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【新技术研习社】2013年手机处理器终极指南(下)

产品审查:Tegra 4与Tegra 4i

虽然都属于Tegra 4家族,但是实际上Tegra 4和Tegra 4i的核心并不相同:前者基于Cortex A15,而后者基于改进版Cortex A9。对于后者我们不会多加论述,我们将主要关注前者。

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如同Tegra3,Tegra 4也引入了nVIDIA自行设计的vSMP 4+1技术。因此对于Tegra 4的效率分析,将会分为两个部分:4核部分与附加单核部分。

首先是4核部分。Tegra 4的所有核心都是典型的Cortex A15架构,工艺使用了TSMC 28HPL,因此对于这一部分的分析我们可以找到一个极好的参照物,那就是Nexus 10所配备的Exynos 5250。后者是一枚双核Cortex A15、32nm HKMG LP工艺、工作频率1.7GHz的SoC。根据已有的测试结果,Exynos 5250的CPU功耗为4W,也就是说单核功耗为2W。这项对于Exynos 4412的440/600mW而言是一个相当大的数值,这也意味着Cortex A15的性能必须要四倍于Cortex A9,才可以维持效率的一致。NV做到了吗?很明显,也很遗憾,没有。Cortex A15的性能提升幅度远远没有功耗提升幅度大,两者之间的差距导致了Cortex A15的每瓦特性能相对于Cortex A9来说有着至少一半的下降。

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采用A15架构的Exynos 5250单个CPU核心功耗约为2W,数据来自Anandtech

那么回头来看看Tegra 4。由于核心是相同的,我们只需要对比工艺。TSMC 28HPL相对于三星32nm HKMG LP,究竟有没有性能和漏电方面的提升我们很难判断,但是大体上两者属于同一时代的同一水准工艺,相信差距并不会过大,我们假设台积电的28LP工艺总体能耗比三星降低30%——这已经几乎是同一代工艺可以存在的最大差距——这也远不足以抵消Cortex A15和Cortex A9近乎200%的差距,更何况Tegra 4的主频高达1.9GHz,这进一步降低了它的功耗可以低于2W/核心的可能性。这也就意味着,即便只有一颗核心工作,Tegra 4的功耗就已经逼近了4寸手机的散热功耗极限,而四核同时工作,如果不加限制,CPU部分的总功耗必将轻松突破8W。

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Tegra 4功耗有多大NV很清楚,所以给自家的Shield游戏机装上了风扇!

既然能耗比如此之低,那么技术有何改变、理论性能有何提升、在哪里提升就完全没有意义了。在手机上,Tegra 4的四枚Cortex A15所能发挥出的长期性能,除了极少数情况下,可以几乎肯定的说,将远不如一个设计优秀的四核Cortex A9处理器。

那么辅助的拌核部分呢?NV没有公布拌核的细节资料,我们假设它工作在1GHz,由于HPL工艺带来的低漏电,预计可以让这枚核心的功耗降低到0.6W左右,大约等同于一颗1.6GHz的Cortex A9。在这个工作条件下,Cortex A15的能耗比和Cortex A9比较接近,因此它们具备了接近的体效值。但是此时的Tegra 4,绝对性能只有四核Cortex A9的四分之一,体效值远远高于绝对性能,这也就意味着此时的Tegra 4会因为过慢而无法满足用户需求。

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伴核要想省电,必须工作在更低的频率

综上所述,Tegra 4不论在哪个模式下,所能提供的最大性能都难以超越四核心Cortex A9处理器,把这样一颗处理器做进手机唯一的意义也许只有一个——想方设法让手机坚持满载运行三分钟,跑出一个惊世骇俗的基准测试分数,给手机发烧友作茶余饭后跑分攀比的资本,就好比购买超级跑车上下班,除了炫耀以外没有任何意义。

至于Tegra 4的GPU部分,由于目前资料较少,所以无法给出分析对比,希望读者海涵。

当然我们也需要明白,Tegra 4的悲剧并不全是由于Tegra 4本身或是nVIDIA的技术实力导致的,究其根本,元凶还是Cortex A15核心过低的能耗比。这也决定了不仅是nVIDIA,其他任何试图在产品中引入标准Cortex A15架构的厂家,例如未来的华为海思K3V3,最终都将难逃“性能超不过A9”的魔咒。对于手机等便携式设备而言,Cortex A15毫无疑问是一个失败的设计,也无怪乎高通和苹果在几年前就决定放弃这个架构,自行以Cortex A9为基础发展自己的强化核心。这也从另一个方面看出,至少在目前可以看到的ARM产品中,Cortex A9依然是可以提供最强实际性能的产品,即便它已经问世超过了2年。

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最后提一下Tegra 4i。相信nVIDIA规划这样一个产品,也是因为NV实际上非常明白Cortex A15是一颗怎样的核心。因此,我们甚至可以理解为,Tegra 4i才是针对手机市场所推出的高性能产品。改进的Cortex A9 r3p1核心可以带来最多15%的同功耗性能提升,也就是更高的体效值与实际性能。但是Tegra 4i却如同骁龙800一般选择了HPM工艺,并且因为需要集成基带而无法在2013年上市,这对于Tegra 4i和nVIDIA而言无疑是彻头彻尾的悲剧,尤其是如今Cortex A12箭在弦上的情况下。如果说Cortex A15可以看作ARM在被成功冲昏了头脑之后的大跃进,那么后者就可以看作是ARM在大跃进失败后的反省之作,肩负了Cortex A9正统继任者的使命。对于它,我们在后面予以讨论,这里暂不多言。

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