Tegra 3, il nuovo SoC targato NVIDIA

Una delle principali novità implementate nell'architettura Kal-El di NVIDIA, resa pubblica da NVIDIA diverse settimana fa e da noi analizzata con questo articolo, è indicata con la sigla vSMP, acronimo di Variable Symmetric Multiprocessing. Accanto ai 4 core di questa architettura trova spazio un quinto core, indicato come Companion, che è specificamente dedicato a quegli ambiti di utilizzo nei quali le richieste di elaborazione siano molto contenute e si voglia minimizzare il consumo.

La logica alla base di questa scelta architetturale è molto semplice: il core Companion ha principio di funzionamento differente dagli altri integrati in Kal-El, essendo appositamente sviluppata per contenere al minimo il consumo in contesti di ridotta potenza elaborativa quali standby, ascolto di musica e anche riproduzione di flussi video. Questo core, di conseguenza, opera ad una frequenza che è inferiore a quella degli altri 4.

I 4 core standard entrano in gioco nel momento in cui il tipo di elaborazione che viene eseguito è più esigente in termini di risorse di sistema. I 5 core sono tutti basati su architettura Cortex A9 di ARM, con differenti frequenze di clock tra i 4 core standard e il core Companion. Di conseguenza è l'architettura al proprio interno che gestisce dinamicamente il passaggio dal core Companion ai 4 core standard, e viceversa, senza alcun tipo di interazione con il sistema operativo o con il software che viene eseguito in uno specifico istante.

Il processo produttivo utilizzato, a 40 nanometri, è quello LPG messo a disposizione da TSMC. Questo approccio permette di avere a disposizione alcune parti del chip, e quindi dei transistor, che sono costruiti con tecnologia G (General Purpose) affiancati da altri di tipo LP (Low Power). Il chip Companion è costruito con processo LP, mentre i 4 core standard sono basati su processo G. Tutti i core sono inoltre dotati di power gate: possono venir pertanto completamente disabilitati, in funzione del carico di lavoro, in modo indipendente così da contenere a zero il consumo specifico nel momento in cui non siano utilizzati.

Alla base di una decisione di questo tipo da parte di NVIDIA, possiamo fare alcune semplici considerazioni: un dispositivo mobile viene tipicamente utilizzato per l'80% del suo tempo di funzionamento in modalità Active Standby, e per il restante 20% con applicazioni mobile che richiedono un elevato quantitativo di risorse. In modalità Active Standby numerose applicazioni vengono eseguite in background: per queste è sufficiente la presenza di un singolo core di ridotti potenza e consumo, in quanto l'importante non è che il task in background specifico venga completato rapidamente quanto che venga concluso.

La scelta di un'architettura con differenti tipologie di core è pertanto legata al contenimento dei consumi complessivi, bilanciando questo con la disponibilità di una elevata potenza di calcolo. La scelta di core differenti per tipologia è anche legata a come questi core tendano a consumare sia durante l'utilizzo a pieno carico sia durante le fasi di standby.