Android 3.0 的硬體關鍵： NVIDIA Tegra 2 介紹

Chevelle Fu
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自從 Android 3.0 推出後，Tegra 2 這個名詞就不斷出現，什麼是Tegra 2？ Tegra 2 對 Android 平板為何重要？ Tegra 2 是由輝達 NVIDIA 所推出的應用處理器（Application Processor），是針對新一代智慧手機與平板電腦為目標市場所推出的高效能產品。

而Tegra 2在Android平板佔有重要一席之地的原因，就是第一款 Google Experience Device （GED）的 Android 3.0 平板、 Motorola XOOM ，所採用的核心，就是Tegra 2，這也奠定其他廠商在投入 Android 3.0 平板終端會優先選擇 Tegra 2 的契機。同時， Tegra 2 也是業界首款採用 ARM Cortex-A9 多核心架構的應用處理器，並且支援完整的 Flash Player GPU 加速能力。

談到 Tegra 2 就得提到 NVIDIA 進軍應用處理器的過去，回到2008年，NVIDIA 當時在PC平台受到當時合作夥伴 AMD 收購競爭對手 ATI 、在 Intel 處理器晶片組供應又持續遭受 Intel 刁難以及 Intel 即將把顯示器整合入處理器的影響，NVIDIA 開始思索因應之道；在當時看上 ARM 處理器架構在智慧手機以及可攜上網裝置的潛力，選擇向 ARM 購買 ARM 11 架構授權，開始打造 NVIDIA 過去從未經營過的應用處理器，而結晶就是當年的 Tegra 一代。

但在當時，由於 NVIDIA 在應用處理器市場知名度不高，Tegra 仍未受到受到重視，僅在當時搭上微軟，針對微軟旗下的 Windows Phone 、 Windows CE 等系統進行支援，並成為當時微軟多媒體播放機 Zune HD 的核心，後雖與德國VAG集團達成協議，打算將 Tegra 導入車載資通訊市場，不過一直到 Tegra 2 出現，才真正開花結果，2012年款的 Lamborghini Aventador LP-700 的行車電腦就確定是Tegra 2 核心，而整個 VAG 集團也將逐漸把 Tegra 應用處理器普及到旗下車款的行車電腦。

當時默默無名的 Tegra 雖未一炮而紅，不過來自 NVIDIA 圖形技術，支援 OpenGL ES 2.0 ，採取四個像素著色器以及四個頂點著色器作為架構的 GeForce ULP ，卻讓外界對 Tegra 的圖形處理能力為之一亮，GeForce ULP 雖然不可能如桌上型平台的 GPU 擁有那麼強大的圖形處理能力，卻展現不亞於掌上型遊戲機的效能。而 NVIDIA 也不因為 Tegra 的挫敗而放棄發展應用處理器的念頭，2010年搶在其他應用處理器傳統大廠之前，推出採用 ARM Cortex A9 雙核架構的 Tegra 2 。

不過 Tegra 2 甫推出時，並未造成相當大的迴響，真正醞釀 Tegra 2 翻身的功臣，其中一項就屬 Google 推出 Android 3.0 Honeycomb 系統，Android 3.0在系統上最大的價值不僅是表面上 UI 對於平板使用的最佳化，關鍵因素則是原生支援更高的解析度，使平板的高解析度能夠徹底發揮優勢；由於 Tegra 2 首先獲得 Google 的大力支援，搶先如高通、TI、三星等廠商成為少數能夠在第一時間支援 Android 3.0 的平台，使得許多想在第一時間推出 Android 平板的廠商，選擇採用 Tegra 2 作為產品的平台。


另外也是手持裝置市場的起飛，雖然手持裝置遊戲的市場營收與傳統手持遊戲機仍有一段距離，不過許多小資本的遊戲公司卻在其中以小博大，最經典的例子就是 Angry Birds ，當 Angry Birds 正式出現在 Android Market 的第一天，甚至癱瘓下載伺服器。也讓傳統遊戲公司開始投入手持遊戲的市場，而這些公司的強項就是華麗的畫面，這也需要仰賴更強的圖形能力。

目前 Android 平板上的 Tegra 2 ，在架構上採用兩個時脈 1GHz 的 Cortex A9 為負責運算用的核心，內部整合音效處理、1080p H.264 硬體影像解碼、硬體影像編碼，JPEG 圖形解碼以及支援最高12MP相機，當然最重要的，還是整合 NVIDIA 最引以自豪的 GeForce ULP GPU ，雖然 GPU 架構與 Tegra 一代大致相同，不過由於頻寬以及時脈提昇，圖形效能仍比 Tegra 一代強上許多。

不過對於使用者比較有切身關係的，除了效能的提昇以外，另外就是 NVIDIA 來自PC Game與PC Game合作廠商的良好關係， NVIDIA 為了提昇 Tegra 平台在 Android 的遊戲發揮空間，與許多遊戲開發商開始洽談針對 Tegra 最佳化，打造出不亞於掌上遊戲機畫面的高水準遊戲，這些相關資訊也能透過 Android 上的 Tegra Zone app 隨時獲取最新相關訊息。

而 NVIDIA 也不僅與這些傳統遊戲公司合作，也全力協助小而美的手機遊戲開發商提昇遊戲品質，例如 Fruit Ninja 開發商 Halfbrick Studio 就在 NVIDIA 技術人員的協助下，推出針對 TEGRA 2 處理器的 HD 版本，不僅解析度提昇，還利用 3D圖形讓遊戲中的水果更為立體。


另外， Tegra 2 還支援硬體 Adobe Flash 加速，利用 GeForce ULP 分擔處理器運算 Flash 的重擔，減少處理器的資源耗損，更能有效在讀取大量具備Flash元素的網頁像是 Youtube 或是 Facebook 網頁內的小遊戲，或是進行以 Flash 為基礎的遊戲時，減少整體的耗電，並且讓處理器的資源更專注在其他運算方面。

當然 NVIDIA 也不會就此將計畫打住，為了迎接其他應用處理器老牌廠商陸續推出雙核產品的挑戰，以及手持裝置3D的熱潮，將在2010年春季推出核心時脈提升到1.2GHz的 Tegra 2 3D ，而年底代號 Kal-El （超人）的 Tegra 3 也準備將時脈提升到1.5GHz，並且納入 Tegra 2 未具備的 NEON 多媒體加速技術，圖形能力將比現在的 Tegra 2 提昇 5倍 的水準，並且依照 NVIDIA 的計畫，2014年針對平板推出的新 Tegra ，效能將會是目前的 75～100 倍。

不過 NVIDIA 目前還在評估將 CUDA 平行運算納入 Tegra 架構中，由於 CUDA 不僅是硬體上的支援，還需要視業界是否需要在手機上透過 CUDA 輔助的必要，畢竟手持裝置的應用處理器與 PC 的 CPU 有著相當的架構差異， CUDA 是否能幫助現階段的應用處理器帶來更強的效能，還有待觀察，並且在軟體層如果無法獲得軟體廠商的支援，即便擁有 CUDA 也無法帶來效益。