内部架构解析：神秘的第五核心

·内部架构解析：神秘的第五核心

    Tegra 3是全球首款移动平台四核处理器，但如果你看过其内部架构，就会发现在四颗ARM Cortex A9架构核心之外还有一个核心，它被称为Companion，我们可以称之为伴核，那么它与其余四颗核心有什么区别呢？

    Tegra 3之所以不能称之为五核处理器，是因为Companion(伴核)采用专门的低功耗硅工艺制造而成，能够以低频率来运行，而其它四颗核心则为标准的硅工艺，因此可以达到更高的频率，因此我们可以称之为主核心。

Tegra 3内部架构解析

    Tegra 3这种“4+1”的组合在工作时也有自己的特点，Companion(伴核)通常工作在待机、处理邮件、收发微博这些“空闲时间”，四颗主核心工作比较“卖力”，主动承担阅览网页、高清播放、2D/3D游戏这些复杂应用，这需要Tegra 3的vSMP(可变对称多重处理技术)。

    由下图可以看到，vSMP技术可以根据工作负荷，动态启用和关闭CPU核心，因此Tegra 3可以呈现出以下四种工作状态。

根据工作负荷管理CPU核心

    状态一：当待机或处理简单应用时单独使用伴核(频率范围：0~500MHz)

    状态二：当2D游戏、查地图、网页浏览(无Flash)时关闭伴核启用一颗主核心(频率范围：0~1.4GHz)

    状态三：当打开有Flash内容的网页、视频聊天或涉及多任务处理时，启用两颗主核心以加强性能(频率范围：0~1.3GHz)

    状态四：当运行大型3D游戏、视频编辑等复杂应用时，Tegra 3会将四颗主核心全部开启(频率范围：0~1.3GHz)

不同硅工艺对功耗和性能的影响

    实际运行时，Companion(伴核)的工作频率范围在0MHz~500MHz之间，四颗主核心工作频率范围在0GHz~1.4GHz(视工作中的核心数量)，它们都基于ARM Cortex A9架构，伴核的存在是为了更长的续航时间，四核核心主要负责性能输出。尽管目前我们没有拿到详细数据，但官方称vSMP技术使得Tegra 3比上代产品更加节电，我想这可能是综合了各种使用状态后的成绩。(点击查看：Tegra 3比Tegra 2强在了哪)

    在Tegra 3上，例如动态照明、物理效果以及其它与游戏相关的处理任务通过四个核心进行共享。通过这种负载共享，基本不会出现一颗核心满载的情况，让处理器有额外的空间用来处理后台任务。

    和NVIDIA的Optimus技术相同，切换过程在后台自动运行，切换时间不到2毫秒，属于无缝切换，且为了避免核心之间频繁切换，NVIDIA在CPU管理算法中加入了可编程的滞后控制，等应用程序稳定运行后激活切换机制，从而防止核心之间的“颠簸”。