至超过目前XBOX360和PS3游戏机的水准,相比暮气沉沉的PC市场,资本和技术资源正在全面倒向ARM平台,越来越多的企业和开发者已经完成了向移动系统的业务平台迁移,而Surface RT已经展示了ARM成为移动工作平台的可能性,与X86的最终决战,只差一个突破口。

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    发表于2013.11.30 21:17:12
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    122.088.063.***
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    发表于2013.11.23 16:25:41
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    036.063.048.***
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    发表于2013.11.10 12:38:25
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    211.138.232.***
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    发表于2013.11.10 11:45:26
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    110.244.149.***
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    发表于2013.11.08 16:39:28
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    221.215.001.***
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    发表于2013.11.08 14:24:12
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    222.064.081.***
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    发表于2013.11.04 21:05:59
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    058.020.***.***
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    “与X86的最终决战,只差一个突破口。”这话讲得让人热血沸腾。
    发表于2013.11.02 11:52:28
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    220.160.***.***
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    不过多亏有风扇,才能更久的工作在高频下。
    T4的平板大多只有1.8G不说,占用一高就自动降频。
    发表于2013.10.31 19:33:51
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    186.090.***.***
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    014.019.***.***
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    功耗太猛,再强大的性能都不适合移动终端。
    发表于2013.10.29 11:34:33
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    058.249.***.***
    058.249.***.***
    这么说来,固守PC平台的AMD要悲剧了
    发表于2013.10.28 14:27:52
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    202.170.131.***
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    发表于2013.10.28 12:27:34
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    014.117.075.***
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    发表于2013.10.27 19:45:36
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    移动处理器发展真是快啊,想当年tegra刚出来那会,隔三差五地关注一段时间,就是看不到产品,才几年时间,也可以随随便便用上tegra4、骁龙800级别的手机平板了。
    发表于2013.10.27 16:57:20
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    112.231.061.***
    112.231.061.***
    发表于2013.10.27 10:47:56
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