NVIDIA ha introdotto un tablet basato su Tegra K1 e un controller wireless. Di cosa è capace Tegra K1? Recensione del gioco nvidia tegra k1 wot

Il primo SoC mobile dell'azienda con core grafico Kepler

introduzione

Nome dell 'azienda NVIDIAè sempre associato alla grafica tridimensionale e non sorprende che tutte le loro soluzioni siano considerate da utenti e revisori da questo punto di vista in primo luogo, comprese quelle mobili. La grafica tridimensionale negli ultimi anni si è sviluppata quasi più attivamente di tutte le altre aree dell'IT. Ricorda, ad esempio, ciò che era disponibile a metà degli anni '90 del secolo scorso, quando il percorso del rendering 3D hardware in tempo reale era appena iniziato: RealityEngine dalla compagnia Grafica in silicone, con abilità piuttosto patetiche per gli standard odierni. L'attuale smartwatch può fare molto di più dell'allora costosa scatola.

Ed era un dispositivo professionale e negli anni successivi la grafica 3D si è sviluppata intensamente nel mercato consumer: tutti ricordano l'azienda 3dfx e dei suoi concorrenti, la maggior parte dei quali sono ora in pensione. Ma no NVIDIA- l'azienda californiana per tutto questo tempo rimane in testa, sono stati loro a rilasciare il primo consumatore GPU(anche se nominalmente non lo sono, ma quella storia con un chip da S3 era piuttosto nuvoloso) in meno di dieci anni.

Ma cosa adesso? Sono passati ancora alcuni anni e portiamo in tasca dispositivi informatici, la cui potenza è molte volte superiore a quelle soluzioni desktop professionali di una volta. La grafica 3D mobile si sta attivamente sviluppando lungo il percorso della grafica desktop ed è solo leggermente indietro in termini di capacità. Le moderne GPU mobili sono in grado di eseguire il rendering di scene complesse che anche le grandi console di gioco non potevano gestire alcuni anni fa.

Dan Vivoli di NVIDIA fornisce un buon esempio del rapido sviluppo della grafica 3D utilizzando l'esempio delle auto del marchio Lexus anni diversi. Se l'industria automobilistica in questi anni si sviluppasse rapidamente come la grafica 3D, un'auto moderna raggiungerebbe velocità 1000 volte superiori, consumerebbe carburante 400 volte meno e costerebbe 500 volte meno. Puoi stimare tu stesso i numeri, ma non è tutto: le dimensioni dell'auto sarebbero inferiori al cubo di Rubik!

Il confronto è comico, ovviamente, e sembrerebbe: perché confrontare le moderne tecnologie di grafica 3D con soluzioni di molti anni fa? Il fatto è che anche il primo chip mobile Tegra avrà presto sei anni! Quanto velocemente passa il tempo e NVIDIA aveva ancora un core video obsoleto nei chip mobili, che ovviamente non ha funzionato positivamente per la loro immagine di leader nelle tecnologie grafiche e non ha aiutato a promuovere le soluzioni Tegra sul mercato.

Da diversi anni chiediamo ai rappresentanti di NVIDIA quando le capacità delle moderne architetture grafiche desktop dell'azienda entreranno nei loro chip mobili, per non parlare della loro unificazione. È chiaro che questo non è un compito facile e l'azienda lavora in questa direzione da molto tempo, ma tutti i precedenti modelli NVIDIA Tegra utilizzavano core video, le cui basi sono state gettate molti anni fa, anche nella quarta generazione di il chip GPU, funzionalmente non differiva molto dalla primissima soluzione mobile dell'azienda.

Sotto tutti gli altri aspetti, non c'erano quasi lamentele sui system-on-chip NVIDIA Tegra, avevano sempre core CPU molto produttivi, si distinguevano per soluzioni interessanti per ottenere una maggiore efficienza energetica, ma le GPU, sebbene fossero molto produttive, rimanevano funzionalmente a il livello di molti anni, molto tempo fa, per cui ha funzionato bene Tegra 3, che è diventato piuttosto popolare negli smartphone e soprattutto nei tablet, ma chiaramente non è più adatto Tegra 4. Inoltre, è stato a lungo chiaro che il core video unificato compatibile con CUDA dell'architettura desktop Keplero- una questione del prossimo futuro per Tegra.

E ora, nel suo quinto chip mobile, precedentemente noto con il nome in codice Logano, l'azienda ha finalmente realizzato le nostre speranze di lunga data. Per la prima volta, NVIDIA ha rivelato alcuni dati sulla nuova generazione nell'ambito della nota conferenza di computer grafica SIGGRAPH 2013 a cui l'azienda partecipa sempre. Questa mostra è un luogo eccellente per mostrare le capacità grafiche e di elaborazione di un sistema mobile su chip, di cui la GPU è il componente più importante.

Ma per l'annuncio e la divulgazione di tutti i dettagli sul Tegra K1, NVIDIA ha scelto uno spettacolo mirato all'elettronica personalizzata: CES internazionale 2014 in corso in questi giorni a Las Vegas. I prodotti reali basati sulla quinta generazione di Tegra dovrebbero apparire sul mercato nella prima metà del 2014. Diamo un'occhiata a ciò che NVIDIA ha fatto e cambiato nel suo chip mobile, per il quale nutrono grandi speranze.

NVIDIA Tegra di quinta generazione

È noto da tempo che le principali innovazioni in Tegra K1 riguarderà il suo nucleo grafico e il resto, anche se subirà modifiche, ma molto facili, senza alcuna rivelazione. Un'architettura GPU Keplero era solo il cambiamento principale per il quale aveva senso rilasciare il Tegra K1. Dopotutto, la nuova GPU offre non solo funzionalità grafiche notevolmente migliorate, ma anche capacità di calcolo versatili e una maggiore efficienza energetica, un'altra caratteristica per la quale ci sono state alcune lamentele su Tegra.

Non sorprende che le possibilità GPU e sono di primario interesse per noi. Per ora parliamo del core video utilizzato in Tegra K1, che include 192 CUDA core di calcolo dell'architettura a noi nota Keplero e il fatto che il core grafico supporti non solo OpenGL ES 3.0, ma anche OpenGL 4.4, DirectX 11 e CUDA 6.

Per quanto riguarda un'altra parte importante sotto forma di universale processore-nuclei, allora ci sono stati cambiamenti molto meno radicali. Naturalmente, un giorno NVIDIA realizzerà anche core per CPU a 64 bit, ma architetture ARMv8 non ancora in Tegra (vedi aggiunta alla fine dell'articolo), sono sempre gli stessi quattro Cortex-A15 con due megabyte di memoria cache di secondo livello e il quinto core ausiliario - "compagno" (anche Cortex-A15), progettato per funzionare in modalità economica con un basso carico computazionale.

Un cambiamento importante nella parte CPU del nuovo chip è che questi non sono esattamente gli stessi Cortex-A15 utilizzati in Tegra 4. In primo luogo, sulla base dell'esperienza di progettazione di Tegra 4, gli ingegneri NVIDIA sono stati in grado di migliorare le prestazioni di Tegra K1 e, in secondo luogo, tutti i core A15 universali 4 + 1 hanno una revisione R3, mentre Tegra 4 utilizzato meno avanzato R2. Vantaggi di modificato R3-core sono modifiche architettoniche volte a ridurre la tensione operativa e il consumo energetico richiesti, che si traducono rispettivamente in una migliore efficienza energetica, di cui parleremo sicuramente più avanti.

Continuando a considerare le caratteristiche di Tegra K1, notiamo che il modulo della fotocamera ha un potente processore a doppia immagine ( ISP), che ha una capacità fino a 1,2 gigapixel e sensori di supporto con risoluzione fino a 100 megapixel. Il modulo per lavorare con i dispositivi di output delle immagini supporta risoluzioni fino a Ultra HD, conosciuto anche come 4K(che era anche in Tegra 4, però) e per il display integrato e quelli esterni collegati tramite HDMI 1.4a, e allo stesso tempo il chip supporta anche la decodifica dei dati nel formato H.265 in questa risoluzione. Delle porte I / O, notiamo il supporto per una coppia di connettori USB 3.0.

Il nuovo chip NVIDIA è prodotto da Tecnologia di processo "HPM" a 28 nm negli stabilimenti dell'azienda taiwanese TSMC, in contrasto con la tecnologia di processo "HPL" a 28 nm della stessa azienda, utilizzata per Tegra 4. Abbiamo già scritto che TSMC ha diversi tipi di tecnologia di processo a 28 nm e "HPM" per i chip mobili è adatto a molti meglio in quanto aiuta a raggiungere velocità di clock più elevate e "HPL" è ottimizzato per basse perdite. Probabilmente, questo è anche il motivo per cui la frequenza massima dei core di elaborazione Tegra 4 era limitata a 1,9-2,0 GHz e, nel caso di Tegra K1, i core della CPU funzioneranno a una frequenza di clock più elevata fino a 2,3 GHz.

Architettura grafica di Keplero

Infine, è giunto il momento in cui la migliore delle architetture grafiche esistenti di NVIDIA è arrivata ai chip mobili Tegra. Vorrei che ciò accadesse anche durante il rilascio di Tegra 4, ovviamente, ma poi qualcosa non ha funzionato e il chip mobile con dentro Kepler non era ancora pronto per la produzione.

Ma ora va tutto bene, se il core video obsoleto in Tegra 4 era accompagnato da un Fermi desktop con funzionalità migliori, quindi a partire da Kepler, NVIDIA ha fatto un salto di qualità nella funzionalità delle GPU mobili, che dovrebbero essere supportate nel futuro, secondo lo schema sopra. NVIDIA afferma che l'architettura Maxwellè già stato sviluppato tenendo conto delle future applicazioni nei chip mobili, quindi due linee diverse si fonderanno finalmente in una sola.

È interessante notare che durante la progettazione della prima generazione di Kepler, questa architettura non era ancora prevista per essere utilizzata nei chip mobili della famiglia Tegra, ma durante la creazione della seconda versione dell'architettura (chip video GK2xx), NVIDIA ha deciso di farlo. Quindi, cosa ci offre Tegra K1 in termini di capacità del core video dell'architettura Kepler? Mobile GPU ha un nome in codice GK20A ed è composto da 192 core CUDA, ha una cache unificata di secondo livello, blocchi dedicati per l'elaborazione della geometria e della tassellatura, nonché blocchi POR.

Se non ricordi l'architettura Kepler, tutte le GPU di questa famiglia sono costituite da uno o più cluster di elaborazione grafica GPC, che hanno i propri motori di rasterizzazione e possono contenere uno o più multiprocessori SMX. E questi multiprocessori, a loro volta, contengono 192 core di elaborazione, motori per l'elaborazione di geometria e tassellatura e moduli di texture. TMU.

È chiaro che la GPU mobile nel Tegra K1 finora semplicemente non può contenere troppe unità di esecuzione, quindi gli ingegneri hanno deciso di cavarsela con un cluster GPC contenente lo stesso multiprocessore SMX. Consiste di 192 core di calcolo, un'unità di rasterizzazione e tassellatura, quattro unità ROP, otto unità TMU, una memoria cache condivisa e altre unità funzionali.

È molto e con cosa è paragonabile alle note soluzioni desktop e laptop? Possiamo dire che il GK20A nel Tegra K1 è pari alla metà della potenza di elaborazione di una scheda video desktop GeForce GT 640 sulla base GK107, che ha esattamente il doppio dei core CUDA in streaming. In altri parametri, il GK20A mobile è quattro volte inferiore: ha quattro volte meno TMU e ROP. Ma non dimenticare: stiamo confrontando una GPU mobile con una soluzione desktop, anche se piuttosto debole! Inoltre, la frequenza di clock della GPU nel Tegra K1 è piuttosto elevata e lo è 950 Mhz, che è anche leggermente superiore alla frequenza del chip video della GeForce GT 640.

Per quanto riguarda schede video simili per laptop, GK107 ha un fratello migliorato GK208, che è il più vicino alla GPU mobile in Tegra K1. GK107 e GK208 hanno due multiprocessori SMX con 192 core CUDA ciascuno, mentre GK208 ha una potenza di elaborazione aggiuntiva e una larghezza ridotta del bus di memoria video da 128 bit a 64 bit. Questa GPU è alla base di diverse schede grafiche per notebook: GeForce GT 720M, 730M, GT 735M e GT 755M, nonché soluzioni desktop: GeForce GT 635 e seconde revisioni GT 630 e GT 640.

Naturalmente, la GPU mobile doveva essere seriamente rielaborata e modificata. I dispositivi mobili non hanno bisogno di troppi blocchi POR e TMU, per non parlare dei blocchi di elaborazione della geometria e tassellatura, che saranno utilizzati solo per una piccola parte delle loro capacità. Ancora più importanti sono altri cambiamenti che hanno favorito l'efficienza energetica. Ad esempio, dentro GK20A le comunicazioni tra i blocchi GPU sono state notevolmente semplificate, poiché per una versione mobile con un GPC e un SMX non è semplicemente necessario trasferire dati e bilanciare il lavoro tra diversi SMX e cluster, quindi parte della logica di controllo è stata eliminata e, in generale, il la GPU mobile è diventata molto più semplice e più efficiente dal punto di vista energetico.

Ma ciò non ha influito sulla funzionalità del core video, che è pienamente coerente con le capacità del desktop Kepler. Comprese le possibilità di elaborazione della geometria e della tassellatura, suddividendo le primitive geometriche in entità più piccole. tassellazioneè un grande vantaggio di Kepler ed è particolarmente importante per i dispositivi mobili, in quanto può fornire un'elaborazione più efficiente di geometrie complesse, rispetto ai metodi tradizionali.

Ad esempio, la generazione dinamica della geometria del terreno e/o della superficie dell'acqua a un dato livello di dettaglio può fornire un aumento delle prestazioni multiplo (secondo NVIDIA - più di 50 volte), rispetto a un aumento diretto del numero di triangoli, che è disponibile su core video obsoleti con solo supporto OpenGL ES 2.0.

Sai già dai giochi per PC che la tassellatura può migliorare il realismo dell'immagine generata se eseguita correttamente. Questo metodo consente di aggiungere dettagli agli oggetti in una scena 3D, particolarmente evidenti sui bordi, consente di calcolare correttamente le ombre e l'illuminazione globale, mentre i dati geometrici vengono aggiunti dinamicamente solo dove sono necessari.

Come esempio, NVIDIA presenta una demo del terreno completamente tassellata utilizzando OpenGL 4, in cui la GPU Tegra K1 gestisce con facilità diversi milioni di poligoni per fotogramma a 60 FPS costanti. Puoi anche richiamare un'altra demo simile Isola, riprogettato per GPU mobile.

Oppure ricorda circa tre anni fa c'era un tale programma di benchmark demo gigante di pietra da BitSquid e Fatshark, che giravano su schede grafiche con supporto hardware per Direct3D 11 e tassellatura? Quindi ora funziona perfettamente sul chip mobile Tegra K1 a piena risoluzione, ma prima non tutte le GPU desktop potevano farcela!

Supportate dal nuovo chip mobile NVIDIA ci sono altre possibilità che l'architettura Kepler ha aperto. Ad esempio, come tutte le GPU desktop, il nuovo prodotto supporta il cosiddetto testurizzazione senza rilegatura. Nelle architetture grafiche precedenti, il modello di rilegatura delle trame fornisce il supporto per il lavoro simultaneo con solo 128 trame, a cui viene assegnato il proprio slot fisso nella tabella di rilegatura, e Keplero ha introdotto le trame "non collegate", quando il programma shader può accedere direttamente alle trame in memoria, senza utilizzare la tabella di rilegatura:

Questa soluzione aumenta il numero simultaneo di trame elaborate in un programma shader a oltre 1 milione, il che consente di aumentare il numero di trame e materiali unici in una scena e può essere utilizzato in tecniche simili al noto Megastruttura utilizzato nel motore Software di identificazione. Inoltre, il bindless texturing aiuta a ridurre l'utilizzo della CPU durante il rendering riducendo il tempo necessario al driver video per elaborare le richieste.

Come le sue controparti desktop, la GPU dell'architettura mobile Kepler fa ampio uso della compressione delle informazioni in varie parti della pipeline grafica. Ci sono molti punti in cui vengono utilizzati la compressione e il buffering, che aiutano a fare un uso più efficiente della memoria video e della sua larghezza di banda, che è sempre scarsa.

La compressione delle texture è ancora più importante per i dispositivi mobili che per i PC, poiché i chip mobili hanno bus di accesso alla memoria ristretti e i chip di memoria funzionano a una velocità di clock inferiore, con conseguente mancanza di larghezza di banda. Pertanto, NVIDIA ha prestato molta attenzione all'efficiente compressione dei dati e al buffering dei dati tra diverse unità GPU, nonché ad altri metodi per risparmiare larghezza di banda della memoria.

Quindi, nel core video Tegra K1, viene utilizzato lo scarto primitivo ( abbattimento primitivo), gerarchico Z Abbatti, compressione Primi Z e Buffer Z, compressione del buffer di colore e compressione della trama con diversi metodi: DXT, ETC, ASTC(Compressione della trama scalabile adattiva).

ASTCè un algoritmo di compressione delle immagini con perdita di blocchi sviluppato da ARM che è uno standard comune e un'estensione ufficiale per OpenGL e OpenGL ES. Questo metodo presenta vantaggi rispetto a DXT ed ETC, supporta blocchi di diverse dimensioni e formati (incluso HDR), offre una migliore qualità dell'immagine e consente di risparmiare in modo significativo la larghezza di banda della memoria.

Ad esempio, questa illustrazione NVIDIA mostra il rapporto di compressione dell'immagine di una tipica immagine dell'interfaccia utente mobile di Kepler che raggiunge una compressione tra il 43% e il 76%.

Con l'introduzione del core video della moderna architettura Kepler, Tegra K1 ha aggiunto altre funzionalità non direttamente correlate alla grafica 3D. Ad esempio, il rendering grafico 2D con accelerazione GPU, noto come tracciamento del percorso ( rendering del percorso). Questo metodo definisce un disegno bidimensionale come una sequenza di contorni (percorsi) indipendenti dalla risoluzione dello schermo che possono essere riempiti con un colore, una sfumatura, un'immagine e così via.

A differenza delle bitmap, il tracciamento del percorso consente di ruotare e ridimensionare un'immagine senza artefatti di pixel o altri problemi simili e sarà molto utile quando si lavora con il rendering di font PostScript, PDF, SVG, Flash, TrueType e OpenType, immagini vettoriali e tele. ( tela) HTML 5.

Ora tutte le operazioni per disegnare immagini vettoriali vengono eseguite sulla CPU, ma il supporto accelerato dalla GPU ha i suoi vantaggi: il core video è in grado di filtrare le immagini velocemente e di alta qualità (incluso il filtraggio anisotropico), su di esso è disponibile l'ombreggiatura programmabile (ad esempio , bumpmapping complesso, lento sulla CPU), è supportata la fusione veloce delle immagini. Tra gli altri vantaggi: nessuna necessità di eseguire il rendering di un'immagine in una texture, una combinazione di oggetti vettoriali e 3D in un buffer, prestazioni molto più elevate e carico ridotto sui core della CPU.

NVIDIA ritiene che molte applicazioni grafiche 2D sposteranno presto il lavoro di rendering del percorso eseguito sulla CPU verso core video più efficienti, ottenendo vantaggi in termini di flessibilità e prestazioni. In uno speciale evento NVIDIA, ai giornalisti è stata mostrata una dimostrazione di questa tecnologia su un normale tablet con un Tegra K1, dove hanno lanciato a turno le versioni CPU e GPU. In effetti, il rendering, il ridimensionamento e la rotazione del contenuto delle pagine HTML e delle immagini SVG sono stati eseguiti molte volte più velocemente sulla GPU, il che era evidente ad occhio nudo.

Funzionalità di elaborazione grafica Tegra K1

Pertanto, le capacità grafiche del core video Tegra K1 corrispondono, poiché il core GPU mobile del chip Tegra rilasciato si basa sull'ultima architettura grafica di NVIDIA. Il core video Tegra K1 supporta entrambi OpenGL ES 3.0 con OpenGL 4.4, e tutte le possibilità DirectX 11, compresa la tassellatura, così come NVIDIA CUDA 6.0 e OpenCL.

Ancora più importante, la nuova GPU mobile è molto più semplice e meno assetata di energia rispetto ai suoi fratelli maggiori. Il core video mobile supporta tutto come la GeForce GTX Titan, ma consuma cento volte meno energia! NVIDIA elenca il consumo di chip come 2 W, ma è probabile che in alcune attività ad alta intensità di risorse, il consumo tipico sarà nell'ordine di 2,5-3W, tipico dei potenti SoC mobili progettati per tablet e smartphone di grandi dimensioni con schermi da 5 pollici (o più).

Abbiamo già citato alcuni importanti sviluppi nello sviluppo della grafica hardware 3D sopra: l'introduzione di RealityEngine negli anni '90, il rilascio della prima GPU di gioco con elaborazione della geometria con accelerazione hardware da parte di NVIDIA nel 1999, l'introduzione di programmi shader programmabili nel 2001 e il rilascio di GPU basate su GPGPU negli ultimi anni. Ogni passaggio ha fornito nuove opportunità e la comparsa di un core video di un'architettura così avanzata nelle soluzioni mobili è un evento importante per NVIDIA.

Le capacità della nuova GPU saranno rivelate non solo nelle applicazioni di gioco con grafica 3D complessa, ma anche nell'elaborazione delle immagini, nelle applicazioni SoC nelle auto e in altre attività, di cui parleremo più avanti. Ma è naturale che l'effetto maggiore sugli utenti siano le nuove possibilità della grafica 3D.

NVIDIA ha preparato un nuovo programma demo per il primo Kepler mobile che utilizza motore irreale. Certo, ci sono alcune cose pre-calcolate, ma la parte principale dell'illuminazione viene calcolata in tempo reale, vengono utilizzati rendering HDR e materiali complessi.

Il risultato sembra davvero impressionante, anche i creatori del motore giochi epici-Mark Rein, per esempio. Il rendering di scene complesse che in precedenza richiedevano una GPU desktop abbastanza potente ora funziona bene sul nuovo chip mobile, ottimo per smartphone e tablet di fascia alta:

Nuove opportunità si aprono per gli sviluppatori di applicazioni 3D mobili su sistemi così potenti, perché la qualità grafica diventa disponibile quasi come in giochi per PC come Watch_Dogs, Battlefield 3/4, Assassin's Creed IV.

Tutto questo sarà disponibile nel prossimo futuro su dispositivi mobili (e non solo mobili, ma anche tascabili!) con Tegra K1. Il potente core video di Kepler offre un gran numero di nuove funzionalità non precedentemente disponibili su dispositivi simili:

La grafica Tegra K1 offre programmabilità flessibile e prestazioni superiori per i dispositivi mobili, semplificando la creazione di immagini 3D di alta qualità e il trasferimento di applicazioni di gioco da piattaforme "per adulti": PC e console. Nel prossimo futuro, anche su sistemi mobili, saranno disponibili effetti e algoritmi come tassellazione, effetti fisici PhysX realistici, illuminazione complessa (anche globale) e post-elaborazione e persino ray tracing.

Dal precedente chip mobile al Tegra K1, c'è stato un discreto salto nelle prestazioni 3D e uno sbalorditivo salto nelle funzionalità. Questo salto può essere stimato confrontando la grafica nel benchmark GLBenchmark Egitto con un volto del famoso programma demo di NVIDIA.

Questo è un programma demo per simulare un volto umano e le espressioni facciali già note a te - FaceWorks Ira. Una delle simulazioni di volti umani più dettagliate, mostrata per la prima volta qualche mese fa come dimostrazione delle migliori soluzioni desktop, ora funziona su dispositivi mobili con Tegra K1.

Ovviamente la versione mobile del programma demo richiedeva alcune semplificazioni, perché un chip video con un consumo di 2-3 W non è ancora in grado di elaborare 5 trilioni di operazioni in virgola mobile al secondo. È importante che tutti gli effetti di base rimangano: rendering HDR completo, anti-aliasing FXAA e dispersione del sottosuolo, che simula la propagazione della luce attraverso i tessuti umani traslucidi. Gli shader sono stati semplificati nella versione mobile della demo, utilizzando meno buffer off-screen, texture a risoluzione inferiore e un solo passaggio. Ma sebbene la qualità dell'immagine sia leggermente diminuita, rimane molto alta per soluzioni compatte, irraggiungibili prima.

Alcuni lettori obietteranno sicuramente che i giochi seri che richiedono una grafica 3D di alta qualità non vengono quasi mai riprodotti su dispositivi mobili, ma i dati di App Annie e Flurry Analytics dire che gli utenti Google Play Store anche nel 2012, hanno speso il 76% dell'importo totale speso per l'acquisto di software in giochi, mentre il software non di gioco ha ottenuto solo il 24%. Inoltre, quando utilizzano dispositivi mobili come i tablet, gli utenti trascorrono il 67% del loro tempo giocando e solo il restante terzo viene dedicato a tutte le altre attività.

Osservando le quote degli sviluppatori di giochi che si rivolgono a varie piattaforme di gioco, il 55% di tutti gli sviluppatori sviluppa giochi per dispositivi mobili, che è anche più che per PC (48%), per non parlare del 5-13% delle aziende che sviluppano giochi per varie console desktop . È chiaro che ciò è in gran parte dovuto allo sviluppo finanziario più conveniente per i dispositivi mobili, ma ciò non cambia i fatti: la maggior parte degli sviluppatori di giochi si rivolge ai dispositivi mobili.

E ci sono più dati e previsioni Intelligenza DFC che il mercato delle applicazioni di gioco mobile sta crescendo più velocemente di tutte le altre piattaforme di gioco. Quindi la possibilità di introdurre grafica 3D di alta qualità potrebbe essere richiesta nei giochi per dispositivi mobili. Anche quelli che si accontentano ancora di un'immagine 2D, come era prima sulle piattaforme di gioco per adulti.

Ma come sviluppare giochi di alta qualità per dispositivi mobili, se c'è molto software specializzato per sviluppatori di giochi su PC e console, e tutto questo è agli inizi per smartphone e tablet? Dopotutto, per molti versi, questo è il motivo per cui i giochi su Android non sono così impressionanti come per le console di gioco. Per aiutare gli sviluppatori nel loro difficile compito, NVIDIA ha sviluppato a lungo una varietà di software aggiuntivo utile nella creazione di giochi 3D.

Queste utilità sono ora disponibili anche sui dispositivi mobili, gli stessi programmi di un PC. Ad esempio, il famoso pacchetto gameworks funzionerà nel caso di Tegra K1 con core video Kepler e include SDK conosciuti da PC, algoritmi, effetti, motori e librerie come VisualFX SDK, Core SDK, Graphics Lib, Game Compute Lib, Optix e PhysX. Inoltre, NVIDIA dispone di utility speciali per rilevare errori nelle applicazioni mobili Visual Studio e NVIDIA Nsight Tegra- debugger specializzato per la grafica mobile. Tutto questo è già abbastanza funzionale ed è utilizzato dagli sviluppatori:

Pacchetto sopra gameworks lavorano più di trecento dipendenti NVIDIA, si compone di: VisualFX SDK - un set di complessi effetti realistici, Graphics Lib - esempi di effetti con documentazione ed esempi di formazione, PhysX SDK - il motore fisico più comune utilizzato in più di 500 giochi, Gioco Compute Lib - esempi di shader di calcolo su CUDA, DirectX e GLSL, Optix SDK - motore di ray tracing, ecc.

NVIDIA Developer Utilities include tutto il necessario per creare app di gioco Android in un ambiente familiare studio visivo, a tale scopo viene utilizzata una versione specializzata del debugger NVIDIA Nsight Tegra. Il pieno supporto per le utility NVIDIA sui desktop GeForce e il chip mobile Tegra K1 significa che la programmazione per PC e mobile ha lo stesso approccio ed è relativamente facile da trasferire tra le piattaforme.

Non sorprende che la nuova soluzione e gli strumenti per sviluppatori di NVIDIA abbiano già ricevuto un supporto entusiasta da parte degli sviluppatori e l'azienda stia collaborando con tutti i principali creatori di motori di gioco: CryEngine, Unreal Engine, id tech 5, Frostbite, Unity, Source e altri. Hanno accesso ai reciproci codici sorgente e trasferiscono i motori di rendering su una nuova piattaforma mobile, NVIDIA aiuta a ottimizzare le prestazioni e introdurre nuove tecnologie, inclusi gli effetti fisici PhysX.

Tale supporto è molto importante, perché lo stesso Unreal Engine è utilizzato in più di 300 giochi (solo alcuni esempi recenti: Bioshock Infinite, Hawken, Borderlands 2, Mass Effect 3, Gears of War 3, Batman Arkham City) ed è il più motore di gioco di successo commerciale anni passati. E la quarta versione del motore Motore irreale 4 ancora più perfetto, anche nella qualità degli effetti grafici.

Questo motore è rivolto alle console di recente generazione (PlayStation 4 e Xbox One) e ai PC moderni, utilizza differita ( differito) il rendering, la tassellazione, gli shader computazionali e geometrici, il texturing senza rilegatura e la compressione delle texture ASTC, gli effetti fisici e i requisiti di sistema per il motore indicano il supporto obbligatorio DirectX 11 o OpenGL 4.4.

Pertanto, sui chip mobili senza supporto per OpenGL 4, i giochi basati su Unreal Engine 4 semplicemente non funzioneranno. Ma le capacità del core grafico Kepler nel chip mobile Tegra K1 superano di gran lunga le specifiche OpenGL ES 3.0. Forse per la prima volta in un chip mobile è possibile tutto (assolutamente tutto, tenendo conto solo delle prestazioni inferiori, ma non delle capacità) che abbiamo già visto sui PC desktop, quindi le applicazioni di gioco basate su Unreal Engine 4 possono essere realizzate anche per dispositivi mobili basati sul nuovo chip NVIDIA.

All'evento per i giornalisti ha mostrato una sorta di dimostrazione Demo sparatutto con Unreal Engine 4, che sembra piuttosto impressionante sui dispositivi mobili, presenta complessi effetti grafici e fisici. Ma questa è tutta una questione di prossimo, ma ancora futuro. E il porting di alcuni giochi per PC su Android è probabile nel prossimo futuro, poiché NVIDIA Tegra K1 supporta completamente OpenGL 4.4 e alcuni dei giochi possono essere trasferiti molto facilmente.

Ad esempio, il gioco Serious Sam 3: BFE, rilasciato su PC nel 2011, è già stato portato su Tegra K1 senza alcuna semplificazione grafica e l'intero processo di porting ha richiesto solo pochi giorni! Ciò è accaduto a causa del fatto che il motore di gioco era inizialmente focalizzato non solo su DirectX, ma anche su OpenGL 4 e il core video Kepler in Tegra K1 ha tale supporto. Ma anche se il renderer del gioco è stato originariamente scritto per Direct3D, portarlo per funzionare sul chip mobile Tegra K1 non è così difficile, poiché NVIDIA ha fornito agli sviluppatori tutte le utilità necessarie.

Gli sviluppatori di giochi, che sono stati tra i primi a ricevere il Tegra K1 e hanno già iniziato a programmare per la nuova GPU mobile, sono rimasti molto colpiti dalle sue capacità. Uno di questi sviluppatori è 11 Bit Studios, che sono noti dal gioco Anomalia 2 con stile difesa della torre, che è stato rilasciato su PC nel maggio 2013 ed è stato portato su Android in autunno. L'attuale versione mobile utilizza OpenGL ES e presenta alcune semplificazioni rispetto alla versione desktop, ma l'azienda polacca ha già realizzato una versione per Tegra K1 che utilizza OpenGL 4 e non presenta alcuna semplificazione!

In effetti, la versione demo mostrata ai giornalisti su un tablet con Tegra K1 ha una grafica molto buona per dispositivi portatili. Inoltre, con le massime impostazioni di gioco, il dispositivo basato su Tegra K1 fornisce 60 FPS con sistemi di particelle ed effetti PhysX(pietre, fumo, ecc.), rendering HDR ed effetti di post-elaborazione. Google Play ha un benchmark separato ( Anomalia 2 Benchmark), che promette anche di essere ottimizzato per Tegra K1.

Gli sviluppatori polacchi di 11 Bit Studios affermano di aver dedicato pochissimo tempo al porting del gioco su Tegra K1 rispetto alla normale versione Android: solo pochi giorni contro diversi mesi. Dopotutto, se nella solita versione OpenGL ES era necessario rimuovere o riscrivere alcuni effetti e algoritmi e semplificare le risorse (per preparare trame a bassa risoluzione e modelli meno complessi), allora il vero e proprio Kepler in Tegra K1 ti consente di non farlo perdere tempo in tale semplificazione, che facilita enormemente il porting.

Il porting di giochi "da tavolo" su dispositivi portatili non è mai stato così facile e ci si possono aspettare altri esempi in futuro. Un altro gioco per PC con una grafica eccezionale che è stato portato su Android e ha un bell'aspetto su NVIDIA Tegra K1 è un platform logico-fisico Trino 2. La versione mobile di questo gioco, mostrata su un tablet con il nuovo chip NVIDIA, non sembra peggiore rispetto alle vecchie piattaforme di gioco!

Va notato che recentemente il valore della grafica API OpenGL, che viene utilizzato da tutti i dispositivi mobili Android, Linux e PC Apple, nonché da alcune delle console di gioco desktop. E con l'uscita Steam OS di Valve- un sistema operativo basato su Linux e progettato per Vapore-games, la posizione di OpenGL può essere ulteriormente rafforzata. E questo gioca solo nelle mani di NVIDIA, che ha sempre prestato particolare attenzione al supporto di questa API.

Computing versatile

Ma ora non è richiesta solo l'elaborazione grafica dagli attuali processori grafici, anche quelli mobili. I concorrenti di NVIDIA sfoggiano iscrizioni da un po' di tempo OpenCL nelle righe delle specifiche (tuttavia, il senso pratico di ciò non è ancora visibile). Nel caso di NVIDIA, tutto è migliore, dal momento che hanno la maggiore esperienza GPGP- producono i chip corrispondenti già da otto anni!

Sì, è passato molto tempo dal 2006 e G80 poi è stato il primo chip video destinato al calcolo GPGPU. Da allora, molte architetture e generazioni sono cambiate e ora nel chip mobile Tegra K1, il core video si basa esattamente sulla stessa architettura Kepler delle sue controparti desktop. Inoltre, questo è un Keplero assolutamente completo, per quanto riguarda i calcoli non grafici universali - in termini di una serie di comandi, è 100% compatibile con GTX Titan e altre schede video, ha le stesse capacità di memorizzazione nella cache: 64 KB di memoria configurabili tra la cache condivisa (condivisa) e quella di primo livello, ecc.

E dal tasso di calcoli a doppia precisione ( FP64) il core video mobile NVIDIA non è in alcun modo inferiore alle soluzioni economiche dell'architettura Kepler (conosciute con i nomi in codice GK10x) - tali calcoli vengono eseguiti a una velocità 1/24 per quanto riguarda i calcoli a precisione singola. NVIDIA ha investito molto tempo e denaro nell'informatica universale e sono loro che offrono il miglior supporto del settore per GPGPU: linguaggi di programmazione, librerie e altre utilità per gli sviluppatori:

E con il rilascio di Tegra K1, la loro piattaforma di elaborazione parallela CUDA funziona su tutte le soluzioni dell'azienda, dal mobile Tegra ai calcolatori professionali Tesla. Utilità per sviluppatori Strumenti per sviluppatori CUDA6 supporta tutte le moderne soluzioni grafiche dell'azienda, così come altri software: NVIDIA Nsight Eclipse Edition, Visual Profiler, Cuda-gdb, Cuda-memcheck e molto altro.

Le GPU desktop sono state in grado di fare molto di più del semplice rendering di scene 3D per un po' di tempo, e finalmente il calcolo GPGPU è arrivato sulle soluzioni mobili NVIDIA. Sì, qui sono un po 'indietro rispetto ai loro concorrenti, che hanno da tempo annunciato la possibilità del calcolo universale sulle loro GPU, ma solo le cose sono ancora lì: non ricordiamo un singolo caso evidente di utilizzo di GPGPU nei dispositivi mobili. Ma l'esperienza di NVIDIA e il relativo successo in altri mercati ci consentono di sperare in una distribuzione più ampia di tali funzionalità.

Con l'arrivo del core video basato su Kepler nel Tegra K1, capacità computazionalmente impegnative come riconoscimento di volti, parole e immagini, visione artificiale, elaborazione avanzata delle immagini in tempo reale, sistemi avanzati di realtà aumentata, profondità di campo e rifocalizzazione delle immagini fisse e tante altre cose che ancora non riusciamo neanche ad immaginare e che possono fare una vera e propria rivoluzione nei dispositivi mobili.

Una delle applicazioni più rilevanti per le capacità di elaborazione notevolmente aumentate e qualitativamente migliorate di NVIDIA Tegra K1 è fotografia computazionale, che abbiamo già menzionato nella recensione di Tegra 4. La quinta edizione del chip mobile dell'azienda supporta la seconda versione del motore di fotografia computazionale Chimera 2, che presenta alcune modifiche e miglioramenti.

Il motore stesso è migliorato piuttosto quantitativamente e si osserva un salto qualitativo nelle capacità di elaborazione delle immagini dei core di elaborazione GPU, che sono diventati più numerosi e più convenienti da programmare per loro. Dopotutto, Kepler è un'architettura personalizzabile in modo flessibile e altamente efficiente per l'elaborazione parallela di enormi array di dati. E dal punto di vista della fotografia computazionale, abbiamo bisogno di una connessione veloce tra i core della GPU e il motore Chimera 2, ovvero una stretta integrazione delle capacità di questi blocchi in Tegra K1.

Il nuovo chip Tegra Mobile include un doppio motore per l'elaborazione delle immagini ISP la generazione successiva (rispetto a quanto era in Tegra 4, a quanto pare). Ciascuno dei due ISP è in grado di elaborare fino a 600 megapixel al secondo, offrendo una prestazione complessiva di 1,2 gigapixel/sec. I blocchi ISP supportano moduli per fotocamere digitali con risoluzioni fino a 100 megapixel e la profondità del colore può essere fino a 14 bit per pixel.

Perché avresti bisogno di un tale potere? Oltre alle attività tipiche come la riduzione del rumore di alta qualità, il ridimensionamento e la correzione del colore, puoi immediatamente creare attività come mappatura locale dei toni(il processo di conversione di una gamma più ampia di luminosità in una più piccola) in tempo reale a 30 fotogrammi al secondo, riprese panoramiche ad alta risoluzione in tempo reale, il compito di stabilizzare durante le riprese video e supporto per un numero enorme di punti AF - fino a fino a 4096 pezzi su una griglia 64 per 64, utile per tracciare oggetti che si muovono nell'inquadratura in tutte le direzioni: orizzontalmente, verticalmente e diagonalmente. E tutto questo con prestazioni molto elevate e un consumo energetico relativamente basso, poiché il motore Chimera 2 è ottimizzato per tali calcoli.

Ma non solo le prestazioni preoccupano l'utente durante le riprese di foto e video. Ancora più domande sorgono sul possibile miglioramento della qualità dell'immagine. E oltre agli algoritmi già elencati per la riduzione del rumore di alta qualità, la mappatura dei toni, il ridimensionamento e la correzione del colore, NVIDIA rivendica il vantaggio della propria soluzione in termini di qualità dell'immagine catturata dai sensori, che si esprime in un migliore rapporto segnale-rumore rapporto, cioè un livello di rumore inferiore:

Sebbene sia molto difficile parlare della qualità e in generale di qualsiasi differenza positiva rispetto alle immagini fornite sulla diapositiva, NVIDIA assicura che le immagini sono state scattate in uno studio appositamente attrezzato con una sorgente luminosa calibrata in condizioni di scarsa illuminazione del palcoscenico (18 lux) e una nuova ISP3 in tali condizioni, ha un vantaggio rispetto a quello vecchio, utilizzato in Tegra 4.

Ai giornalisti è stato mostrato un programma dimostrativo per l'elaborazione del video dalla telecamera: mappatura dei toni locale per un'immagine in tempo reale catturata dalla telecamera a 30 fotogrammi al secondo e per tali operazioni ad alta intensità di risorse è necessario utilizzare le funzionalità GPGPU di il potente nucleo video dell'architettura Kepler. E sebbene la demo non sia stata delle più impressionanti, utilizza chiaramente calcoli complessi - e questo dipende dagli sviluppatori, a cui Tegra K1 offre opportunità impressionanti.

A proposito, l'architettura informatica di Chimera 2 in Tegra K1 fornisce una pipeline per l'uso simultaneo di risorse CPU e GPU. Quelle attività che vengono eseguite meglio sulla GPU possono essere assegnate al chip video e parte dei calcoli con molti rami e condizioni possono essere eseguiti sulla CPU e questi comandi possono essere efficacemente combinati per raggiungere un obiettivo.

Le capacità di Chimera 2 sono importanti non solo per la fotografia e le riprese video, ma anche per la visione artificiale o artificiale ( visione computerizzata), perché utilizza algoritmi molto complessi per il riconoscimento degli oggetti e altri compiti. In particolare, si tratta di visione artificiale automobilistica: riconoscimento di pedoni, corsie divisorie e altri contrassegni, riconoscimento di segnali stradali e altri oggetti, monitoraggio di zone "cieche" negli specchietti retrovisori, ecc. compiti.

Devo dire che l'uso di Tegra nelle auto ha già avuto un discreto successo per NVIDIA e molte case automobilistiche utilizzano chip mobili dell'azienda californiana nei loro modelli di auto: il numero totale di auto vendute con chip Tegra incorporati ha raggiunto diversi milioni .

È vero, finora non ha raggiunto l'uso avanzato sopra descritto, ma i sistemi su chip nelle auto sono utilizzati nei sistemi di navigazione e intrattenimento, per visualizzare informazioni sul parabrezza e persino sotto forma di un quadro strumenti completamente digitale, quando tutti i dispositivi con frecce e numeri sono renderizzati in tempo reale, sostituendo i soliti quadranti "warm tube".

A giudicare dalle demo mostrate da NVIDIA, il quadro strumenti digitale potrebbe attrarre i fan a cambiare tutto nelle loro auto secondo i loro gusti e darà alle case automobilistiche l'opportunità di risparmiare sui materiali, perché invece della costosa lavorazione del metallo, puoi semplicemente disegnare il suo modello digitale sullo schermo LCD. Per coloro a cui questo sembra uno scherzo, ci sono opportunità come definire linee e segni di marcatura: le dimostrazioni mostrate hanno funzionato bene, sebbene queste capacità difficilmente possano essere definite completamente nuove.

Valutazione delle prestazioni e dei consumi energetici

Come di consueto, cercheremo di fornire tutte le informazioni attualmente in nostro possesso sulle prestazioni e sul consumo energetico del nuovo chip Tegra K1. Per ovvi motivi, finora sono disponibili solo i dati ufficiali della stessa NVIDIA, dopotutto da una parte interessata ai buoni risultati del nuovo prodotto, quindi dovrebbero essere trattati con una sana dose di scetticismo.

Con le prestazioni processore-parti di Tegra K1 ora è tutto chiaro - lo stesso Cortex-A15 nuclei, le cui caratteristiche di velocità sono note da tempo. L'unico cambiamento rispetto alla versione precedente del SoC di NVIDIA è che la velocità di clock dei core della CPU nel Tegra K1 può raggiungere 2,3 GHz- inoltre, per tutti i core contemporaneamente, il chip non ha una modalità turbo, in cui un core opera a una frequenza più alta (a quanto pare, il core companion è rimasto ottimizzato per il basso consumo energetico, in primo luogo). Diamo un'occhiata ai primi dati sull'efficienza energetica dei core di calcolo universali Cortex-A15 di terza revisione migliorati.

In questo diagramma, NVIDIA confronta due delle sue soluzioni di generazioni diverse: Tegra 4 e Tegra K1. Nella parte della CPU, le differenze tra loro sono in diverse "revisioni" dei core del processore: R2 e R3, rispettivamente. Inoltre, la differenza di consumo è completata dall'uso di un diverso processo tecnologico - 28 nm "HPM", ottimizzato per chip mobili e altre modifiche.

Una nuova revisione dei core della CPU e un diverso processo tecnico hanno notevolmente migliorato l'efficienza energetica del nuovo prodotto rispetto al precedente Tegra. Allo stesso livello di consumo energetico da parte dei core, il quinto modello Tegra offre una crescita delle prestazioni di 40% nel punto di riferimento SPECint2k. E le prestazioni di calcolo pari alla velocità del chip precedente vengono raggiunte a più della metà del livello di consumo energetico.

Il risultato è molto buono, ma era solo un confronto con la versione precedente del sistema mobile su chip di NVIDIA, ma cosa succede se confrontiamo l'efficienza energetica con i concorrenti? Dopotutto, molti di loro sono andati molto avanti, Qualcomm sono uscite diverse nuove soluzioni, per non parlare Mela con il loro esclusivo chip a 64 bit Ciclone.

Almeno un confronto della stessa NVIDIA nel benchmark Ottano mostra che Tegra K1 diventa il chip mobile più efficiente dal punto di vista energetico nella parte CPU. Il nuovo chip NVIDIA a diverse frequenze e tensioni è chiaramente più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al recente top QualcommSnapdragon 800 e secondo questo parametro più importante, il chip Tegra K1 si è rivelato essere approssimativamente allo stesso livello con un chip a 64 bit Mela A7 funzionante a una frequenza di 1,3 GHz. La soluzione di NVIDIA è anche leggermente migliore, ma la differenza è trascurabile.

Un'efficienza energetica così elevata dei core della CPU può chiaramente aiutare l'azienda a riconquistare posizioni che sono state in qualche modo perse dai tempi del chip Tegra 3, ampiamente utilizzato su smartphone e tablet. Ma finora abbiamo parlato solo di core della CPU, ma per quanto riguarda le prestazioni e l'efficienza energetica del core della GPU, che ci interessa ancora di più? Diamo prima un'occhiata al confronto teorico Tegra 4 e Tegra K1:

In realtà, non c'è nulla di inaspettato nei dati: in termini di numeri di picco, la nuova GPU supera di gran lunga l'obsoleto core video Tegra 4. Se la doppia differenza di velocità (per clock) non è così evidente in termini di texturing, e l'aumento in termini di potenza matematica complessiva non ha raggiunto un valore triplo, quindi la differenza nella velocità di rasterizzazione e nelle prestazioni geometriche è molto più impressionante. Inoltre, non dobbiamo dimenticare che i core di elaborazione Kepler sono molto più avanzati e flessibili e un confronto diretto della quantità di memoria cache non è del tutto corretto, poiché la cache L2 in Tegra K1 è configurata in modo flessibile e utile in una vasta gamma di compiti.

In generale, secondo la teoria, c'è solo un'enorme differenza tra Tegra 4 e Tegra K1! Sì, e il miglioramento dell'efficienza energetica dovrebbe essere davvero impressionante, ma ne parleremo più avanti. E ora vediamo quanto la GPU Tegra K1 si avvicina alle capacità di ... la precedente generazione di console desktop, le stesse a cui molti giocatori giocano ancora oggi.

Certo, il confronto non è dei più semplici e corretti, poiché l'architettura delle console è molto diversa sia dal PC che dal cellulare in Tegra K1. Ad esempio, la larghezza di banda della memoria per Xbox 360 per 10 MB di memoria speciale è molto più alto - 256 GB / s. Per il resto, la GPU del Tegra K1 è più o meno la stessa delle console della generazione precedente. In quasi tutti i parametri di picco teorici, il nuovo chip mobile NVIDIA non è peggiore Playstation 3 e Xbox 360, ad eccezione della larghezza di banda della memoria (anche senza tener conto dei veloci 10 MB di memoria nella console Microsoft) e della velocità di texturing.

Anche il confronto delle prestazioni matematiche non è così chiaro, perché nel caso della console Sony non vengono presi in considerazione i core CPU aggiuntivi più potenti, su cui viene spostata parte del lavoro della GPU, sebbene tale programmazione di basso livello sia disponibile solo per sviluppatori selezionati. Nel caso di Tegra K1, i programmatori vedranno l'architettura a loro già familiare dal PC. Keplero, tutte le possibilità e le caratteristiche di cui sono state studiate. In generale, ovunque ci sono vantaggi e svantaggi e, a giudicare dai dati teorici, il chip Tegra K1 potrebbe competere con la GPU e la CPU installate nelle console desktop: Playstation 3 e Xbox 360. E per alcuni aspetti, come la quantità di memoria disponibile e le capacità della GPU, li supera completamente.

Tutto ciò rende Tegra K1 la piattaforma di gioco più potente, una delle migliori tra i cellulari. Certo, bisogna ricordare che questo confronto è puramente teorico, le console hanno i loro vantaggi, tra cui un'unica configurazione hardware, per la quale è facile ottimizzare il più possibile il codice di gioco. Inoltre, i giochi per console sono sviluppati dalle migliori aziende del settore, che hanno sia una vasta esperienza che le conoscenze e le competenze necessarie per spremere tutto il possibile dalle funzionalità hardware. Quindi non aspettarti giochi di qualità da console su dispositivi mobili, almeno non presto. Ma NVIDIA ha i suoi vantaggi rispetto ad altre soluzioni mobili: eccellente supporto software per sviluppatori di giochi e piattaforma di gioco Tegra Zone quindi hanno una possibilità di successo.

Se parliamo di dati prestazionali specifici, all'evento NVIDIA, ai giornalisti sono stati mostrati alcuni dati prestazionali nei benchmark grafici e hanno dimostrato in pratica le prestazioni e l'efficienza energetica del nuovo Tegra K1. Diapositiva con i numeri di riferimento Banco GFX 2.7.5 mostra una netta superiorità del core della GPU Tegra K1 prima Adreno 330 in Snapdragon 800 e Power VR G6400 nell'Apple A7 testato in tablet con fattore di forma simile da 7-9 pollici.

Anche dall'obsoleto GFXbench 2.7.5, che utilizza vecchi algoritmi, effetti e persino API e non copre le nuove funzionalità di Tegra K1, è chiaro che il vantaggio della nuova NVIDIA rispetto ai forti rivali è più che duplice! Nei test 3D più moderni, il vantaggio del moderno core grafico NVIDIA dovrebbe aumentare ancora di più.

Ma forse il core video del Tegra K1 consuma troppa energia? La stessa Kepler è nota per essere un'architettura molto efficiente dal punto di vista energetico e abbiamo già parlato di cache e buffering dei dati, compressione aggressiva dei dati in molti punti della pipeline grafica, ottimizzazioni Z-buffering e così via. E anche i chip video desktop dell'architettura Kepler hanno molte caratteristiche specifiche volte ad aumentare l'efficienza energetica.

Ma per i chip mobili, questo non è sufficiente. Per Kepler mobile, viene applicata una modifica a più livelli della frequenza di clock e della tensione, ci sono due livelli di disabilitazione dei dispositivi funzionali GPU attualmente inutilizzati ( cancello di potenza), connessioni inter-chip ulteriormente ottimizzate (abbiamo già parlato della mancanza di comunicazione tra diversi multiprocessori SMX, poiché ce n'è solo uno nel GK20A), e introdotto anche modalità di funzionamento speciali in idle, con carico basso e alto di unità di esecuzione .

Queste misure aggiuntive hanno portato a un significativo miglioramento dell'efficienza energetica, anche rispetto alle versioni "laptop" abbastanza economiche dei chip dell'architettura Kepler - il consumo è diminuito di oltre la metà: cinque o due watt. È probabile che funzionalità simili verranno inizialmente utilizzate in soluzioni future basate sull'architettura. Maxwell e il miglioramento dell'efficienza energetica ottenuto in Kepler mobile aiuterà anche le future GPU desktop.

All'evento NVIDIA, ai giornalisti è stato mostrato uno stand speciale per misurare il consumo energetico dei dispositivi mobili, a cui erano collegati vari tablet e smartphone, e secondo questi dati anche il tablet con Tegra K1 si è rivelato significativamente più efficiente dal punto di vista energetico di tutti i concorrenti, tra cui gli ultimi modelli di noti produttori. Confrontiamo l'efficienza energetica Tegra K1 con Snapdragon 800 e Apple A7 già nel nuovissimo test delle prestazioni GFXBench 3.0 3D:

Quindi, se limitiamo l'alimentazione dei sistemi su chip interamente nell'ambito di 2,5 W(consumo tipico degli smartphone di fascia alta sotto carico elevato) e portare le prestazioni di Tegra K1 a quelle dei suoi concorrenti in questo test, si scopre che con le stesse prestazioni, Tegra K1 consuma notevolmente meno energia in questo test 3D rispetto a PowerVR G6400 di Apple A7 con iPhone 5S e Adreno 330 di Qualcomm Snapdragon 800 (su Sony Xperia Z Ultra).

I test sono stati eseguiti su uno stand specializzato NVIDIA, ricordiamo. Secondo NVIDIA, il Kepler mobile come parte del nuovo chip è 1,5 volte più efficiente dal punto di vista energetico rispetto all'ultimo sistema su chip di Apple alla stessa velocità e la stessa 1,5 volte più efficiente dello Snapdragon 800, ma a consumo ridotto. In altre parole, se procediamo dai dati dell'azienda, i principali concorrenti al momento si sono rivelati sconfitti: un ottimo risultato! Sembra che NVIDIA abbia finalmente inserito un degno core grafico nel suo chip mobile, superando i suoi concorrenti sotto tutti gli aspetti, sia in termini di funzionalità che di prestazioni.

conclusioni

Il mercato dei sistemi mobili su chip progettati per dispositivi mobili si sta sviluppando molto rapidamente e i chip mobili stanno diventando sempre più funzionali e veloci a ogni generazione. E questo sullo sfondo di una relativa stagnazione del mercato delle soluzioni desktop, che, se non restringendosi, si è stabilizzato in termini di vendite. I produttori di SoC mobili stanno rilasciando soluzioni sempre più potenti e avanzate, cercando nel contempo di mantenere il consumo energetico entro limiti accettabili: l'elevata efficienza energetica nei prodotti mobili è sempre stata il parametro più importante.

E quei chip mobili che non forniscono un'elevata efficienza e sono in ritardo nella tecnologia quando vengono rilasciati semplicemente non trovano ampia applicazione sul mercato. Ad esempio, non è possibile chiamare il tentativo di maggior successo NVIDIATegra 4. Dal punto di vista delle prestazioni della CPU, tutto è molto buono in questo chip e il core della GPU è abbastanza produttivo. Ma in termini di capacità, non è lontano dalla primissima soluzione mobile dell'azienda. Sì, sono state apportate alcune modifiche, ma la base non è cambiata per diversi anni, il che era semplicemente indecente per un leader riconosciuto nel mercato delle GPU. Da NVIDIA e nel settore mobile ci si aspetta sempre la migliore soluzione in termini di capacità 3D, almeno in nessun modo inferiore ai concorrenti.

Inoltre, Tegra 4 non si è davvero distinto tra molte soluzioni simili in termini di altre caratteristiche, forse annunciate in seguito, ma in realtà diventate disponibili all'incirca nello stesso periodo, ovvero il precedente chip NVIDIA era chiaramente in ritardo per il mercato. E speriamo davvero che questa volta siano state eliminate assolutamente tutte le carenze della soluzione precedente. Almeno dal punto di vista tecnico, lo è diventato tanto meglio, specialmente nella sua parte GPU.

Per quanto riguarda la CPU, i quattro universali Cortex-A15 kernel (così come il quinto kernel compagno) di una revisione più avanzata R3, ulteriori ottimizzazioni e trasferimento della produzione al processo tecnico 28 nm "HPM", ha permesso sia di aumentare le prestazioni della parte CPU rispetto a Tegra 4 (la frequenza massima del core è aumentata a 2,3 GHz), sia di migliorare significativamente l'efficienza energetica della nuova soluzione. I test preliminari di NVIDIA parlano di elevate prestazioni ed efficienza energetica dei core nel nuovo chip, anche se per le conclusioni finali è meglio attendere confronti indipendenti con i migliori concorrenti nel nostro laboratorio di prova.

Forse NVIDIA è leggermente indietro rispetto ad altri leader del settore nel padroneggiare i core ARM a 64 bit per essere il leader indiscusso in tutto, ma finora 4GB la memoria supportata è sufficiente, questo "ritardo" non è troppo rilevante. Sì, e per il pieno utilizzo del sistema di comando a 64 bit ARMv8 supporto software richiesto Google e altri fornitori di software. Finora, solo Mela, che possiede esclusivamente la propria infrastruttura, non solo hardware, ma anche software (sistema operativo e altro software).

La cosa principale è che NVIDIA si è finalmente sbarazzata del core grafico obsoleto e alla fine è riuscita a integrare la sua architettura più avanzata nel chip mobile Keplero. Già questo rende Tegra K1 uno dei probabili leader nel 2014 nel mercato dei sistemi mobili su chip progettati per le migliori soluzioni. Non solo la nuova GPU mobile offre tutte le funzionalità delle soluzioni desktop che superano in molti modi la funzionalità dei concorrenti, ma dispone anche delle migliori utilità per sviluppatori del settore, oltre a un eccellente programma di collaborazione con i creatori di giochi e ha il loro propria piattaforma di gioco. Tegra Zone.

A giudicare dalla funzionalità e dalle prestazioni del core grafico Tegra K1 nei test preliminari di NVIDIA, è questo chip che può consentire il porting e lo sviluppo di applicazioni di gioco con una qualità simile ai progetti di console per console di gioco della generazione precedente: Playstation 3 e Xbox 360. Sì, e con molti giochi per PC di ieri, quattro core Cortex-A15 e il core grafico Kepler più potente andranno benissimo.

La novità consentirà l'uso di geometrie complesse con tassellazione, effetti fisici PhysX avanzati, shader e texture complessi, post-elaborazione utilizzando shader di calcolo e molto altro nei giochi per dispositivi mobili, tutto ciò a cui siamo abituati sui PC da gioco. I giochi seri del recente passato si trasferiscono facilmente su Tegra K1 in pochi giorni o settimane, come vediamo nell'esempio Seroius Sam 3 e Anomalia 2. E tenendo conto Tegra Zone, nonché un'alta probabilità del rilascio di versioni successive della console tascabile Scudo NVIDIA, sono questi giochi che possono diventare uno dei motivi che motiveranno gli utenti ad acquistare potenti dispositivi mobili.

Questa volta NVIDIA ha messo a punto un chip mobile molto più interessante sia dal punto di vista tecnologico che di mercato rispetto alla generazione precedente. La nuova versione di Tegra presenta core della CPU leggermente più potenti, un core della GPU molto più potente e funzionale, che è molte volte migliore di quello che abbiamo visto in Tegra 4. E con tutti questi miglioramenti, l'efficienza energetica è persino aumentata: il nuovo chip consuma non più energia di Tegra 4 e la potenza della sua GPU è aumentata in modo significativo. Sembra che questa volta NVIDIA abbia ottenuto un sistema su chip di successo, una specie di "Tegra 4 fatto bene"- ci sembra che il precedente chip dell'azienda, uscito lo scorso anno, avrebbe dovuto essere esattamente così - e poi avrebbe conquistato una quota di mercato molto più ampia.

Tutto sembra andare molto bene, ma ci sono ancora un paio di domande. Hai notato che non c'è una parola sulla parte modem e altre interfacce wireless nel materiale? E tutto perché non ci sono cambiamenti lì, non ci sono parti modem integrate in Tegra K1 e nuovi chip esterni Icera non è stato presentato. Sì, non è necessario, infatti, perché le ultime modifiche dei chip Icera sostegno LTE, e Tegra K1 dovrebbe essere utilizzato non solo negli smartphone che richiedono il supporto cellulare, ma anche in altri dispositivi, come tablet e console di gioco. Qualcos'altro è interessante: NVIDIA sta cautamente suggerendo che smartphone e tablet già pronti basati su Tegra K1 non devono utilizzare i chip Icera. O l'azienda ha rinunciato alla promozione dei soft modem Icera e sta lentamente "coprendo il negozio", oppure vuole semplicemente offrire maggiore flessibilità ai produttori di dispositivi.

La necessità di utilizzare un chip aggiuntivo per supportare il trasferimento dati su reti mobili per Tegra K1 in un certo senso può essere considerata uno svantaggio, perché lo stesso Qualcomm Da tempo esistono sistemi su chip competitivi con moduli LTE integrati. Un sistema a chip singolo con supporto integrato per LTE è ancora più redditizio per i produttori, il che influisce anche sul costo delle soluzioni. Ma questo non può ancora essere definito uno svantaggio troppo grande, che potrebbe essere coperto dal core GPU più potente e dalle prestazioni della CPU del livello più moderno: per smartphone e tablet di fascia alta, questo è molto più importante.

Apparentemente, va tutto bene con le capacità e le prestazioni del chip Tegra K1, rimane il punto più importante e dolente: la disponibilità di dispositivi mobili finali sul mercato. In effetti, con quasi tutte le soluzioni precedenti, NVIDIA era chiaramente in ritardo sul mercato, il che ha avuto un effetto particolarmente triste su Tegra 4 e Tegra 4i. Tuttavia, non abbiamo ancora imparato a prevedere il futuro e, secondo le speranze di NVIDIA, il rilascio di soluzioni mobili che utilizzano i loro chip più moderni è previsto nel primo trimestre del 2014, che è appena iniziato, e per il tempestivo supporto software , alcuni mesi fa hanno già fornito kit di sviluppo a molti sviluppatori di software.

E se tablet, smartphone e altri dispositivi (chi l'ha detto Scudo 2?) basato su Tegra K1 uscirà davvero nella prima metà del prossimo anno, secondo NVIDIA, quindi è improbabile che il nuovo prodotto ripeta il "successo" del suo predecessore, poco diffuso nelle soluzioni di terze parti. Inoltre, è possibile che Tegra K1 non sostituisca la quarta versione del chip, ma diventi la soluzione di punta della linea Tegra. Forse, dopo il rilascio di Tegra K1, diversi chip della linea Tegra verranno prodotti e utilizzati contemporaneamente in dispositivi mobili di varie classi e scopi. Questo è, Tegra 4 e Tegra 4i può continuare ad essere utilizzato in dispositivi più semplici e compatti. O forse verranno prodotti diversi chip con caratteristiche diverse con il marchio Tegra K1 - chi lo sa?

Nella prima metà dell'anno, NVIDIA prevede il rilascio non solo di tablet e smartphone. Forse saranno console di gioco di terze parti, sia portatili che fisse? Tuttavia, è troppo presto per parlare di dispositivi di altre società basati su Tegra K1, ma questo sistema su chip diventerà sicuramente la base della prossima versione della console di gioco portatile. Scudo NVIDIA. Partiamo dal presupposto che oltre al passaggio della seconda versione di Shield al chip Tegra K1, la novità della console dell'azienda potrebbe anche ottenere un display più grande, perché il dispositivo è piuttosto grande e la prima versione ha cornici attorno allo schermo. È del tutto possibile ridurli adattando uno schermo con una dimensione da 5,5 a 6 pollici e risoluzione FullHD, e sarà un aggiornamento fondato.

NVIDIA prevede inoltre di continuare la pratica del rilascio di tablet di riferimento Nota di Tegra. Probabilmente sai che questi tablet da 7 pollici con Tegra 4 sono già venduti con vari marchi in diverse regioni del mondo: EVGA, PNY, Ostriche, ZOTAC, Colorato, XOLO e altri I vantaggi di questi dispositivi mobili: riempimento potente, rilascio tempestivo di aggiornamenti del firmware e costi relativamente bassi.

Telaio attuale Tegra Nota 7 divenne la base per un tablet di riferimento migliorato basato su Tegra K1, la cui nuova versione ha lo stesso aspetto, ma ha uno schermo alzato a 1920x1200 risoluzione e la quantità di RAM pari a 4GB. In occasione di un evento stampa presso l'ufficio NVIDIA, ci siamo assicurati che queste versioni migliorate di Tegra Note esistessero e funzionassero (nell'immagine ingrandita potete vedere le etichette di tutti i software menzionati nel testo dell'articolo):

Insieme ai nostri lettori, speriamo che con la produzione di massa e il lancio sul mercato, questa volta NVIDIA faccia molto meglio rispetto ai precedenti modelli Tegra, che spesso erano in ritardo con questo. Finora, non è del tutto chiaro da chi dipenderà l'ingresso di massa di dispositivi con Tegra K1 sul mercato o dalle capacità di produzione. TSMC, sia dal NVIDIA. Ma almeno sembra che NVIDIA stia facendo del suo meglio per eliminare i ritardi che sono in grado di influenzare - dopotutto, il rilascio di aggiornamenti scudo e nota dipende quasi esclusivamente da TSMC e NVIDIA.

P.S. Al termine del lavoro sul materiale, sono apparse informazioni ufficiali di NVIDIA secondo cui sarebbero state rilasciate due versioni di Tegra K1, compatibili tra loro tramite pin: con core Cortex-A15 a 32 bit 4 + 1 e due core a 64 bit del nostro proprio design, basato sull'architettura ARMv8 e a noi noto con il nome in codice Denver. Altri punti salienti dei nuovi core includono una velocità di clock ancora più elevata fino a 2,5 GHz e una memoria cache più ampia. In questa versione, Tegra diventerà un player ancora più potente sul mercato, ma... anche solo se il chip uscirà non troppo tardi. Finora, ci sono solo date stimate per il suo rilascio, designate come la seconda metà di quest'anno, ma NVIDIA ha già i primi chip funzionanti e sono stati prodotti abbastanza di recente.

Abbiamo concluso la nostra recente recensione della console portatile SHIELD con la conclusione che mentre il sistema su chip Tegra 4 su cui si basa ha ancora eccellenti prestazioni 3D, NVIDIA sta già preparando il prossimo dispositivo di gioco basato sul SoC Tegra K1. Quindi non si sapeva ancora cosa sarebbe stato: o una nuova versione della stessa console o un formato più familiare: un tablet. E si è scoperto in qualche modo entrambi: un tablet e un controller wireless separato, che vengono venduti e possono essere utilizzati separatamente, ma in realtà sono inconcepibili l'uno senza l'altro.

Oltre ai suoi meriti, SHIELD Tablet è di particolare interesse per noi come incarnazione ufficiale del Tegra K1. Il primo dispositivo basato su K1 è stato il tablet cinese Xiaomi MiPad e non ci sono altre opzioni. Sbrighiamoci a verificare di cosa è capace il nuovo sistema.

⇡ Tegra K1: processore

Il chip Tegra K1, come il suo predecessore Tegra 4, è prodotto dalla taiwanese TSMC utilizzando una tecnologia di processo a 28 nm ed è un SoC con quattro core di architettura ARM. In quest'area, NVIDIA è cambiata poco. Il processore centrale Tegra K1 è ancora progettato secondo uno schema semplice e, si potrebbe dire, approssimativo, quando tutti i core di elaborazione sono costruiti sull'architettura Cortex-A15.

La CPU ha ancora 2 MB di cache L2 condivisa e 64 KB di cache L1 per core. I chip LPDDR3 con un'interfaccia a 64 bit vengono utilizzati come RAM.

Devo dire che l'A15, essendo un core più produttivo rispetto al largamente utilizzato Cortex-A9, è anche caratterizzato da un maggiore consumo energetico. Finora non ci sono molti microprocessori basati su A15, l'esempio più eclatante, oltre allo stesso Tegra 4 e Tegra K1, è la famiglia di chip Samsung Exynos 5. Ma in Exynos, contemporaneamente ai core Cortex-A15, di cui possono esserci anche fino a quattro pezzi, sono integrati i core Cortex-A7, che sono derivati ​​dell'A8 con un design particolarmente semplificato. Grazie a tale dispositivo CPU, chiamato "architettura eterogenea ARM big.LITTLE", il sistema può scalare le prestazioni e il relativo consumo energetico su un'ampia gamma, non solo variando la frequenza di clock dei core, ma anche distribuendo la potenza computazionale thread tra core grandi e piccoli a seconda delle loro esigenze e priorità. I core "liberi" sono disabilitati, quindi in termini di consumo energetico tutto sembra abbastanza buono.

In Tegra 4, e dopo di esso, Tegra K1, c'è un embrione di un tale design sotto forma del cosiddetto shadow core: il quinto core Cortex-A15, troncato rispetto ai quattro core principali. Il core "ombra" viene eseguito con un'attività minima del sistema operativo e gestisce le attività meno impegnative (ad esempio, la ricezione della posta) mentre il dispositivo è in tasca con lo schermo spento. In caso contrario, il ridimensionamento si ottiene esclusivamente mediante la manipolazione della frequenza. Di conseguenza, l'efficienza energetica di Tegra 4, se non così negativa come molti pensavano ai SoC mobili NVIDIA, è ancora inferiore alle prestazioni dei sistemi concorrenti sia sull'architettura ARM bit.LITTLE che con core di progettazione originali (Apple A7, Qualcomm Snapdragon 801).

Nonostante il fatto che la CPU Tegra K1 non si sia discostata architettonicamente dalle basi stabilite nel Tegra 4, ed è ancora prodotta secondo la norma tecnologica di 28 nm, NVIDIA ha trovato altri modi per aumentare il rapporto prestazioni-potenza. In primo luogo, la logica dei core è stata aggiornata dalla versione r2p1 alla r3p3, e nel percorso tra queste versioni di Cortex-A15 sono state apportate modifiche volte a migliorare l'efficienza energetica. In secondo luogo, i chip Tegra K1 sono prodotti presso TSMC utilizzando la tecnologia di processo 28 HPm (High Performane Mobile), caratterizzata da una ridotta dispersione di corrente nel chip. Di conseguenza, il K1 potrebbe teoricamente fornire il 40% in più di prestazioni per lo stesso consumo energetico del Tegra 4, o assorbire il 55% in meno di corrente per le stesse prestazioni.

I miglioramenti dell'efficienza energetica hanno anche permesso di aumentare il limite di frequenza del chip da 1,9 a 2,2 GHz, indipendentemente dal numero di core attivi. La frequenza del core shadow Cortex-A15 scala fino a 1 GHz. I produttori di SoC sono stati recentemente riluttanti a rivelare il TDP dei loro prodotti (e anche con CPU e GPU discrete il quadro si fa sempre più nebuloso), ma a giudicare dalle caratteristiche dello SHIELD Tablet e della console SHIELD, il sistema ha effettivamente diventare più economico. Un tablet Tegra K1 necessita di una batteria da 19,75 Wh, mentre una console Tegra 4 viene fornita con una batteria da 28,8 Wh, e anche con dimensioni e risoluzione dello schermo inferiori. Ovviamente, senza eseguire i test, non conosciamo ancora l'ultimo termine dell'equazione, la durata della batteria, ma almeno lo SHIELD Tablet non ha bisogno del raffreddamento attivo della ventola per mantenere il SoC in funzione alla massima frequenza.

È interessante che, essendo uno degli iniziatori della corsa per il numero di core nei SoC mobili, NVIDIA stia sviluppando contemporaneamente il secondo "ramo" Tegra K1, che è una CPU dual-core dell'architettura originale. I due chip sono assolutamente compatibili a livello di pin e hanno le stesse GPU, ma a differenza dell'IP Cortex-A15 con licenza, utilizzano core di loro progettazione, nome in codice Denver.

Finora, su di loro si sa molto meno di quanto richieda la nostra curiosità. NVIDIA afferma che Denver è un core a 64 bit che supporta il set di istruzioni ARMv8, ma con superscalare insolitamente elevato: fino a 7 istruzioni in esecuzione contemporaneamente. Si ipotizza che Denver richieda la ricodifica delle istruzioni ARMv8, in modo simile a come i processori Intel ricodificano le istruzioni x86 in microistruzioni simili a RISC. In questo caso, è del tutto logico che il numero 7 si riferisca specificamente alle istruzioni nel formato interno di Denver.

Transcodificando le istruzioni da una pipeline "ampia", è possibile ottenere prestazioni per watt maggiori rispetto a un sistema con quattro o più core "stretti" separati, estraendo ulteriori ILP (Instruction Level Parallelism - "parallelismo a livello di istruzione") dal codice eseguibile. È stato annunciato che la frequenza di clock di Denver può raggiungere i 2,5 GHz, molto per un processore così "ampio". In ogni caso, dobbiamo ancora attendere l'implementazione commerciale di Tegra K1 basata su core Denver, e in SHIELD Tablet abbiamo a che fare con un normale Cortex-A15.

⇡ Tegra K1: GPU, ISP, comunicazioni

Il pathos principale di Tegra K1 non è affatto nell'ottimizzazione della CPU, ma in una GPU completamente ridisegnata. La GPU in Tegra 4 (nota anche come GeForce ULP, Ultra Low Power) è costruita secondo lo schema che esisteva prima dell'avvento dell'architettura shader unificata, ovvero ha ALU separate per l'elaborazione di pixel e vertex shader. Il Tegra 4 dimostra prestazioni abbastanza buone in 3D, e in quest'area NVIDIA potrebbe anche accontentarsi di un boost di clock.

Invece, Tegra K1 ha ricevuto una GPU a tutti gli effetti basata sull'architettura Kepler, trasferita da silicio "discreto" con modifiche minime. A livello strategico, NVIDIA prevede ora di sincronizzare lo sviluppo di GPU discrete e integrate, inoltre, le nuove iterazioni dell'architettura, a partire da Maxwell, saranno progettate come soluzioni integrate con una priorità sull'efficienza energetica.

Tuttavia, l'architettura Kepler è in gran parte modellata dai requisiti per TDP e quindi si adatta bene al SoC mobile. Dalla GPU discreta, gli sviluppatori hanno preso un SMX (Streaming Multiprocessor), il più grande blocco di architettura unificata, che include 192 core CUDA e 8 moduli texture (la metà rispetto alle GPU discrete), nonché la logica geometrica PolyMorph Engine 2.0 (invariata ).

Al di fuori dell'SMX ci sono i quattro ROP e la logica di controllo di Kepler, che deve essere stata semplificata perché il SoC non ha bisogno di bilanciare il carico tra più SMX. Poiché la frequenza della GPU non supera i 950 MHz e anche tenendo conto dell'ottimizzazione del processo tecnico, il pacchetto termico dichiarato da NVIDIA di 2 W sembra abbastanza affidabile. Si noti, tuttavia, che stiamo parlando solo della GPU e non del consumo energetico del SoC nel suo insieme.

Il passaggio da GeForce ULP a Kepler completo è stato un enorme passo avanti, almeno in termini di prestazioni. Ma oltre a ciò, il Tegra K1 ha lo stesso set di funzionalità hardware e supporto API delle GPU NVIDIA discrete. Supporta OpenGL 4.4, DirectX 12, nonché OpenCL 1.2 e CUDA 6.0 per attività di "conteggio". Non dimenticato e OpenGL ES 3.1, utilizzato da tutte le moderne GPU mobili. In un certo senso, Tegra K1 è persino avanti rispetto alle sue controparti discrete, ad esempio supporta la compressione delle texture ASTC a livello hardware.

NVIDIA afferma che il Tegra K1 è paragonabile in termini di potenza di calcolo alle GPU per console della generazione precedente. Avendo stimato le prestazioni in vari aspetti, è del tutto possibile essere d'accordo con questo. Tegra K1 ha un chiaro vantaggio nella velocità di calcolo dello shader, ma c'è un certo svantaggio nella larghezza di banda della memoria e nel tasso di riempimento.

Tegra K1 ha ricevuto un ISP (Image Signal Processor) significativamente aggiornato. Questo blocco è responsabile dell'elaborazione di foto e video: messa a fuoco automatica, regolazione dell'esposizione, HDR e altro. Rispetto a Tegra 4, le prestazioni combinate dei due ISP nel Tegra K1 sono triplicate a 1,2 Gpx/s. Il SoC fornisce codifica/decodifica video hardware con codec H.264 a risoluzione 2160p a 30Hz. Anche H.265 è supportato, ma solo con accelerazione hardware parziale. Il SoC consente di separare le porte DisplayPort 1.4 e HDMI 1.4b, che non possono trasmettere video in risoluzione 4K con un frame rate superiore a 30 Hz.

Per l'archiviazione e la connettività con dispositivi discreti, il Tegra K1 utilizza tre porte USB 2.0, due porte USB 3.0, eMMC e PCI-E x4. Nei dispositivi mobili, ovviamente, tutto questo non verrà utilizzato contemporaneamente.

⇡ SCUDO Tavoletta

Dopo aver finito di discutere del sistema alla base dello SHIELD Tablet, passiamo al dispositivo stesso. SoC Tegra K1 come parte del tablet può raggiungere la frequenza massima fornita dal design - 2,2 GHz. Questo, fortunatamente, non richiede di soffiarlo con una ventola incorporata, come avviene nella console SHIELD. La quantità di RAM è di 2 GB.

L'aspetto del tablet ricorda il Tegra Note 7, che fungeva da dispositivo di riferimento per il Tegra 4. Ma poiché il rilascio del Tegra K1 è così importante per NVIDIA, SHIELD Tablet è in ogni modo un dispositivo di classe superiore.

Lo schermo utilizza una matrice IPS da 8 pollici con una risoluzione di 1920x1200 pixel. Questo formato non proprio familiare è in realtà l'ideale per SHIELD Tablet. È impossibile spostarsi ulteriormente lungo la linea dei pollici: la domanda di tablet di grandi dimensioni è in dubbio e, soprattutto, sorgono requisiti reciprocamente contraddittori per aumentare la risoluzione e mantenere un alto livello di prestazioni nelle applicazioni 3D. D'altra parte, lo schermo 16:10 da 8 pollici è più comodo nell'orientamento verticale rispetto ai sensori Full HD stretti da 7 pollici.

Di conseguenza, l'analogo più vicino dello SHIELD Tablet in termini di dimensioni è più simile a un iPad mini che a un Google Nexus 7. In termini di qualità dei materiali, il tablet NVIDIA, ovviamente, non insegue Apple. La custodia è realizzata interamente in plastica, ma non ci sono lamentele sul gioco e sull'aggancio delle parti. L'intero dorso è rifinito con una finitura soft touch con scritte lucide del logo SHIELD. Dal Tegra Note 7, il tablet ha ereditato lo stilo riposto nell'incavo del case. In generale, il design di SHIELD Tablet incarna lo stile già riconosciuto di NVIDIA.

Poiché lo SHIELD Tablet è principalmente un dispositivo di gioco, il design del tablet è progettato per essere utilizzato con orientamento orizzontale. Allo stesso tempo, ampie griglie di altoparlanti stereo si allineano ai lati dello schermo e tutti i pulsanti hardware rimangono sul bordo del case rivolti verso l'alto. Jack per cuffie, Micro USB e Mini HDMI sono concentrati in un unico posto. Per SHIELD, una copertura del supporto magnetico è venduta separatamente. Il segmento di bordo della cover si aggrappa al pannello frontale, mantenendolo chiuso (c'è una funzione di entrare in sonno quando si chiude ed uscire quando si apre), o al centro della superficie posteriore, formando un supporto stabile.

Il tablet è disponibile nelle versioni con interfaccia Wi-Fi o con WiFi + LTE. Il modem nella versione cellulare supporta le frequenze Band 7 e Band 20 necessarie per funzionare nelle reti russe.

Per una ricarica rapida è preferibile utilizzare l'alimentatore da 11 W in dotazione (5,2 V 2,1 A)

La modifica c LTE è inoltre dotata del doppio della memoria interna: 32 GB. In entrambi i casi è disponibile l'espansione con schede microSD con capacità fino a 128 GB. Qui, però, dobbiamo subito ricordare che Android normalmente non consente di installare applicazioni su un'unità esterna, e giochi potenti, per i quali tutto è avviato, possono facilmente occupare diversi gigabyte di volume.

Se ci limitiamo a una descrizione formale delle caratteristiche tecniche, SHIELD Tablet è un ottimo esempio di tablet Android, inoltre, con un'interfaccia OS "nativa" e senza fronzoli di design. La specificità si manifesta solo nella configurazione Wi-Fi. Come la console SHIELD, il tablet ha un adattatore MIMO 2x2, il che significa che supporta due flussi a 2,4 o 5 GHz. In quest'ultimo caso, viene fornito un throughput di picco al livello PHY di 300 Mbps. Il solito compagno mobile per leggere Facebook da McDonald's non ha bisogno di una tale velocità: questo viene fatto esclusivamente per lo streaming di giochi da un PC.

⇡ Controllore SHIELD

SHIELD Tablet è il successore ideologico della console SHIELD. Ma la differenza principale, a parte il SoC aggiornato e lo schermo più grande, è che il dispositivo di gioco è ora diviso in due componenti: un tablet e un controller wireless. Quest'ultimo viene acquistato separatamente a un prezzo consigliato di $ 59, o 3.490 rubli, che, in generale, non è affatto economico. Ma neanche il controller SHIELD è facile. Partiamo dal fatto che il gamepad si connette al tablet non tramite Bluetooth, ma tramite Wi-Fi Direct. Di conseguenza, input lag inferiore e trasmissione del suono potenzialmente migliore: il gamepad ha un microfono integrato e un jack per le cuffie. Oltre che con il tablet, il controller funziona con la console SHIELD e con il PC, ma in quest'ultimo caso solo tramite cavo USB. Attraverso di esso, viene caricata una batteria non rimovibile.

In termini di forma del case e posizione dei controlli, il gamepad nel suo insieme non differisce dalla console SHIELD (meno il display integrato, ovviamente). L'ergonomia è ancora al top. L'unico difetto meccanico che si nota dopo aver passato abbastanza tempo con SHIELD è che si vorrebbe stringere maggiormente gli stick analogici, altrimenti mantenere un certo angolo di inclinazione, oltre a posizioni estreme, è piuttosto difficile. Per qualcun altro, il gamepad sembrerà troppo leggero, ma scusa: è ancora un dispositivo mobile.

A differenza del gamepad della console SHIELD, i pulsanti che duplicano gli elementi di navigazione Android sono stati resi sensibili al tocco, il che è spettacolare, ma per niente conveniente. E i pulsanti del volume, per qualche motivo, sono i più fisici. C'è anche un touchpad in miniatura che controlla il cursore del mouse insieme alla levetta analogica destra.

Il gamepad è perfettamente integrato con i dispositivi SHIELD. L'"associazione" e l'attivazione del gamepad vengono eseguite premendo a lungo il pulsante con il logo NVIDIA. Fino a quattro controller sono collegati a un host. In pratica, il controllo del gamepad Wi-Fi Direct è davvero super reattivo. Non c'è assolutamente alcuna differenza nell'input lag rispetto al gamepad integrato della console SHIELD.

⇡ Software

Il tablet SHIELD esegue Android 4.4.2 (KitKat) con aggiunte minime sotto forma di software di gioco NVIDIA. Il programma SHIELD Hub fornisce collegamenti a giochi nel Play Store che sono almeno buoni amici con il controller hardware SHIELD. Da qui vengono lanciati i giochi installati per Android o trasmessi da un PC.

Esiste un'utilità Gamepad Mapper: con il suo aiuto, i pulsanti del gamepad possono essere collegati ad aree dello schermo o gesti in quei giochi che non supportano i controller hardware.

Dal desktop, SHIELD offre la possibilità di registrare video ShadowPlay utilizzando il codificatore H.264 integrato. Le regole sono esattamente le stesse: o il processo si avvia e si interrompe arbitrariamente, oppure il programma scrive sempre in background, ed è possibile recuperare in qualsiasi momento ciò che è stato registrato negli ultimi 20 minuti. Ciò che accade sullo schermo può essere accompagnato da un'immagine da una webcam e da un suono da un microfono. Il video viene salvato in un contenitore MP4, il supporto per il servizio Twitch è integrato.

Dopo il Tegra Note 7, lo SHIELD Tablet viene fornito con il software di riconoscimento della grafia, oltre a NVIDIA Dabbler, un programma di disegno con lo stilo incluso che utilizza le capacità computazionali della GPU per simulare la fisica: diffusione di macchie di acquerello, giochi di luce su voluminose tratti di pittura ad olio e così via.

⇡ Gioca: cosa e come

SHIELD Tablet ha due scenari di utilizzo: o giochiamo sul display integrato o colleghiamo un pannello esterno tramite un cavo HDMI. L'interfaccia versione 1.4b supporta risoluzioni Ultra-HD (2160p) a 30Hz o 1080p a 60Hz. In questo caso, l'immagine viene duplicata sullo schermo integrato oppure è disabilitata.

Ma cosa suonare è una domanda più difficile. I dipendenti di NVIDIA ci hanno detto che fino all'ultimo momento l'azienda ha resistito al termine "console" applicato ai propri dispositivi di gioco, dal momento che NVIDIA non concentra i giochi attorno ai suoi prodotti, ma si sforza di realizzare una piattaforma aperta universale compatibile sia con Android che con PC .

Lo stesso Android come ambiente di gioco è ancora nello stesso stato dell'anno scorso, quando il primo SHIELD ha visto la luce del giorno. Bene, cioè, da un lato c'è un mare di giochi casuali e time-killer, dall'altro c'è un'acuta mancanza di giochi con una profonda immersione nel processo, gli sviluppatori sono guidati dai limiti tecnici della base hardware. In quest'area, NVIDIA si è presa la responsabilità di spostare da sola la pietra, e sembra che il processo sia finalmente iniziato. Per lo meno, Tegra K1 ha una potenza di calcolo sufficiente per gli occhi per implementare in codice tutto ciò che prima era impossibile.

Trine 2 su SHIELD Tablet, registrato con ShadowPlay

Il rilascio delle versioni di War Thunder per Android e iOS è in arrivo. La versione beta che ci è stata mostrata sul grande schermo, forse, non sembra davvero peggiore dei migliori giochi per la precedente generazione di console.

Demo rivalità su Unreal Engine 4 in tempo reale in esecuzione su Tegra K1

La mancanza di grandi progetti di giochi su Android compensa la trasmissione di giochi per computer. Per fare ciò, è necessario connettersi a un desktop o laptop (che, ovviamente, deve disporre di una scheda grafica GeForce e software NVIDIA) tramite Wi-Fi o cavo Ethernet (utilizzando un adattatore USB). Il gioco sul display integrato è un dubbio piacere, SHIELD è utilizzato al meglio come nodo per collegare una TV e un gamepad wireless.

Contrariamente al comprensibile scetticismo, giocare in questo modo è molto comodo. Con un buon canale, la qualità dell'immagine è perfetta (è supportata una risoluzione fino a 1080p). Il ritardo di input, ovviamente, è presente, ma a volte solo sull'orlo della distinzione. E, cosa più importante, nei giochi supportati, il controllo del gamepad è inizialmente configurato e sullo schermo vengono visualizzati anche messaggi che indicano i pulsanti del controller.

Un'opzione più esotica, infatti, sperimentale è quella di trasmettere su Internet da un computer remoto, a condizione che abbia un indirizzo IP statico. Infine, è stato lanciato in versione beta il servizio cloud NVIDIA GRID con una piccola libreria di giochi, utilizzabile gratuitamente, previa connessione di qualità più o meno elevata ai server NVIDIA in California. In tali condizioni, è generalmente sorprendente che il sistema si sia accontentato di un canale da 100 megabit a Mosca e abbia persino permesso di giocare con un ritardo più o meno tollerabile. L'immagine, tuttavia, era molto sfocata a causa della potente compressione.

Invece di dimostrare il Tegra 5 al CES 2014, Nvidia ha mostrato la prossima generazione di processori mobili chiamata K1, che può convincere con soli 192 core di prestazioni.

Le prestazioni della console del K1 rendono possibili giochi per tablet altamente dettagliati, qualcosa che Nvidia ha offerto di provare su una dozzina di tablet da 7 pollici dotati del nuovo processore. Una grafica straordinaria può essere vista in due giochi a tutti gli effetti contemporaneamente.

La versione Android di Serious Sam 3 è stata in grado di passare a una nuova piattaforma e mantenere lo stile libero di uno sparatutto in prima persona grazie a K1 che è stato in grado di battere Unreal Engine 4. Le sue capacità grafiche 3D ci hanno fornito tutte le trame che potevamo aspettarci da una versione per PC. Non siamo stati in grado di rilevare i dettagli sfocati che si trovano comunemente negli sparatutto portati da PC ad Android.

Ovviamente, un'aggiunta importante all'incredibile esperienza demo sono stati i controller wireless di Nyko, che hanno reso i giochi non solo simili alle versioni per PC, ma anche simili. Certo, l'ottima grafica ha fatto il suo lavoro, colpendo il frame rate, che a volte calava, ma ci è stato detto che il problema era più nella memoria che nella GPU.

TegraK1 con 2D-giochi e demo

Trine 2 non è un gioco 3D, è più un puzzle game 2D (o 2.5D) che consuma tante prestazioni quanto un gioco completo serio.

I tablet Nvidia Tegra K1 testati hanno fornito risultati software simili a Xbox 360, PS3 e Wii U grazie all'illuminazione dinamica combinata con l'animazione dello schermo attiva. Questo è esattamente ciò che mancava ai giochi Android, rendendo Trine 2 una vetrina molto avvincente per le nuove capacità del chip.

Il salotto demo reel prende vita.

Le demo per il chip K1 sono basate su videogiochi a tutti gli effetti con elaborazione Digital Ira Faceworks, che consente di ricreare un soggiorno fotorealistico, anche la pelle d'oca.

I video dimostrativi hanno mostrato immagini realistiche, anche se non hanno guidato il chip K1 con un'azione intensa come Serious Sam 3 e Trine 2.

NVIDIATegra K1 dietro il vetro e dietro il radiatore

Il processore Nvidia K1 poteva essere visto all'esterno del tablet, ma era coperto da una lastra di vetro. Insieme al vetro, il processore era coperto da un dissipatore di calore sufficientemente grande da fornire al processore il livello di raffreddamento richiesto.

Questo dissipatore di calore ha confuso molte persone che hanno visto il K1 per la prima volta al CES perché il chip dovrebbe essere minuscolo (28 nm). Il dissipatore di calore che racchiudeva il chip grafico era due volte più grande, rendendo il minuscolo processore molto meno adatto ai nuovi tablet al momento del lancio.

E mentre il sistema di raffreddamento deve ancora raggiungere i processori di nuova generazione di Nvidia, le soluzioni grafiche dell'azienda sono in linea con ciò che Microsoft e Sony stanno facendo con i videogiochi di nuova generazione, ma Nvidia li darà ai tablet.

Nvidia ha mostrato con orgoglio un grafico che confronta il Tegra K1 compatibile con DirectX11 con Xbox 360 e PS3 compatibili con DirectX9. K1 dimostra elevate prestazioni di CPU e GPU pur richiedendo meno energia, solo 5 W.

Nvidia Tegra K1 contro Xbox One e PS3.

giudizio preliminare

Il Tegra K1 è un grande passo avanti per le capacità grafiche dei tablet. In caso di successo, il chip di Nvidia potrebbe dare un senso ai giochi multipiattaforma quando verrà lanciato nelle varianti a 32 bit da 2,3 GHz e 64 bit da 2,5 GHz. Dopotutto, gli sviluppatori potrebbero essere tentati di convertire tutti i tablet in K1 per creare una piattaforma non più piccola di Xbox 360 e PS3.

La console NVIDIA Shield ha un parente stretto: oggi l'azienda ha introdotto un tablet con lo stesso nome con caratteristiche davvero impressionanti. Si basa sulla stessa architettura Kepler delle schede video delle serie GeForce 600 e 700 e su un processore A15 a 4 core da 2,2 GHz. La quantità di RAM è di 2 GB. La console NVIDIA Shield, ricordiamo, è dotata di un chip di generazione precedente: Tegra 4.

La diagonale del display, realizzata utilizzando la tecnologia IPS, è di 8 pollici, la risoluzione è 1920x1200. NVIDIA prevede di rilasciare due modelli: con 16 GB di spazio di archiviazione per l'archiviazione dei dati (solo Wi-Fi) e con 32 GB (Wi-Fi + LTE). Non sono diversi in nessun altro modo. Entrambi hanno altoparlanti stereo anteriori con bass reflex, supporto per schede microSD fino a 128 GB, videocamere anteriori e posteriori da 5 MP, porte mini-HDMI, un host micro-USB 2.0, uno stilo proprietario per la tecnologia DirectStylus 2, GPS e GLONASS moduli, oltre a un set completo di sensori standard. Il dispositivo pesa 390 g.

Come riportato alla presentazione di ieri nell'ufficio di Mosca di NVIDIA, una batteria con una carica completa è sufficiente per riprodurre qualcosa di semplice o guardare video HD per 10 ore di fila. I giochi più seri (ad esempio, la versione Android annunciata con il tablet) "consumeranno" la batteria in 3-5 ore.

Ovviamente, l'avvio di giochi per Android è solo una piccola parte di ciò di cui è capace Shield. Come la console a conchiglia, il tablet può eseguire lo streaming di giochi dal cloud o direttamente da un PC, sul proprio schermo o su una TV collegata ad esso con una risoluzione di 1080p. Lo abbiamo visto in un esempio: l'immagine sembrava fantastica. Inoltre, Shield è addestrato per acquisire screenshot, salvare video di gioco e trasmettere in diretta tramite Twitch e YouTube.

Oltre al set standard di pulsanti, sono presenti diversi pulsanti di servizio (per il controllo del volume, nonché il sistema Back e Home), oltre a un jack per cuffie stereo, microfono integrato (incluso per il controllo vocale), un piccolo pannello a sfioramento ( triangolo d'argento in basso).

Al lancio saranno disponibili 7 giochi ottimizzati per Tegra K1 (che supportano OpenGL 4.4 e DirectX 12, tra le altre tecnologie). Esso: ,

Poco prima dell'inizio della mostra CES 2014, tradizionalmente tenutasi a Las Vegas, NVidia ha annunciato due chip mobili con il nome comune Tegra K1. Entrambi i processori presentano differenze significative, ma i fattori unificanti sono più seri e il principale è l'acceleratore video Kepler a 192 core. Alla presentazione, il CEO di NVidia lo ha affermato Tegra K1 può superare non solo qualsiasi chip mobile, ma anche il ripieno delle console della generazione passata. I test emersi online mostrano che questa volta Jen-Hsun Huang non stava esagerando.

Abbiamo già scritto che NVidia Tegra K1 ha lasciato la fase di disegno, il produttore ha persino prototipi di una delle versioni del chip. Inoltre, sono stati installati in tablet di riferimento, con l'aiuto dei quali è stata dimostrata dal vivo l'applicazione demo Ira. Si scopre che Nvidia ha persino fornito prototipi ad alcuni grandi partner, Lenovo è uno di loro. Al CES, lo stand dell'azienda è stato adornato con un monitor 4K con una piattaforma di elaborazione integrata: il ThinkVision 28.

Le specifiche sono più che buone per l'utilizzo di questo dispositivo anche come "mega tablet" autonomo: NVidia Tegra K1, 2 GB di RAM DDR3, 32 GB di eMMC per i dati, più porte USB, Bluetooth, Wi-Fi, slot per schede di memoria, fotocamera, microfono, NFC e molto altro ancora. La diagonale dello schermo è di 28 pollici con una risoluzione di 3840x2160 (4K) e Android 4.3 viene utilizzato come sistema operativo.

I giornalisti di Tom's Hardware hanno potuto accedere al banco Lenovo ThinkVision 28 ed eseguire una serie di applicazioni su di esso.Il famoso programma CPU-Z, migrato ad Android da Windows, ha confermato parte del riempimento, riconoscere la variante Tegra K1 con core Cortex-A15 combinati in un sistema 4-PLUS-1. È interessante notare che la frequenza massima dei quattro principali è elencata come 2 GHz, che è leggermente inferiore a quella dichiarata da NVidia al momento dell'annuncio del chip. Questo lo dimostra all'interno del banco ThinkVision 28 non è la versione finale, ma un prototipo.

Naturalmente, la parte più interessante di Nvidia Tegra K1 è l'acceleratore video a 192 core, che è ciò che rende speciale questo chip. E il primissimo test, effettuato con l'ausilio di 3DMark di Futuremark, ha mostrato la superiorità del nuovo processore rispetto a quelli esistenti. Dopo aver eseguito test standard in modalità Offscreen con una risoluzione di 720p, il benchmark ha prodotto i seguenti risultati: 22.285 punti per Ice Storm Unlimited, 24.927 punti per le prestazioni grafiche e 16.299 punti per il calcolo fisico. Puoi vedere un confronto con alcuni altri dispositivi nel diagramma sopra. Riassumendo, possiamo dire che anche il prototipo Tegra K1 con una frequenza CPU (e possibilmente GPU) ridotta in 3DMark non ha concorrenti.

Il prossimo benchmark in cui è stato testato il Tegra K1 è stato il fidato multipiattaforma GFXBench. Tom's Hardware specifica che l'ultima versione dell'applicazione non è stata installata sul "monitor" Lenovo. Nella versione 1080p del T-Rex HD, il dispositivo ha mostrato un risultato di 48 fotogrammi al secondo, che è quasi il doppio di quello del concorrente più vicino di fronte all'Apple iPhone 5s. Per riferimento, lo Snapdragon 800 è stato in grado di raggiungere solo 23 fps. Ma nel test su schermo, Tegra K1 di NVidia è all'ultimo posto con 16 frame al secondo, il motivo è l'altissima risoluzione dello schermo e, mi piacerebbe credere, la revisione non definitiva del processore.

Non troppo bene, il nuovo prodotto di NVidia ha affrontato AnTutu. Ha ricevuto solo 33.917 punti e ha perso contro il suo predecessore, tuttavia, lasciando molto indietro Qualcomm Snapdragon 800. È difficile indovinare cosa abbia causato il fallimento del prototipo Tegra K1, ma possiamo dire con certezza che la copia finale avrà risultati diversi.

Un'altra porzione di informazioni interessanti è arrivata dalla Cina. Secondo lei, il tablet di riferimento con Tegra K1 nel test T-Rex HD Offscreen 1080p, che fa parte di GFXBench, ha raggiunto i 60 fotogrammi al secondo. Questo è più del già citato ThinkVision 28 di Lenovo, il che significa che quest'ultimo, in effetti, ha una sorta di prototipo intermedio del nuovo chip. Inoltre, NVidia Tegra K1 ha superato anche un laptop con un Intel i5 e una scheda grafica integrata di ultima generazione: HD Graphics 4400.È un peccato, ma il chip dello smartphone-tablet è ancora inferiore all'Intel i7 con la GeForce 740 mobile.

Sarà interessante confrontare il NVidia Tegra K1 finale con il Qualcomm Snapdragon 805, che prometteva non solo CPU migliorate, ma anche un nuovo acceleratore. Tuttavia, oltre alle prestazioni, sono importanti gli strumenti proprietari per gli sviluppatori e il supporto tecnologico. E se DirectX 11 è supportato da entrambi i chip (i fan di Windows e Windows Phone dovrebbero essere contenti), allora OpenGL 4.4 a tutti gli effetti può vantare solo il processore NVidia. È vero, dobbiamo ancora aspettare che almeno uno dei principali creatori di giochi inizi a svilupparlo utilizzandolo.