A NVIDIA apresentou um tablet baseado no Tegra K1 e um controlador sem fio. Do que o Tegra K1 é capaz? Revisão do jogo Nvidia tegra k1 wot

O primeiro SoC móvel da empresa com núcleo gráfico Kepler

Introdução

Nome da empresa nvidia está sempre associado a gráficos tridimensionais e não é de surpreender que todas as suas soluções sejam consideradas por usuários e revisores desse ponto de vista em primeiro lugar, incluindo as móveis. A gráfica tridimensional nos últimos anos vem se desenvolvendo de forma quase mais ativa do que todas as outras áreas da TI. Lembre-se, por exemplo, do que estava disponível em meados dos anos 90 do século passado, quando o caminho da renderização 3D de hardware em tempo real estava apenas começando - Reality Engine da empresa Silicon Graphics, com habilidades bastante patéticas para os padrões de hoje. O smartwatch atual pode fazer muito mais do que a caixa então cara.

E era um dispositivo profissional e, nos anos seguintes, os gráficos 3D se desenvolveram intensamente no mercado consumidor - todos se lembram da empresa 3dfx e seus concorrentes, a maioria dos quais já estão aposentados. Mas não nvidia- a empresa californiana ao longo desse tempo continua na liderança, foram eles que lançaram o primeiro consumidor GPU(embora nominalmente não sejam, mas aquela história com um chip de S3 estava bastante nublado) em menos de dez anos.

Mas e agora? Mais alguns anos se passaram e carregamos em nossos bolsos dispositivos de computação, cujo poder é muitas vezes maior do que as soluções profissionais de desktop de antigamente. Os gráficos 3D móveis estão se desenvolvendo ativamente no caminho dos gráficos de desktop e estão apenas um pouco atrás em termos de recursos. As GPUs móveis modernas são capazes de renderizar cenas complexas que mesmo grandes consoles de jogos não conseguiam lidar alguns anos atrás.

Dan Vivoli, da NVIDIA, dá um bom exemplo do rápido desenvolvimento dos gráficos 3D usando o exemplo dos carros da marca Lexus anos diferentes. Se a indústria automotiva durante esses anos se desenvolvesse tão rapidamente quanto os gráficos 3D, um carro moderno atingiria velocidades 1000 vezes maiores, consumiria combustível 400 vezes menos e custaria 500 vezes menos. Você mesmo pode estimar os números, mas isso não é tudo - o tamanho do carro seria menor que o cubo de Rubik!

A comparação é cômica, é claro, e parece - por que comparar tecnologias gráficas 3D modernas com soluções de muitos anos atrás? O fato é que mesmo o primeiro chip móvel Tegra logo fará seis anos! Com que rapidez o tempo passa e a NVIDIA ainda tinha um núcleo de vídeo desatualizado em chips móveis, o que obviamente não funcionou positivamente para sua imagem de líderes em tecnologias gráficas e não ajudou na promoção de soluções Tegra para o mercado.

Há vários anos, perguntamos aos representantes da NVIDIA quando os recursos das modernas arquiteturas gráficas de desktop da empresa entrarão em seus chips móveis, sem mencionar sua unificação. É claro que esta não é uma tarefa fácil e a empresa trabalha nessa direção há muito tempo, mas todos os modelos NVIDIA Tegra anteriores usavam núcleos de vídeo, cuja base foi lançada há muitos anos - mesmo na quarta geração de o chip GPU, funcionalmente, não diferia muito da primeira solução móvel da empresa.

Em todos os outros aspectos, quase não houve reclamações sobre os sistemas em chip NVIDIA Tegra, eles sempre tiveram núcleos de CPU muito produtivos, se destacaram por soluções interessantes para obter maior eficiência energética, mas as GPUs, embora muito produtivas, permaneceram funcionalmente em o nível de muitos anos atrás, o que funcionou bem para Tegra 3, que se tornou bastante popular em smartphones e principalmente em tablets, mas claramente não é mais adequado para Tegra 4. Além disso, há muito tempo está claro que o núcleo de vídeo unificado compatível com CUDA da arquitetura de desktop Kepler- uma questão de futuro próximo para Tegra.

E agora, em seu quinto chip móvel, antes conhecido pelo codinome logan, a empresa finalmente percebeu nossas esperanças de longa data. Pela primeira vez, a NVIDIA revelou alguns dados sobre a nova geração como parte da conhecida conferência de computação gráfica SIGGRAPH 2013 em que a empresa sempre participa. Esta exposição é um excelente local para mostrar os recursos gráficos e de computação de um sistema móvel em um chip, do qual a GPU é o componente mais importante.

Mas para o anúncio e divulgação de todos os detalhes sobre o Tegra K1, a NVIDIA escolheu uma feira voltada para eletrônicos customizados - CES Internacional 2014 acontecendo hoje em dia em Las Vegas. Produtos reais baseados na quinta geração do Tegra devem aparecer no mercado no primeiro semestre de 2014. Vamos dar uma olhada no que a NVIDIA fez e mudou em seu chip móvel, no qual eles têm grandes esperanças.

NVIDIA Tegra de quinta geração

Há muito se sabe que as principais inovações em Tegra K1 incidirá sobre o seu núcleo gráfico, e o resto, embora sofrerá modificações, mas muito fáceis, sem quaisquer revelações. Uma arquitetura de GPU Kepler foi apenas a principal mudança para a qual fazia sentido lançar o Tegra K1. Afinal, a nova GPU traz não apenas funcionalidade gráfica significativamente aprimorada, mas também recursos versáteis de computação e eficiência energética aprimorada - outra característica pela qual houve algumas reclamações sobre o Tegra.

Não é de estranhar que as possibilidades GPU e são de interesse primário para nós. Por enquanto, vamos falar sobre o núcleo de vídeo usado no Tegra K1, que inclui 192 núcleos CUDA de computação da arquitetura conhecida por nós Kepler, e o fato de que o núcleo gráfico suporta não apenas OpenGL ES 3.0, mas também OpenGL 4.4, DirectX 11 e CUDA 6.

Quanto a outra parte importante na forma de CPU-núcleos, então houve mudanças muito menos radicais. Claro, algum dia a NVIDIA também fará núcleos de CPU de 64 bits, mas as arquiteturas ARMv8 ainda não está no Tegra (veja o complemento no final do artigo), ainda são os mesmos quatro Cortex-A15 com dois megabytes de memória cache do segundo nível e o quinto núcleo auxiliar - "companion" (também Cortex-A15), projetado para funcionar em modo econômico com baixa carga computacional.

Uma mudança importante na parte da CPU do novo chip é que eles não são exatamente os mesmos Cortex-A15 que foram usados ​​​​no Tegra 4. Em primeiro lugar, com base na experiência de projetar o Tegra 4, os engenheiros da NVIDIA conseguiram melhorar o desempenho do Tegra K1 e, em segundo lugar, todos os 4 + 1 núcleos A15 universais têm uma revisão R3, enquanto o Tegra 4 usou configurações menos avançadas R2. Benefícios da modificação R3-cores são mudanças arquitetônicas que visam reduzir a tensão operacional necessária e o consumo de energia, o que se traduz em melhor eficiência energética, respectivamente, sobre as quais falaremos com certeza mais adiante.

Continuando a considerar as características do Tegra K1, notamos que o módulo da câmera possui um poderoso processador de imagem dupla ( ISP), que tem uma capacidade até 1,2 gigapixels e suportando sensores com resolução até 100 megapixels. O módulo para trabalhar com dispositivos de saída de imagem suporta resoluções de até UltraHD, também conhecido como 4K(que também estava no Tegra 4, no entanto) e para os monitores embutidos e externos conectados via HDMI 1.4a e, ao mesmo tempo, o chip também suporta decodificação de dados no formato H.265 nesta resolução. Das portas de E / S, notamos o suporte para um par de conectores USB 3.0.

O novo chip NVIDIA é fabricado pela Tecnologia de processo "HPM" de 28 nm nas fábricas da empresa taiwanesa TSMC, em contraste com a tecnologia de processo “HPL” de 28 nm da mesma empresa, que é usada para o Tegra 4. Já escrevemos que a TSMC possui vários tipos de tecnologia de processo de 28 nm e “HPM” para chips móveis é adequado para vários melhores, pois ajuda a atingir velocidades de clock mais altas e o "HPL" é otimizado para baixo vazamento. Provavelmente, é também por isso que a frequência máxima dos núcleos de computação Tegra 4 foi limitada a 1,9-2,0 GHz e, no caso do Tegra K1, os núcleos da CPU operarão em uma frequência de clock mais alta até 2,3 GHz.

Arquitetura gráfica Kepler

Finalmente, chegou a hora em que o melhor das arquiteturas gráficas existentes da NVIDIA chegou aos chips móveis Tegra. Eu gostaria que isso acontecesse mesmo durante o lançamento do Tegra 4, claro, mas então algo não deu certo e o chip móvel com Kepler dentro ainda não estava pronto para produção.

Mas agora está tudo bem, se o núcleo de vídeo desatualizado no Tegra 4 foi acompanhado por um desktop Fermi com melhor funcionalidade, começando com o Kepler, a NVIDIA deu um salto qualitativo na funcionalidade das GPUs móveis, que devem ser suportadas no futuro, de acordo com o diagrama acima. A NVIDIA afirma que a arquitetura maxwell já foi desenvolvido levando em consideração futuras aplicações em chips móveis, e então duas linhas diferentes finalmente se fundirão em uma.

Curiosamente, durante o projeto da primeira geração do Kepler, essa arquitetura ainda não foi planejada para ser usada em chips móveis da família Tegra, mas ao criar a segunda versão da arquitetura (chips de vídeo GK2xx), a NVIDIA decidiu fazê-lo. Então, o que o Tegra K1 nos oferece em termos de recursos do núcleo de vídeo da arquitetura Kepler? GPU móvel tem um codinome GK20A e consiste em 192 núcleos CUDA, possui um cache de segundo nível unificado, blocos dedicados para processamento de geometria e tesselação, bem como blocos ROP.

Se você não se lembra da arquitetura Kepler, todas as GPUs desta família consistem em um ou mais clusters de processamento gráfico GPC, que possuem seus próprios mecanismos de rasterização e podem conter um ou mais multiprocessadores SMX. E esses multiprocessadores, por sua vez, contêm 192 núcleos de computação, mecanismos para processamento de geometria e tesselação e módulos de textura. TMU.

É claro que a GPU móvel no Tegra K1 até agora simplesmente não pode conter muitas unidades de execução, então os engenheiros decidiram sobreviver com um cluster GPC contendo o mesmo multiprocessador SMX. Consiste em 192 núcleos de computação, uma unidade de rasterização e tesselação, quatro unidades ROP, oito unidades TMU, uma memória cache compartilhada e outras unidades funcionais.

É muito e com o que é comparável de soluções conhecidas de desktop e laptop? Podemos dizer que o GK20A no Tegra K1 é igual a metade do poder de processamento de uma placa de vídeo de desktop GeForce GT 640 na base GK107, que tem exatamente o dobro de núcleos CUDA de streaming. Em outros parâmetros, o móvel GK20A é quatro vezes inferior - tem quatro vezes menos TMUs e ROPs. Mas não se esqueça - estamos comparando uma GPU móvel com uma solução de desktop, embora bastante fraca! Além disso, a frequência de clock da GPU no Tegra K1 é bastante alta e é 950 MHz, que é até um pouco maior que a frequência do chip de vídeo na GeForce GT 640.

Quanto a placas de vídeo semelhantes para laptops, o GK107 tem um irmão aprimorado GK208, que está mais próximo da GPU móvel no Tegra K1. O GK107 e o GK208 têm dois multiprocessadores SMX com 192 núcleos CUDA cada, enquanto o GK208 tem algum poder de processamento adicional e largura de barramento de memória de vídeo reduzida de 128 bits para 64 bits. Esta GPU é a base de várias placas gráficas de notebook: GeForce GT 720M, 730M, GT 735M e GT 755M, bem como soluções de desktop: GeForce GT 635 e segundas revisões GT 630 e GT 640.

Naturalmente, a GPU móvel teve que ser seriamente retrabalhada e modificada. Dispositivos móveis não precisam de muitos blocos ROP e TMU, sem falar nos blocos de processamento de geometria e tesselação, que serão usados ​​apenas em uma pequena parte de suas capacidades. Ainda mais importantes são outras mudanças que beneficiaram a eficiência energética. Por exemplo, em GK20A as comunicações entre blocos de GPU foram seriamente simplificadas, pois para uma versão móvel com um GPC e um SMX simplesmente não há necessidade de transferir dados e equilibrar o trabalho entre diferentes SMXs e clusters, então parte da lógica de controle foi eliminada e, em geral, o GPU móvel tornou-se muito mais simples e mais eficiente em termos de energia.

Mas isso não afetou a funcionalidade do núcleo de vídeo, que é totalmente compatível com os recursos do desktop Kepler. Incluindo as possibilidades de processamento de geometria e tesselação - dividindo primitivos geométricos em outros menores. mosaicoé uma grande vantagem do Kepler e é especialmente importante para dispositivos móveis, pois pode fornecer processamento mais eficiente de geometria complexa, em comparação com os métodos tradicionais.

Por exemplo, a geração dinâmica de terreno e/ou geometria da superfície da água em um determinado nível de detalhe pode fornecer um aumento de desempenho múltiplo (de acordo com a NVIDIA - mais de 50 vezes), em comparação com um aumento direto no número de triângulos, que é disponível em núcleos de vídeo desatualizados com suporte apenas a OpenGL. ES 2.0.

Você já sabe dos jogos de PC que a tesselação pode melhorar o realismo da imagem gerada se for bem feita. Este método permite adicionar detalhes aos objetos em uma cena 3D, especialmente perceptíveis nas bordas, permite calcular corretamente as sombras e a iluminação global, enquanto os dados geométricos são adicionados dinamicamente apenas onde são necessários.

Como exemplo, a NVIDIA apresenta uma demonstração de terreno totalmente em mosaico usando OpenGL 4, na qual a GPU Tegra K1 lida com vários milhões de polígonos por quadro com facilidade a 60 FPS constantes. Você também pode se lembrar de outra demonstração semelhante Ilha, redesenhado para GPU móvel.

Ou lembre-se, cerca de três anos atrás, havia um programa de benchmark de demonstração gigante de pedra da BitSquid e Fatshark, que rodam em placas gráficas com suporte de hardware para Direct3D 11 e tesselação? Portanto, agora ele funciona perfeitamente no chip móvel Tegra K1 em resolução total, mas antes nem todas as GPUs de desktop podiam lidar com isso!

Suportado pelo novo chip móvel NVIDIA são outras possibilidades que a arquitetura Kepler abriu. Por exemplo, como todas as GPUs de desktop, o novo produto suporta o chamado texturização sem amarras. Nas arquiteturas gráficas anteriores, o modelo de ligação de textura fornece suporte para trabalho simultâneo com apenas 128 texturas, que são alocadas em seu próprio slot fixo na tabela de ligação, e o Kepler introduziu texturas “não anexadas”, quando o programa de sombreamento pode acessar texturas na memória diretamente, sem usar a tabela de vinculação:

Essa solução aumenta o número simultâneo de texturas processadas em um programa de sombreamento para mais de 1 milhão, o que permite aumentar o número de texturas e materiais exclusivos em uma cena e pode ser usado em técnicas semelhantes às conhecidas MegaTextura usado no motor software de identificação. Além disso, a texturização sem ligação ajuda a reduzir o uso da CPU durante a renderização, reduzindo o tempo necessário para o driver de vídeo processar as solicitações.

Como suas contrapartes de desktop, a GPU de arquitetura móvel Kepler faz uso extensivo de compactação de informações em várias partes do pipeline gráfico. Há muitos lugares nele onde a compactação e o buffer são usados, o que ajuda a tornar o uso mais eficiente da memória de vídeo e sua largura de banda, que é sempre escassa.

A compactação de textura é ainda mais importante para dispositivos móveis do que para PCs, uma vez que os chips móveis têm barramentos de acesso à memória estreitos e os chips de memória operam em uma velocidade de clock mais baixa, resultando em falta de largura de banda. Portanto, a NVIDIA prestou muita atenção à compactação de dados eficiente e ao buffer de dados entre diferentes unidades de GPU, bem como a outros métodos para economizar largura de banda de memória.

Portanto, no núcleo de vídeo Tegra K1, o descarte primitivo é usado ( abate primitivo), hierárquico Z Cull, compressão início Z e Z-buffer, compactação de buffer de cor e compactação de textura por vários métodos: DXT, ETC, ASTC(Compressão de textura escalonável adaptável).

ASTCé um algoritmo de compressão de imagem com perda de bloco desenvolvido pela ARM que é um padrão comum e extensão oficial para OpenGL e OpenGL ES. Este método tem vantagens sobre DXT e ETC, suporta blocos de diferentes tamanhos e formatos (incluindo HDR), oferece melhor qualidade de imagem e economiza significativamente a largura de banda da memória.

Como exemplo, esta ilustração da NVIDIA mostra a taxa de compactação de imagem de uma imagem de interface do usuário móvel Kepler típica que atinge a compactação entre 43% e 76%.

Com a introdução do núcleo de vídeo da moderna arquitetura Kepler, o Tegra K1 adicionou outros recursos não diretamente relacionados aos gráficos 3D. Por exemplo, renderização gráfica 2D acelerada por GPU, conhecida como rastreamento de caminho ( renderização de caminho). Este método define um desenho bidimensional como uma sequência de contornos independentes da resolução da tela (caminhos) que podem ser preenchidos com uma cor, gradiente, imagem e assim por diante.

Ao contrário dos bitmaps, o rastreamento de caminho permite girar e dimensionar uma imagem sem artefatos de pixelização ou outros problemas semelhantes, e será muito útil ao trabalhar com renderização de fontes PostScript, PDF, SVG, Flash, TrueType e OpenType, imagens vetoriais e telas. ( tela) HTML 5.

Agora todas as operações para desenhar imagens vetoriais são executadas na CPU, mas o suporte acelerado por GPU tem suas vantagens: o núcleo de vídeo é capaz de filtragem de imagem rápida e de alta qualidade (incluindo filtragem anisotrópica), sombreamento programável está disponível nele (por exemplo , mapeamento de relevo complexo, lento na CPU), a combinação rápida de imagens é suportada. Entre outras vantagens: não há necessidade de renderizar uma imagem para uma textura, uma mistura de objetos vetoriais e 3D em um buffer, desempenho muito superior e carga reduzida nos núcleos da CPU.

A NVIDIA acredita que muitos aplicativos gráficos 2D em breve moverão o trabalho de renderização de caminho realizado na CPU para núcleos de vídeo mais eficientes, ganhando flexibilidade e vantagens de desempenho. Em um evento especial da NVIDIA, os jornalistas assistiram a uma demonstração dessa tecnologia em um tablet comum com um Tegra K1, onde lançaram as versões de CPU e GPU sucessivamente. De fato, renderizar, dimensionar e girar o conteúdo de páginas HTML e imagens SVG foi feito muito mais rápido na GPU, o que era perceptível a olho nu.

Recursos de processamento gráfico Tegra K1

Portanto, os recursos gráficos do núcleo de vídeo Tegra K1 correspondem, já que o núcleo da GPU móvel do chip Tegra lançado é baseado na arquitetura gráfica mais recente da NVIDIA. O núcleo de vídeo Tegra K1 suporta ambos OpenGL ES 3.0 com OpenGL 4.4, e todas as possibilidades Direct X 11, incluindo tessellation, bem como NVIDIA CUDA 6.0 e OpenCL.

Mais importante ainda, a nova GPU móvel é muito mais simples e consome menos energia do que seus irmãos mais velhos. O núcleo de vídeo móvel suporta tudo igual ao GeForce GTX Titan, mas consome cem vezes menos energia! A NVIDIA lista o consumo do chip como 2 W, mas é provável que em algumas tarefas com uso intensivo de recursos, o consumo típico seja da ordem de 2,5-3W, que é típico para poderosos SoCs móveis projetados para tablets e smartphones grandes com telas de 5 polegadas (ou mais).

Já citamos alguns desenvolvimentos importantes no desenvolvimento de gráficos de hardware 3D acima: a introdução do RealityEngine nos anos 90, o lançamento da primeira GPU para jogos com processamento de geometria acelerada por hardware da NVIDIA em 1999, a introdução de programas de shader programáveis ​​em 2001 e o lançamento de GPUs baseadas em GPGPU nos últimos anos. Cada etapa forneceu novas oportunidades, e o surgimento de um núcleo de vídeo de uma arquitetura tão avançada em soluções móveis é um evento importante para a NVIDIA.

As capacidades da nova GPU serão reveladas não apenas em aplicativos de jogos com gráficos 3D complexos, mas também em processamento de imagens, aplicativos SoC em carros e outras tarefas, que discutiremos mais adiante. Mas é natural que o maior efeito nos usuários sejam as novas possibilidades dos gráficos 3D.

A NVIDIA preparou um novo programa de demonstração para o primeiro Kepler móvel que usa motor irreal. Claro, há algumas coisas pré-calculadas nele, mas a parte principal da iluminação é calculada em tempo real, renderização HDR e materiais complexos são usados.

O resultado parece muito impressionante - até mesmo os criadores do motor de jogos épicos- Mark Rein, por exemplo. A renderização de cenas complexas que anteriormente exigiam uma GPU de desktop bastante poderosa agora funciona bem no novo chip móvel, o que é ótimo para smartphones e tablets de última geração:

Novas oportunidades se abrem para desenvolvedores de aplicativos 3D móveis em sistemas tão poderosos, porque a qualidade gráfica se torna disponível quase como em jogos de PC como Watch_Dogs, Battlefield 3/4, Assassin's Creed IV.

Tudo isso estará disponível em um futuro próximo em dispositivos móveis (e não apenas móveis, mas também de bolso!) Com Tegra K1. O poderoso núcleo de vídeo Kepler oferece um grande número de novos recursos não disponíveis anteriormente em dispositivos semelhantes:

Os gráficos Tegra K1 fornecem programação flexível e desempenho superior para dispositivos móveis, facilitando a criação de imagens 3D de alta qualidade e a transferência de aplicativos de jogos de plataformas "adultas": PC e consoles. Em um futuro próximo, mesmo em sistemas móveis, efeitos e algoritmos como mosaico, efeitos físicos PhysX realistas, iluminação complexa (incluindo global) e pós-processamento, e até rastreamento de raios estarão disponíveis.

Do chip móvel anterior para o Tegra K1, houve um salto decente no desempenho 3D e um salto impressionante na funcionalidade. Este salto pode ser estimado comparando os gráficos no benchmark GLBenchmark Egito com um rosto do famoso programa de demonstração da NVIDIA.

Este é um programa de demonstração para simular um rosto humano e expressões faciais já conhecidas por você - FaceWorks Ira. Uma das simulações de rosto humano mais detalhadas, que foi exibida pela primeira vez há alguns meses como uma demonstração das melhores soluções de desktop, agora funciona em dispositivos móveis com o Tegra K1.

Obviamente, a versão móvel do programa de demonstração exigia algumas simplificações, porque um chip de vídeo com consumo de 2-3 W ainda não é capaz de processar 5 trilhões de operações de ponto flutuante por segundo. É importante que todos os efeitos básicos permaneçam: renderização HDR completa, anti-aliasing FXAA e dispersão subsuperficial, que simula a propagação da luz através de tecidos humanos translúcidos. Os shaders foram simplificados na versão móvel da demonstração, usando menos buffers fora da tela, texturas de resolução mais baixa e apenas uma passagem. Mas embora a qualidade da imagem tenha diminuído um pouco, ela permanece muito alta para soluções compactas, inatingíveis antes.

Alguns dos leitores certamente objetarão que jogos sérios que exigem gráficos 3D de alta qualidade quase nunca são reproduzidos em dispositivos móveis, mas dados de Aplicativo Annie e Flurry Analytics diga que os usuários Loja de aplicativos do Google mesmo em 2012, eles gastaram 76% do valor total gasto em compras de software em jogos, enquanto o software não relacionado a jogos ficou com apenas 24%. Além disso, ao usar dispositivos móveis como tablets, seus usuários gastam 67% do tempo jogando e apenas o terço restante é gasto em todas as outras atividades.

Olhando para a parcela de desenvolvedores de jogos que visam várias plataformas de jogos, 55% de todos os desenvolvedores desenvolvem jogos para dispositivos móveis, o que é ainda mais do que para PC (48%), sem mencionar 5-13% das empresas que desenvolvem jogos para vários consoles de desktop . É claro que isso se deve em grande parte ao desenvolvimento financeiro mais acessível para dispositivos móveis, mas isso não muda os fatos - a maioria dos desenvolvedores de jogos é voltada para dispositivos móveis.

E há mais dados e previsões Inteligência DFC que o mercado de aplicativos de jogos móveis está crescendo mais rápido do que todas as outras plataformas de jogos. Portanto, a possibilidade de introduzir gráficos 3D de alta qualidade pode ser uma demanda em jogos para celular. Mesmo aqueles que ainda se contentam com uma imagem 2D, como era antes nas plataformas de jogos para adultos.

Mas como desenvolver jogos de alta qualidade para dispositivos móveis, se existe muito software especializado para desenvolvedores de jogos em PC e consoles, e tudo isso está engatinhando para smartphones e tablets? Afinal, em muitos aspectos, é por isso que os jogos no Android não são tão impressionantes quanto nos consoles de jogos. Para ajudar os desenvolvedores em sua difícil tarefa, a NVIDIA há muito desenvolve uma variedade de softwares adicionais que são úteis na criação de jogos 3D.

Esses utilitários agora também estão disponíveis em dispositivos móveis - os mesmos programas de um PC. Por exemplo, o famoso pacote jogos funcionará no caso do Tegra K1 com núcleo de vídeo Kepler e inclui SDKs conhecidos do PC, algoritmos, efeitos, mecanismos e bibliotecas como VisualFX SDK, Core SDK, Graphics Lib, Game Compute Lib, Optix e PhysX. Além disso, a NVIDIA possui utilitários especiais para detectar erros em aplicativos móveis em Visual Studio e NVIDIA Nsight Tegra- depurador especializado para gráficos móveis. Tudo isso já é bastante funcional e é utilizado pelos desenvolvedores:

Acima do pacote jogos mais de trezentos funcionários da NVIDIA trabalham, consiste em: VisualFX SDK - um conjunto de efeitos realistas complexos, Graphics Lib - exemplos de efeitos com documentação e exemplos de treinamento, PhysX SDK - o mecanismo de física mais comum usado em mais de 500 jogos, Game Compute Lib - exemplos de sombreadores de computação em CUDA, DirectX e GLSL, Optix SDK - mecanismo de rastreamento de raios, etc.

O NVIDIA Developer Utilities inclui tudo o que você precisa para criar aplicativos de jogos para Android em um ambiente familiar estúdio visual, uma versão especializada do depurador é usada para isso NVIDIA Nsight Tegra. O suporte completo para utilitários NVIDIA em desktops GeForce e o chip móvel Tegra K1 significa que a programação de PC e móvel é a mesma abordagem e relativamente fácil de portar entre as plataformas.

Sem surpresa, a nova solução e ferramentas de desenvolvedor da NVIDIA já receberam suporte entusiástico dos desenvolvedores, e a empresa está colaborando com todos os principais criadores de mecanismos de jogos: CryEngine, Unreal Engine, id tech 5, Frostbite, Unity, Source e outros. Eles têm acesso aos códigos-fonte uns dos outros e aos mecanismos de renderização de porta para uma nova plataforma móvel, a NVIDIA ajuda na otimização do desempenho e na introdução de novas tecnologias, incluindo efeitos físicos PhysX.

Esse suporte é muito importante, pois o mesmo Unreal Engine é usado em mais de 300 jogos (apenas alguns exemplos recentes: Bioshock Infinite, Hawken, Borderlands 2, Mass Effect 3, Gears of War 3, Batman Arkham City) e é o mais motor de jogo comercialmente bem sucedido anos passados. E a quarta versão do motor Unreal Engine 4 ainda mais perfeito, inclusive na qualidade dos efeitos gráficos.

Este motor destina-se a consolas de geração atual recente (PlayStation 4 e Xbox One), bem como PCs modernos, usa diferido ( diferido) renderização, tesselação, shaders computacionais e de geometria, texturização sem ligação e compactação de textura ASTC, efeitos físicos e os requisitos do sistema para o mecanismo indicam suporte obrigatório DirectX 11 ou OpenGL 4.4.

Portanto, em chips móveis sem suporte para OpenGL 4, os jogos baseados no Unreal Engine 4 simplesmente não funcionarão. Mas os recursos do núcleo gráfico Kepler no chip móvel Tegra K1 excedem em muito as especificações do OpenGL ES 3.0. Talvez pela primeira vez em um chip móvel, tudo (absolutamente tudo, levando em conta apenas o desempenho inferior, mas não os recursos) seja possível que já vimos em PCs de mesa, portanto, aplicativos de jogos baseados no Unreal Engine 4 também podem ser feitos para dispositivos móveis baseados no novo chip NVIDIA.

No evento para jornalistas mostrou algum tipo de manifestação Atirador de demonstração do Unreal Engine 4, que parece bastante impressionante em dispositivos móveis, apresenta efeitos gráficos e físicos complexos. Mas tudo isso é uma questão próxima, mas ainda futura. E a portabilidade de alguns jogos de PC para o Android é provável em um futuro próximo, já que o NVIDIA Tegra K1 suporta totalmente OpenGL 4.4 e alguns dos jogos podem ser transferidos com muita facilidade.

Por exemplo, o jogo Sam sério 3: BFE, lançado para PC em 2011, já foi portado para o Tegra K1 sem nenhuma simplificação gráfica e todo o processo de portabilidade levou apenas alguns dias! Isso aconteceu devido ao fato de que o mecanismo do jogo foi inicialmente focado não apenas no DirectX, mas também no OpenGL 4, e o núcleo de vídeo Kepler no Tegra K1 tem esse suporte. Mas mesmo que o renderizador do jogo tenha sido originalmente escrito para Direct3D, então portá-lo para funcionar no chip móvel Tegra K1 não é tão difícil, já que a NVIDIA forneceu aos desenvolvedores todos os utilitários necessários.

Os desenvolvedores de jogos, que foram os primeiros a receber o Tegra K1 e já começaram a programar para a nova GPU móvel, estão muito impressionados com seus recursos. Um desses desenvolvedores é estúdios 11 bits, que são conhecidos do jogo Anomalia 2 no estilo Defesa de torre, que foi lançado no PC em maio de 2013 e foi portado para o Android no outono. A versão mobile atual usa OpenGL ES e tem algumas simplificações em relação à versão desktop, mas a empresa polonesa já fez uma versão para Tegra K1 que usa OpenGL 4 e não tem nenhuma simplificação!

De fato, a versão demo mostrada aos jornalistas em um tablet com Tegra K1 possui gráficos muito bons para dispositivos portáteis. Além disso, nas configurações máximas do jogo, o dispositivo baseado em Tegra K1 fornece 60 FPS com sistemas de partículas, efeitos PhysX(pedras, fumaça, etc.), renderização HDR e efeitos de pós-processamento. O Google Play tem uma referência separada ( Anomalia 2 Benchmark), que também promete ser otimizado para o Tegra K1.

Os desenvolvedores poloneses da 11 Bit Studios afirmam que gastaram muito pouco tempo transferindo o jogo para o Tegra K1 em comparação com a versão regular do Android - apenas alguns dias em vez de vários meses. Afinal, se na versão usual do OpenGL ES foi necessário remover ou reescrever alguns efeitos e algoritmos e simplificar recursos (para preparar texturas de baixa resolução e modelos menos complexos), o Kepler completo no Tegra K1 permite que você não perder tempo com essa simplificação, que facilita muito a portabilidade.

Transferir jogos "tabletop" para dispositivos portáteis nunca foi tão fácil, e mais exemplos podem ser esperados no futuro. Outro jogo de PC com ótimos gráficos que foi portado para Android e fica ótimo no NVIDIA Tegra K1 é um jogo de plataforma de física lógica Trígono 2. A versão móvel deste jogo, mostrada em um tablet com o novo chip NVIDIA, não parece pior do que em plataformas de jogos mais antigas!

De referir que recentemente o valor do gráfico API OpenGL, que é usado por todos os dispositivos móveis Android, Linux e PCs da Apple, bem como alguns dos consoles de jogos de desktop. E com a saída SteamOS da Valve- um sistema operacional baseado em Linux e projetado para Vapor-games, a posição do OpenGL pode ser fortalecida ainda mais. E isso só joga a favor da NVIDIA, que sempre prestou atenção especial ao suporte a essa API.

Computação Versátil

Mas não apenas o processamento gráfico é necessário agora dos processadores gráficos atuais, mesmo os móveis. Os concorrentes da NVIDIA exibem inscrições há algum tempo OpenCL nas linhas de especificações (porém, o sentido prático disso ainda não é visível). No caso da NVIDIA, tudo é melhor, pois eles têm mais experiência em GPGPU- eles já produzem os chips correspondentes há oito anos!

Sim, muito tempo se passou desde 2006, e G80 então foi o primeiro chip de vídeo voltado para a computação GPGPU. Desde então, muitas arquiteturas e gerações mudaram e, agora, no chip móvel Tegra K1, o núcleo de vídeo é baseado exatamente na mesma arquitetura Kepler de suas contrapartes de desktop. Além disso, este é um Kepler absolutamente completo, quanto a cálculos não gráficos universais - em termos de um conjunto de comandos, é 100% compatível com GTX Titan e outras placas de vídeo, possui os mesmos recursos de cache: configurável 64 KB de memória entre o compartilhado (compartilhado) e o cache de primeiro nível, etc.

E pela taxa de cálculos de precisão dupla ( FP64) o núcleo de vídeo móvel NVIDIA não é inferior às soluções de orçamento da arquitetura Kepler (conhecidas sob os nomes de código GK10x) - esses cálculos são executados em uma velocidade 1/24 sobre cálculos de precisão simples. A NVIDIA investiu muito tempo e dinheiro em computação universal, e são eles que oferecem o melhor suporte do setor para GPGPU: linguagens de programação, bibliotecas e outros utilitários para desenvolvedores:

E com o lançamento do Tegra K1, sua plataforma de computação paralela CUDA roda em todas as soluções da empresa, desde Tegra para calculadoras profissionais tesla. Utilitários do Desenvolvedor Ferramentas do desenvolvedor CUDA6 suporta todas as soluções gráficas modernas da empresa, bem como outros softwares: NVIDIA Nsight Eclipse Edition, Visual Profiler, Cuda-gdb, Cuda-memcheck e muito mais.

As GPUs de desktop foram capazes de fazer muito mais do que apenas renderizar cenas 3D por algum tempo e, finalmente, a computação GPGPU chegou às soluções móveis da NVIDIA. Sim, aqui eles estão um pouco atrás de seus concorrentes, que há muito anunciam a possibilidade de computação universal em suas GPUs, mas apenas as coisas ainda estão lá - não nos lembramos de um único caso perceptível de uso de GPGPU em dispositivos móveis. Mas a experiência e o relativo sucesso da NVIDIA em outros mercados nos permitem esperar uma distribuição mais ampla de tais recursos.

Com a chegada do núcleo de vídeo baseado em Kepler no Tegra K1, recursos computacionais exigentes, como rosto, fala e reconhecimento de imagem, visão computacional, processamento avançado de imagem em tempo real, sistemas avançados de realidade aumentada, profundidade de campo e refocalização em imagens estáticas e muitas outras coisas que ainda nem imaginamos e que podem fazer uma verdadeira revolução nos dispositivos móveis.

Uma das aplicações mais relevantes para os recursos de computação altamente aprimorados e qualitativamente aprimorados do NVIDIA Tegra K1 é fotografia computacional, que já mencionamos na análise do Tegra 4. A quinta edição do chip móvel da empresa suporta a segunda versão do mecanismo de fotografia computacional Quimera 2, que tem algumas mudanças e melhorias.

O próprio mecanismo melhorou bastante quantitativamente, e um salto qualitativo é observado nas capacidades de processamento de imagem dos núcleos de computação da GPU, que se tornaram mais numerosos e mais convenientes para programar para eles. Afinal de contas, o Kepler é uma arquitetura flexível e altamente eficiente para processamento paralelo de grandes matrizes de dados. E do ponto de vista da fotografia computacional, precisamos de uma conexão rápida entre os núcleos da GPU e o mecanismo Chimera 2, ou seja, uma forte integração das capacidades desses blocos no Tegra K1.

Novo chip móvel Tegra inclui mecanismo duplo para processamento de imagem ISP a próxima geração (em comparação com o que estava no Tegra 4, aparentemente). Cada um dos dois ISPs é capaz de processar até 600 megapixels por segundo, proporcionando um desempenho geral de 1,2 gigapixels/s. Os blocos ISP suportam módulos de câmera digital com resoluções de até 100 megapixels, e a profundidade de cor pode ser de até 14 bits por pixel.

Por que você precisaria de tal poder? Além de tarefas típicas como redução de ruído de alta qualidade, dimensionamento e correção de cores, você pode criar imediatamente tarefas como mapeamento de tom local(o processo de conversão de uma faixa maior de brilho em uma menor) em tempo real a 30 quadros por segundo, captura de panoramas de alta resolução em tempo real, tarefa de estabilização ao gravar vídeo e suporte para um grande número de pontos de foco - até até 4096 peças em uma grade de 64 por 64, o que é útil para rastrear objetos que se movem no quadro em todas as direções: horizontal, vertical e diagonal. E tudo isso com altíssimo desempenho e consumo de energia relativamente baixo, já que o motor Chimera 2 é otimizado para tais cálculos.

Mas nem só o desempenho preocupa o usuário na hora de tirar fotos e gravar vídeos. Surgem ainda mais dúvidas sobre a possível melhoria na qualidade da imagem. E além dos algoritmos já listados para redução de ruído de alta qualidade, mapeamento de tons, dimensionamento e correção de cores, a NVIDIA reivindica a vantagem de sua solução em termos de qualidade de imagem capturada de sensores, que é expressa em uma melhor relação sinal-ruído relação, ou seja, um nível de ruído mais baixo:

Embora seja muito difícil falar sobre a qualidade e geralmente sobre qualquer diferença positiva das imagens fornecidas no slide, a NVIDIA garante que as fotos foram tiradas em um estúdio especialmente equipado com uma fonte de luz calibrada em baixa iluminação de palco (18 lux) e uma nova ISP3 nessas condições, leva vantagem sobre o antigo, que era usado no Tegra 4.

Os jornalistas viram um programa de demonstração para processamento de vídeo da câmera - mapeamento de tom local para uma imagem em tempo real capturada pela câmera a 30 quadros por segundo e, para operações com uso intensivo de recursos, é necessário usar os recursos GPGPU de o poderoso núcleo de vídeo da arquitetura Kepler. E embora a demonstração não tenha sido a mais impressionante, ela claramente usa cálculos complexos - e isso depende dos desenvolvedores, que recebem oportunidades impressionantes do Tegra K1.

A propósito, a arquitetura de computação do Chimera 2 no Tegra K1 fornece um pipeline para o uso simultâneo de recursos de CPU e GPU. Essas tarefas que são melhor executadas na GPU podem ser atribuídas ao chip de vídeo, e parte dos cálculos com muitas ramificações e condições podem ser executadas na CPU, e esses comandos podem ser efetivamente combinados para atingir um objetivo.

Os recursos do Chimera 2 são importantes não apenas para fotografia e gravação de vídeo, mas também para visão computacional ou de máquina ( visão computacional), pois utiliza algoritmos muito complexos para reconhecimento de objetos e outras tarefas. Em particular, trata-se da visão computacional automotiva: reconhecimento de pedestres, divisão de faixas e outras marcações, reconhecimento de sinais de trânsito e outros objetos, monitoramento de zonas “cegas” nos espelhos retrovisores, etc. tarefas.

Devo dizer que o uso do Tegra em carros já se tornou um grande sucesso para a NVIDIA, e muitos fabricantes de automóveis usam chips móveis da empresa californiana em seus modelos de carros - o número total de carros vendidos com chips Tegra embutidos atingiu vários milhões .

É verdade que até agora não atingiu o uso avançado descrito acima, mas os sistemas em chips nos carros são usados ​​​​em sistemas de navegação e entretenimento, para exibir informações no para-brisa e até na forma de um painel de instrumentos totalmente digital, quando todos os dispositivos com setas e números são renderizados em tempo real, substituindo os mostradores usuais de "tubo quente".

A julgar pelas demos mostradas pela NVIDIA, o painel de instrumentos digital pode muito bem atrair fãs para mudar tudo em seus carros ao seu gosto, e dará às montadoras a oportunidade de economizar dinheiro em materiais, porque em vez do caro processamento de metal, você pode simplesmente desenhar seu modelo digital na tela LCD. Para quem parece uma brincadeira, há oportunidades como definir linhas de marcação e sinais - as demonstrações mostradas funcionaram bem, embora esses recursos dificilmente possam ser chamados de completamente novos.

Avaliação de desempenho e consumo de energia

Como sempre, tentaremos dar toda a informação que temos atualmente sobre o desempenho e consumo de energia do novo chip Tegra K1. Por razões óbvias, até agora apenas os dados oficiais da própria NVIDIA estão disponíveis - afinal, de uma parte interessada nos bons resultados do novo produto, então eles devem ser tratados com uma boa dose de ceticismo.

Com desempenho CPU-partes do Tegra K1 tudo está claro agora - o mesmo Cortex-A15 núcleos, cujas características de velocidade são conhecidas há muito tempo. A única mudança em relação à versão anterior do SoC da NVIDIA é que a velocidade de clock dos núcleos da CPU no Tegra K1 pode atingir 2,3 GHz- além disso, para todos os núcleos ao mesmo tempo, o chip não possui modo turbo, no qual um núcleo opera em uma frequência maior (aparentemente, o núcleo companheiro permaneceu otimizado para baixo consumo de energia, em primeiro lugar). Vejamos os primeiros dados sobre a eficiência energética dos núcleos de computação universal Cortex-A15 aprimorados da terceira revisão.

Neste diagrama, a NVIDIA compara duas de suas soluções de diferentes gerações: Tegra 4 e Tegra K1. Na parte da CPU, as diferenças entre eles estão em diferentes "revisões" dos núcleos do processador: R2 e R3, respectivamente. Além disso, a diferença de consumo é complementada pelo uso de um processo tecnológico diferente - 28 nm "HPM", otimizado para chips móveis e outras modificações.

Uma nova revisão dos núcleos da CPU e um processo técnico diferente melhoraram significativamente a eficiência energética do novo produto em comparação com o Tegra anterior. Com o mesmo nível de consumo de energia pelos núcleos, o quinto modelo Tegra oferece crescimento de desempenho em 40% na referência SPECint2k. E o desempenho de computação igual à velocidade do chip anterior é alcançado em mais da metade do nível de consumo de energia.

O resultado é muito bom, mas foi apenas uma comparação com a versão anterior do system-on-a-chip móvel da NVIDIA, mas e se compararmos a eficiência energética com os concorrentes? Afinal, muitos deles foram muito além, qualcomm várias novas soluções surgiram, sem contar Maçã com seu chip exclusivo de 64 bits Ciclone.

Pelo menos uma comparação da própria NVIDIA no benchmark Octano mostra que o Tegra K1 se torna o chip móvel com maior eficiência energética na parte da CPU. O novo chip NVIDIA em diferentes frequências e voltagens é claramente mais eficiente em termos de energia do que o topo recente Qualcomm Snapdragon 800 e de acordo com este parâmetro mais importante, o chip Tegra K1 acabou por estar aproximadamente no mesmo nível com um chip de 64 bits Apple A7 operando a uma frequência de 1,3 GHz. A solução da NVIDIA é até um pouco melhor, mas a diferença é insignificante.

Essa alta eficiência energética dos núcleos da CPU pode claramente ajudar a empresa a recuperar posições que foram um tanto perdidas desde os dias do chip Tegra 3, amplamente utilizado em smartphones e tablets. Mas até agora falamos apenas sobre os núcleos da CPU, mas e quanto ao desempenho e eficiência energética do núcleo da GPU, que nos interessa ainda mais? Vejamos primeiro a comparação teórica Tegra 4 e Tegra K1:

Na verdade, não há nada de inesperado nos dados: em termos de números de pico, a nova GPU supera significativamente o desatualizado núcleo de vídeo Tegra 4. Se a dupla diferença na velocidade (por clock) não for tão perceptível em termos de texturização, e o aumento no poder matemático geral não atingiu um valor triplo, então a diferença na rasterização de velocidade e no desempenho geométrico é muito mais impressionante. Além disso, não devemos esquecer que os núcleos de computação Kepler são muito mais avançados e flexíveis, e uma comparação direta da quantidade de memória cache não é totalmente correta, pois o cache L2 no Tegra K1 é configurado de forma flexível e útil em uma ampla gama de tarefas.

Em geral, de acordo com a teoria, existe apenas uma grande diferença entre o Tegra 4 e o Tegra K1! Sim, e espera-se que a melhoria na eficiência energética seja muito impressionante, mas falaremos sobre isso mais tarde. E agora vamos ver o quão perto a GPU Tegra K1 chega dos recursos da ... geração anterior de consoles de desktop - os mesmos que muitos jogadores ainda jogam hoje.

Claro, a comparação não é a mais simples e correta, já que a arquitetura dos consoles é muito diferente tanto do PC quanto do celular no Tegra K1. Por exemplo, a largura de banda da memória para Xbox 360 para 10 MB de memória especial é muito maior - 256 GB / s. Caso contrário, a GPU do Tegra K1 é quase a mesma dos consoles da geração anterior. Em quase todos os parâmetros de pico teóricos, o novo chip móvel da NVIDIA não é pior Playstation 3 e Xbox 360, exceto pela largura de banda da memória (mesmo sem levar em conta os rápidos 10 MB de memória no console da Microsoft) e velocidade de texturização.

Mesmo a comparação do desempenho matemático não é tão clara, porque no caso do console Sony, não são levados em consideração núcleos de CPU adicionais mais poderosos, em que parte do trabalho da GPU é deslocada, embora essa programação de baixo nível seja disponível apenas para desenvolvedores selecionados. No caso do Tegra K1, os programadores verão a arquitetura já familiar a eles no PC. Kepler, cujas possibilidades e características foram estudadas. Em geral, em todos os lugares há prós e contras e, a julgar pelos números teóricos, o chip Tegra K1 pode muito bem competir com a GPU e a CPU instaladas nos consoles de desktop: Playstation 3 e Xbox 360. E em alguns aspectos, como a quantidade de memória disponível e os recursos da GPU, ele os supera completamente.

Tudo isso faz do Tegra K1 a plataforma de jogos mais poderosa, uma das melhores entre os celulares. Claro, é preciso lembrar que essa comparação é puramente teórica, os consoles têm suas vantagens, inclusive uma única configuração de hardware, para a qual é fácil otimizar ao máximo o código do jogo. Além disso, os jogos para consoles são desenvolvidos pelas melhores empresas do ramo, que possuem vasta experiência e os conhecimentos e habilidades necessários para extrair tudo o que puderem dos recursos de hardware. Portanto, não espere jogos com qualidade de console no celular, pelo menos não tão cedo. Mas a NVIDIA tem suas próprias vantagens sobre outras soluções móveis: excelente suporte de software para desenvolvedores de jogos e uma plataforma de jogos TegraZone então eles têm uma chance de sucesso.

Se falamos de números de desempenho específicos, no evento da NVIDIA, os jornalistas mostraram alguns números de desempenho em benchmarks gráficos e demonstraram o desempenho e a eficiência energética do novo Tegra K1 na prática. Deslize com números de referência GFXbench 2.7.5 mostra uma clara superioridade do núcleo da GPU Tegra K1 antes da Adreno 330 no Snapdragon 800 e PowerVR G6400 no Apple A7 testado em tablets de fator de forma semelhante de 7 a 9 polegadas.

Mesmo com o desatualizado GFXbench 2.7.5, que usa algoritmos, efeitos e até mesmo APIs antigos e não cobre os novos recursos do Tegra K1, fica claro que a vantagem do novo NVIDIA sobre rivais fortes é mais do que dupla! Em testes 3D mais modernos, a vantagem do núcleo gráfico NVIDIA moderno deve aumentar ainda mais.

Mas talvez o núcleo de vídeo Tegra K1 consuma muita energia? O próprio Kepler é conhecido por ser uma arquitetura muito eficiente em termos de energia, e já falamos sobre armazenamento em cache e buffer de dados, compactação agressiva de dados em muitos pontos do pipeline gráfico, otimizações de buffer Z e assim por diante. E mesmo os chips de vídeo de desktop de arquitetura Kepler têm muitos recursos específicos destinados a aumentar a eficiência energética.

Mas para chips móveis, isso não é suficiente. Para Kepler móvel, uma mudança de vários níveis na frequência e tensão do clock é aplicada, existem dois níveis de desabilitação de dispositivos funcionais de GPU atualmente não utilizados ( portão elétrico), conexões entre chips adicionalmente otimizadas (já falamos sobre a falta de comunicação entre diferentes multiprocessadores SMX, já que existe apenas um no GK20A) e também introduziu modos especiais de operação em modo inativo, com baixa e alta carga de unidades de execução .

Essas medidas adicionais levaram a uma melhoria significativa na eficiência energética, mesmo em comparação com versões "laptop" bastante econômicas dos chips de arquitetura Kepler - o consumo diminuiu em mais da metade: cinco a dois watts. É provável que recursos semelhantes sejam inicialmente usados ​​em soluções futuras baseadas na arquitetura. maxwell, e a melhoria na eficiência energética alcançada no Kepler móvel também ajudará as futuras GPUs de desktop.

No evento da NVIDIA, os jornalistas mostraram um estande especial para medir o consumo de energia de dispositivos móveis, aos quais vários tablets e smartphones foram conectados e, de acordo com esses dados, o tablet com Tegra K1 também se mostrou significativamente mais eficiente em termos de energia do que todos os concorrentes, entre os quais os modelos mais recentes de fabricantes conhecidos. Vamos comparar a eficiência energética Tegra K1 com Snapdragon 800 e Apple A7 já no novíssimo teste de desempenho GFXBench 3.0 3D:

Então, se limitarmos o fornecimento de energia de sistemas em chips inteiramente dentro da estrutura de 2,5 W(consumo típico de smartphones de última geração sob alta carga) e trazer o desempenho do Tegra K1 aos de seus concorrentes neste teste, verifica-se que, com o mesmo desempenho, o Tegra K1 consome visivelmente menos energia neste teste 3D em comparação com o PowerVR G6400 da Apple A7 rodando iPhone 5S e Adreno 330 da Qualcomm Snapdragon 800 (no Sony Xperia Z Ultra).

Os testes foram realizados em um estande especializado da NVIDIA, lembra. De acordo com a NVIDIA, o Kepler móvel como parte do novo chip é 1,5 vezes mais eficiente em termos de energia do que o mais recente system-on-a-chip da Apple na mesma velocidade e 1,5 vezes mais eficiente que o Snapdragon 800, mas com consumo reduzido. Ou seja, se partirmos dos dados da empresa, então os principais concorrentes no momento acabaram sendo derrotados - um excelente resultado! Parece que a NVIDIA finalmente colocou um núcleo gráfico digno em seu chip móvel, superando seus concorrentes em todos os aspectos, tanto em funcionalidade quanto em desempenho.

conclusões

O mercado de sistemas móveis em um chip projetados para dispositivos móveis está se desenvolvendo muito rapidamente, e os chips móveis estão se tornando mais funcionais e mais rápidos a cada geração. E isto num contexto de relativa estagnação do mercado de soluções desktop, que, se não está a diminuir, tem estabilizado em termos de vendas. Os fabricantes de SoC móveis estão lançando soluções cada vez mais poderosas e avançadas, enquanto tentam manter o consumo de energia dentro dos limites aceitáveis ​​- a alta eficiência energética em produtos móveis sempre foi o parâmetro mais importante.

E aqueles chips móveis que não fornecem alta eficiência e ficam para trás em tecnologia no momento em que são lançados simplesmente não encontram ampla aplicação no mercado. Por exemplo, nem a tentativa mais bem-sucedida pode ser chamada NVIDIA Tegra 4. Do ponto de vista do desempenho da CPU, tudo é muito bom neste chip, e o núcleo da GPU é bastante produtivo. Mas em termos de recursos, não está longe de ser a primeira solução móvel da empresa. Sim, algumas modificações foram feitas nele, mas a base não mudou por vários anos, o que foi simplesmente indecente para um líder reconhecido no mercado de GPUs. Da NVIDIA e do setor móvel espera-se sempre a melhor solução em termos de capacidades 3D, pelo menos em nada inferior aos concorrentes.

Além disso, o Tegra 4 realmente não se destacou entre muitas soluções semelhantes em termos de outras características, talvez anunciadas posteriormente, mas na verdade tornando-se disponíveis mais ou menos ao mesmo tempo - ou seja, o chip NVIDIA anterior estava claramente atrasado para o mercado. E realmente esperamos que desta vez absolutamente todas as deficiências da solução anterior tenham sido eliminadas. Pelo menos do ponto de vista técnico, tornou-se Muito de melhor, especialmente em sua parte GPU.

Quanto à CPU, os quatro Cortex-A15 kernels (bem como o quinto kernel companheiro) de uma revisão mais avançada R3, otimizações adicionais e transferência da produção para o processo técnico 28 nm "HPM", tornou possível aumentar o desempenho da parte da CPU em comparação com o Tegra 4 (a frequência máxima do núcleo aumentou para 2,3 GHz) e melhorar significativamente a eficiência energética da nova solução. Os testes preliminares da NVIDIA falam de alto desempenho e eficiência energética dos núcleos do novo chip, embora para conclusões finais seja melhor esperar por comparações independentes com o melhor dos concorrentes em nosso laboratório de testes.

Talvez a NVIDIA esteja um pouco atrás de outros líderes do setor em dominar os núcleos ARM de 64 bits para ser o líder indiscutível em tudo, mas até agora 4GB memória suportada é suficiente, esse "lag" não é muito relevante. Sim, e para uso total do sistema de comando de 64 bits ARMv8 suporte de software necessário Google e outros fornecedores de software. Até agora, apenas Maçã, que possui apenas sua própria infraestrutura - não apenas hardware, mas também software (sistema operacional e outros softwares).

O principal é que a NVIDIA finalmente se livrou do núcleo gráfico desatualizado e finalmente conseguiu integrar sua arquitetura mais avançada ao chip móvel Kepler. Isso por si só já torna o Tegra K1 um dos prováveis ​​líderes em 2014 no mercado de sistemas móveis em um chip projetados para soluções de ponta. A nova GPU móvel não apenas oferece todos os recursos das soluções de desktop que excedem a funcionalidade dos concorrentes em muitos aspectos, mas também possui os melhores utilitários para desenvolvedores do setor, além de um excelente programa de cooperação com criadores de jogos e tem seus própria plataforma de jogos. TegraZone.

A julgar pela funcionalidade e desempenho do núcleo gráfico Tegra K1 em testes preliminares da NVIDIA, é esse chip que pode permitir a portabilidade e o desenvolvimento de aplicativos de jogos com qualidade semelhante a projetos de consoles de consoles de jogos da geração anterior: Playstation 3 e Xbox 360. Sim, e com muitos jogos de PC de ontem, quatro núcleos Cortex-A15 e o mais poderoso núcleo gráfico Kepler servirão perfeitamente.

A novidade permitirá o uso de geometria complexa com tesselação, efeitos físicos PhysX avançados, shaders e texturizações complexos, pós-processamento usando shaders de computação e muito mais em jogos para celular - tudo o que estamos acostumados em PCs para jogos. Jogos sérios do passado recente são facilmente transferidos para o Tegra K1 em poucos dias ou semanas, como vemos no exemplo Seroius Sam 3 e Anomalia 2. E tendo em conta TegraZone, bem como uma alta probabilidade de lançamento de versões subsequentes do console de bolso Escudo NVIDIA, são esses jogos que podem se tornar um dos motivos que motivarão os usuários a comprar dispositivos móveis poderosos.

Desta vez, a NVIDIA apresentou um chip móvel muito mais interessante, tanto do ponto de vista tecnológico quanto de mercado, em relação à geração anterior. A nova versão do Tegra apresenta núcleos de CPU um pouco mais poderosos, um núcleo de GPU muito mais poderoso e funcional, que é muitas vezes melhor do que vimos no Tegra 4. E com todas essas melhorias, a eficiência energética aumentou ainda - o novo chip consome não mais energia do que Tegra 4, e o poder de sua GPU aumentou significativamente. Parece que desta vez a NVIDIA conseguiu um system-on-a-chip bem-sucedido, mais ou menos "Tegra 4 bem feito"- parece-nos que o chip anterior da empresa, lançado no ano passado, deveria ser exatamente assim - e então teria conquistado uma participação de mercado muito maior.

Tudo parece estar muito bem, mas ainda há algumas perguntas. Você notou que não há uma palavra sobre a parte do modem e outras interfaces sem fio no material? E tudo porque não há mudanças lá, não há parte do modem embutido no Tegra K1 e novos chips externos Icera não foi apresentado. Sim, não é necessário, na verdade, porque as últimas modificações dos chips Icera Apoio, suporte LTE, e o Tegra K1 deve ser usado não apenas em smartphones que requerem suporte para celular, mas também em outros dispositivos, como tablets e consoles de jogos. Outra coisa é interessante - a NVIDIA está cautelosamente insinuando que smartphones e tablets prontos baseados no Tegra K1 não precisam usar chips Icera. Ou a empresa desistiu da promoção dos soft modems Icera e está lentamente “cobrindo a loja”, ou simplesmente quer dar mais flexibilidade aos fabricantes de dispositivos.

A necessidade de usar um chip adicional para suportar a transferência de dados em redes móveis para o Tegra K1 pode ser considerada uma desvantagem, porque o mesmo qualcomm Há muito tempo existem sistemas competitivos em um chip com módulos LTE integrados. Um sistema de chip único com suporte integrado para LTE ainda é mais lucrativo para os fabricantes, o que também afeta o custo das soluções. Mas isso ainda não pode ser considerado uma desvantagem muito grande, que pode muito bem ser coberta pelo núcleo de GPU mais poderoso e pelo desempenho da CPU do nível mais moderno - para smartphones e tablets de última geração, isso é muito mais importante.

Aparentemente, está tudo bem com as capacidades e desempenho do chip Tegra K1, o ponto mais importante e delicado permanece - a disponibilidade de dispositivos móveis finais no mercado. De fato, com quase todas as soluções anteriores, a NVIDIA estava claramente atrasada para o mercado, o que teve um efeito particularmente triste no Tegra 4 e no Tegra 4i. No entanto, ainda não aprendemos a prever o futuro e, de acordo com as esperanças da NVIDIA, o lançamento de soluções móveis usando seus chips mais modernos está previsto para o primeiro trimestre de 2014, que acaba de começar, e para suporte de software oportuno , eles já forneceram kits de desenvolvimento a muitos desenvolvedores de software há alguns meses.

E se tablets, smartphones e outros dispositivos (quem disse Escudo 2?) baseado no Tegra K1 realmente sairá no primeiro semestre do ano que vem, segundo a NVIDIA, então é improvável que o novo produto repita o "sucesso" de seu antecessor, que não é amplamente utilizado em soluções de terceiros. Além disso, existe a possibilidade de que o Tegra K1 não substitua a quarta versão do chip, mas se torne a principal solução da linha Tegra. Talvez, após o lançamento do Tegra K1, vários chips da linha Tegra sejam produzidos simultaneamente e utilizados em dispositivos móveis de várias classes e finalidades. Aquilo é, Tegra 4 e Tegra 4i pode continuar a ser usado em dispositivos mais simples e compactos. Ou talvez vários chips com características diferentes sejam produzidos sob a marca Tegra K1 - quem sabe?

Na primeira metade do ano, a NVIDIA espera o lançamento não apenas de tablets e smartphones. Talvez sejam consoles de jogos de terceiros, tanto portáteis quanto estacionários? No entanto, é muito cedo para falar sobre dispositivos de outras empresas baseados no Tegra K1, mas esse sistema em um chip com certeza se tornará a base da próxima versão do console de jogos portátil. Escudo NVIDIA. Assumimos que além da transição da segunda versão do Shield para o chip Tegra K1, a novidade do console da empresa também pode ganhar um display maior, pois o aparelho é bastante grande e a primeira versão tem molduras ao redor da tela. É bem possível reduzi-los acomodando uma tela com tamanho de 5,5 a 6 polegadas e resolução FullHD, e será uma atualização bem fundamentada.

A NVIDIA também planeja continuar a prática de lançar tablets de referência nota Tegra. Você provavelmente sabe que esses tablets de 7 polegadas com Tegra 4 já são vendidos sob várias marcas em diferentes regiões do mundo: EVGA, PNY, Ostras, ZOTAC, Colorido, XOLO e outros As vantagens desses dispositivos móveis: enchimento poderoso, lançamento oportuno de atualizações de firmware e custo relativamente baixo.

Chassi atual Tegra Nota 7 tornou-se a base para um tablet de referência aprimorado baseado em Tegra K1, cuja nova versão tem a mesma aparência, mas tem uma tela levantada para 1920×1200 resolução e a quantidade de RAM igual a 4GB. Em um evento de imprensa no escritório da NVIDIA, garantimos que essas versões aprimoradas do Tegra Note existem e funcionam (na imagem ampliada você pode ver os rótulos de todos os softwares mencionados no texto do artigo):

Juntamente com nossos leitores, esperamos que, com a produção em massa e o lançamento no mercado, a NVIDIA se saia muito melhor desta vez do que os modelos Tegra anteriores, que muitas vezes atrasavam. Até agora, não está totalmente claro de quem dependerá a entrada em massa de dispositivos com Tegra K1 no mercado ou das capacidades de produção. TSMC, seja do nvidia. Mas pelo menos parece que a NVIDIA está fazendo o possível para eliminar os atrasos que eles são capazes de influenciar - afinal, o lançamento de atualizações escudo e nota depende quase exclusivamente da TSMC e da NVIDIA.

PS Após o término do trabalho no material, surgiram informações oficiais da NVIDIA de que seriam lançadas duas versões do Tegra K1, compatíveis entre si por pinos: com núcleos Cortex-A15 de 32 bits 4 + 1 e dois núcleos de 64 bits do nosso projeto próprio, baseado na arquitetura ARMv8 e conhecido por nós sob o codinome Denver. Outros destaques dos novos núcleos incluem uma velocidade de clock ainda maior de até 2,5 GHz e memória cache maior. Nesta versão, o Tegra se tornará um player ainda mais poderoso no mercado, mas... também apenas se o chip sair não muito tarde. Até agora, há apenas datas estimadas para seu lançamento, designadas como o segundo semestre deste ano, mas a NVIDIA já tem os primeiros chips em funcionamento e eles foram produzidos bem recentemente.

Concluímos nossa análise recente do console portátil SHIELD com a conclusão de que, embora o sistema em chip Tegra 4 que o sustenta ainda tenha excelente desempenho 3D, a NVIDIA já está preparando o próximo dispositivo de jogos baseado no Tegra K1 SoC. Então ainda não se sabia o que seria: ou uma nova versão do mesmo console, ou um formato mais familiar - um tablet. E acabou de alguma forma ambos: um tablet e um controlador sem fio separado, que são vendidos e podem ser usados ​​\u200b\u200bseparadamente, mas na verdade são inconcebíveis um sem o outro.

Além de seus próprios méritos, o SHIELD Tablet é de particular interesse para nós como a encarnação oficial do Tegra K1. O primeiro dispositivo baseado no K1 foi o tablet chinês Xiaomi MiPad, e não há outras opções. Vamos nos apressar para verificar do que o novo sistema é capaz.

⇡ Tegra K1: CPU

O chip Tegra K1, como seu predecessor Tegra 4, é fabricado pela taiwanesa TSMC usando uma tecnologia de processo de 28 nm e é um SoC com quatro núcleos de arquitetura ARM. Nesta área, a NVIDIA mudou pouco. O processador central Tegra K1 ainda é projetado de acordo com um esquema simples e, pode-se dizer, grosseiro, quando todos os núcleos de computação são construídos na arquitetura Cortex-A15.

A CPU ainda possui 2 MB de cache L2 compartilhado e 64 KB de cache L1 por núcleo. Chips LPDDR3 com interface de 64 bits são usados ​​como RAM.

Devo dizer que o A15, sendo um núcleo mais produtivo em comparação com o amplamente utilizado Cortex-A9, também se caracteriza por um maior consumo de energia. Não existem muitos microprocessadores baseados em A15 até agora, o exemplo mais marcante, além do próprio Tegra 4 e do Tegra K1, é a família de chips Samsung Exynos 5. Mas no Exynos, simultaneamente com os núcleos Cortex-A15, dos quais também pode haver até quatro peças, são integrados os núcleos Cortex-A7, que são derivados do A8 com um design especialmente simplificado. Graças a esse dispositivo de CPU, chamado de "arquitetura heterogênea ARM big.LITTLE", o sistema pode dimensionar o desempenho e o consumo de energia que o acompanha em uma ampla faixa, não apenas variando a frequência de clock dos núcleos, mas também distribuindo threads entre núcleos grandes e pequenos, dependendo de seus requisitos e prioridade. Os núcleos "livres" estão desativados, portanto, em termos de consumo de energia, tudo parece muito bom.

No Tegra 4, e depois dele, no Tegra K1, existe um embrião de tal design na forma do chamado núcleo de sombra - o quinto núcleo Cortex-A15, truncado em comparação com os quatro núcleos principais. O núcleo “sombra” é executado com atividade mínima do sistema operacional e lida com as tarefas menos exigentes (por exemplo, recebimento de e-mail) enquanto o dispositivo está no seu bolso com a tela desligada. Caso contrário, o dimensionamento é obtido apenas pela manipulação de frequência. Como resultado, a eficiência energética do Tegra 4, embora não seja tão ruim quanto muitos costumavam pensar sobre os SoCs móveis da NVIDIA, ainda é inferior ao desempenho dos sistemas concorrentes, tanto na arquitetura ARM bit.LITTLE quanto com núcleos de design originais (Apple A7, Qualcomm Snapdragon 801).

Apesar do fato de que a CPU Tegra K1 não se desviou arquitetonicamente das fundações estabelecidas no Tegra 4 e ainda é fabricada de acordo com a norma tecnológica de 28 nm, a NVIDIA encontrou outras maneiras de aumentar a relação desempenho-potência. Em primeiro lugar, a lógica dos núcleos foi atualizada da versão r2p1 para a r3p3 e, no caminho entre essas versões do Cortex-A15, ocorreram alterações destinadas a melhorar a eficiência energética. Em segundo lugar, os chips Tegra K1 são fabricados na TSMC usando a tecnologia de processo de 28 HPm (High Performane Mobile), que é caracterizada por vazamento de corrente reduzido no chip. Como resultado, o K1 teoricamente poderia fornecer 40% mais desempenho para o mesmo consumo de energia que o Tegra 4, ou consumir 55% menos corrente para o mesmo desempenho.

Melhorias na eficiência de energia também possibilitaram aumentar o teto de frequência do chip de 1,9 para 2,2 GHz, independentemente do número de núcleos ativos. A frequência do núcleo de sombra Cortex-A15 escala até 1 GHz. Os fabricantes de SoC recentemente relutaram em revelar o TDP de seus produtos (e mesmo com CPUs e GPUs discretas, a imagem está ficando cada vez mais nebulosa), mas a julgar pelas características do SHIELD Tablet e do console SHIELD, o sistema realmente ficar mais econômico. Um tablet Tegra K1 precisa de uma bateria de 19,75 Wh, enquanto um console Tegra 4 vem com uma bateria de 28,8 Wh, e mesmo em tamanho e resolução de tela menores. É claro que, sem fazer testes, ainda não sabemos o último termo da equação, duração da bateria, mas o SHIELD Tablet pelo menos não precisa de resfriamento ativo do ventilador para manter o SoC funcionando na frequência máxima.

É interessante que, sendo um dos iniciadores da corrida pelo número de núcleos em SoCs móveis, a NVIDIA esteja desenvolvendo simultaneamente o segundo "ramo" Tegra K1, que é uma CPU dual-core da arquitetura original. Os dois chips são absolutamente compatíveis no nível do pino e possuem as mesmas GPUs, mas, ao contrário do IP Cortex-A15 licenciado, eles usam núcleos de design próprio, codinome Denver.

Até agora, sabe-se muito menos sobre eles do que nossa curiosidade exige. A NVIDIA afirma que o Denver é um núcleo de 64 bits que suporta o conjunto de instruções ARMv8, mas com superescalar excepcionalmente alto: até 7 instruções sendo executadas simultaneamente. Há especulações de que Denver requer a recodificação de instruções ARMv8, semelhante à forma como os processadores Intel recodificam instruções x86 em microinstruções do tipo RISC. Nesse caso, é bastante lógico que o número 7 se refira especificamente a instruções no formato interno de Denver.

Ao transcodificar instruções de um pipeline "largo", é possível obter maior desempenho por watt do que em um sistema com quatro ou mais núcleos "estreitos" separados, extraindo ILP adicional (Instruction Level Parallelism - "paralelismo no nível de instrução") do código executável. É anunciado que a frequência do clock de Denver pode chegar a 2,5 GHz - muito para um processador tão "largo". De qualquer forma, ainda temos que esperar pela implementação comercial do Tegra K1 baseado em núcleos Denver, e no SHIELD Tablet estamos lidando com um Cortex-A15 comum.

⇡ Tegra K1: GPU, ISP, comunicações

O principal pathos do Tegra K1 não está na otimização da CPU, mas em uma GPU completamente redesenhada. A GPU no Tegra 4 (também conhecida como GeForce ULP, Ultra Low Power) é construída de acordo com o esquema que existia antes do advento da arquitetura de sombreamento unificado, ou seja, possui ALUs separadas para processamento de sombreadores de pixel e vértice. O Tegra 4 demonstra um desempenho muito bom em 3D, e nesta área a NVIDIA também pode ficar satisfeita com um aumento de freqüência.

Em vez disso, o Tegra K1 recebeu uma GPU completa baseada na arquitetura Kepler, portada de silício “discreto” com alterações mínimas. A nível estratégico, a NVIDIA agora planeja sincronizar o desenvolvimento de GPUs discretas e integradas, além disso, novas iterações da arquitetura, começando com Maxwell, serão projetadas como soluções integradas com prioridade na eficiência energética.

No entanto, a arquitetura do Kepler é amplamente moldada pelos requisitos do TDP e, portanto, se encaixa bem no SoC móvel. Da GPU discreta, os desenvolvedores pegaram um SMX (Streaming Multiprocessor) - o maior bloco de arquitetura unificada, que inclui 192 núcleos CUDA e 8 módulos de textura (metade do que em GPUs discretas), bem como a lógica geométrica PolyMorph Engine 2.0 (inalterada ).

Fora do SMX estão os quatro ROPs e a lógica de controle Kepler, que deve ter sido simplificada devido ao fato de que o SoC não precisa balancear a carga entre vários SMXs. Como a frequência da GPU não excede 950 MHz, e mesmo levando em consideração a otimização do processo técnico, o pacote térmico declarado da NVIDIA de 2 W parece bastante confiável. Observe, porém, que estamos falando apenas da GPU, e não do consumo de energia do SoC como um todo.

Mudar de GeForce ULP para Kepler completo foi um grande passo à frente, pelo menos em termos de desempenho. Mas, além disso, o Tegra K1 tem o mesmo conjunto de recursos de hardware e suporte de API que as GPUs NVIDIA discretas. Suporta OpenGL 4.4, DirectX 12, bem como OpenCL 1.2 e CUDA 6.0 para tarefas de "contagem". Não esquecido e OpenGL ES 3.1, usado por todas as GPUs móveis modernas. De certa forma, o Tegra K1 está à frente de suas contrapartes discretas - por exemplo, ele oferece suporte à compactação de textura ASTC no nível do hardware.

A NVIDIA afirma que o Tegra K1 é comparável em poder de computação às GPUs de console da geração anterior. Tendo estimado o desempenho em vários aspectos, é bem possível concordar com isso. O Tegra K1 tem uma clara vantagem na velocidade de cálculo do sombreador, mas há uma certa desvantagem na largura de banda da memória e na taxa de preenchimento.

O Tegra K1 recebeu um ISP (processador de sinal de imagem) significativamente atualizado. Este bloco é responsável pelo processamento de fotos e vídeos: foco automático, ajuste de exposição, HDR e muito mais. Comparado ao Tegra 4, o desempenho combinado dos dois ISPs no Tegra K1 é triplicado para 1,2 Gpx/s. O SoC fornece codificação/decodificação de vídeo de hardware com codec H.264 em resolução de 2160p a 30 Hz. H.265 também é suportado, mas apenas com aceleração de hardware parcial. O SoC permite separar as portas DisplayPort 1.4 e HDMI 1.4b, que não podem produzir vídeo em resolução 4K com uma taxa de quadros acima de 30 Hz.

Para armazenamento e conectividade com dispositivos discretos, o Tegra K1 usa três portas USB 2.0, duas portas USB 3.0, eMMC e PCI-E x4. Em dispositivos móveis, é claro, tudo isso não será usado ao mesmo tempo.

⇡ Tablet SHIELD

Tendo terminado de discutir o sistema subjacente ao SHIELD Tablet, vamos nos voltar para o próprio dispositivo. O SoC Tegra K1 como parte do tablet pode atingir a frequência máxima fornecida pelo design - 2,2 GHz. Isso, felizmente, não requer soprá-lo com um ventilador embutido, como é feito no console SHIELD. A quantidade de RAM é de 2 GB.

A aparência do tablet lembra o Tegra Note 7, que serviu como dispositivo de referência para o Tegra 4. Mas como o lançamento do Tegra K1 é tão importante para a NVIDIA, o SHIELD Tablet é, em todos os aspectos, um dispositivo de classe superior.

A tela usa uma matriz IPS de 8 polegadas com resolução de 1920x1200 pixels. Este formato não muito familiar é realmente ideal para o SHIELD Tablet. É impossível avançar mais na linha da polegada: a demanda por tablets grandes está em dúvida e, o mais importante, surgem requisitos mutuamente contraditórios para aumentar a resolução e manter um alto nível de desempenho em aplicativos 3D. Por outro lado, a tela 16:10 de 8 polegadas é mais confortável na orientação retrato do que os estreitos sensores Full HD de 7 polegadas.

Conseqüentemente, o análogo mais próximo do SHIELD Tablet em termos de dimensões é mais parecido com um iPad mini do que com um Google Nexus 7. Em termos de qualidade dos materiais, o tablet NVIDIA, é claro, não está perseguindo a Apple. O case é feito inteiramente de plástico, mas não há reclamações sobre folga e encaixe de peças. Toda a parte traseira é finalizada com um acabamento de toque suave com letras brilhantes do logotipo SHIELD. Do Tegra Note 7, o tablet herdou a caneta armazenada no recesso do case. Em geral, o design do SHIELD Tablet incorpora o já conhecido estilo da NVIDIA.

Como o SHIELD Tablet é principalmente um dispositivo de jogo, o design do tablet foi projetado para ser usado na orientação paisagem. Ao mesmo tempo, grades largas de alto-falantes estéreo se alinham nas laterais da tela e todos os botões de hardware permanecem na borda do case voltados para cima. Conectores de fone de ouvido, Micro USB e Mini HDMI estão concentrados em um só lugar. Para SHIELD, uma capa de suporte magnética é vendida separadamente. O segmento da borda da tampa se agarra ao painel frontal, mantendo-o fechado (há uma função de entrar no sono ao fechar e sair ao abrir), ou no meio da superfície traseira, formando um suporte estável.

O tablet vem em versões com interface Wi-Fi ou com WiFi + LTE. O modem na versão celular suporta as frequências Banda 7 e Banda 20 necessárias para funcionar em redes russas.

Para carregamento rápido, é melhor usar a fonte de alimentação de 11 W fornecida (5,2 V 2,1 A)

Modificação c LTE também é dotado de duas vezes mais memória interna - 32 GB. Em ambos os casos, a expansão está disponível com cartões microSD com capacidade de até 128 GB. Aqui, porém, devemos lembrar imediatamente que o Android normalmente não permite a instalação de aplicativos em uma unidade externa, e jogos poderosos, para os quais tudo é iniciado, podem facilmente ocupar vários gigabytes de volume.

Se nos limitarmos a uma descrição formal das características técnicas, então o SHIELD Tablet é um forte exemplo de um tablet Android, aliás, com uma interface de SO “nativa” e sem frescuras de design. A especificidade se manifesta apenas na configuração do Wi-Fi. Como o console SHIELD, o tablet possui um adaptador MIMO 2x2, o que significa que suporta dois fluxos em 2,4 ou 5 GHz. No último caso, é fornecido um throughput de pico na camada PHY de 300 Mbps. O companheiro móvel usual para ler o Facebook no McDonald's não precisa de tal velocidade - isso é feito apenas para streaming de jogos de um PC.

⇡ controlador de ESCUDO

SHIELD Tablet é o sucessor ideológico do console SHIELD. Mas a principal diferença, além do SoC atualizado e da tela maior, é que o dispositivo de jogo agora está dividido em dois componentes: um tablet e um controlador sem fio. Este último é comprado separadamente a um preço recomendado de $ 59, ou 3.490 rublos, o que, em geral, não é nada barato. Mas o controlador SHIELD também não é fácil. Vamos começar com o fato de que o gamepad se conecta ao tablet não via Bluetooth, mas via Wi-Fi Direct. Como resultado, menor atraso de entrada e transmissão de som potencialmente melhor: o gamepad possui um microfone embutido e um fone de ouvido. Além do tablet, o controlador funciona com o console SHIELD e o PC, mas neste último caso apenas por meio de um cabo USB. Através dele, uma bateria não removível é carregada.

Em termos de formato do case e localização dos controles, o gamepad como um todo não difere do console SHIELD (menos a tela embutida, é claro). A ergonomia ainda está no topo. A única falha mecânica que você percebe depois de passar bastante tempo com o SHIELD é que você gostaria de deixar os manípulos analógicos mais apertados, caso contrário, manter um certo ângulo de inclinação, além de posições extremas, é bastante difícil. Para outra pessoa, o gamepad parecerá muito leve, mas desculpe - ainda é um dispositivo móvel.

Ao contrário do gamepad no console SHIELD, os botões que duplicam os elementos de navegação do Android tornaram-se sensíveis ao toque, o que é espetacular, mas nada conveniente. E os botões de volume, por algum motivo, são os mais físicos. Há também um touchpad em miniatura que controla o cursor do mouse junto com o stick analógico direito.

O gamepad é perfeitamente integrado aos dispositivos SHIELD. O "emparelhamento" e a ativação do gamepad são executados pressionando longamente o botão com o logotipo da NVIDIA. Até quatro controladores estão conectados a um host. Na prática, o controle do gamepad Wi-Fi Direct é realmente super responsivo. Não há absolutamente nenhuma diferença no atraso de entrada em comparação com o gamepad integrado do console SHIELD.

⇡ Programas

O Tablet SHIELD roda Android 4.4.2 (KitKat) simples com adições mínimas na forma de software de jogos NVIDIA. O programa SHIELD Hub fornece links para jogos na Play Store que são pelo menos bons amigos do controlador de hardware SHIELD. A partir daqui, são lançados jogos instalados para Android ou transmitidos de um PC.

Existe um utilitário Gamepad Mapper - com sua ajuda, os botões do gamepad podem ser vinculados a áreas da tela ou gestos nos jogos que não suportam controladores de hardware.

Na área de trabalho, o SHIELD vem com a capacidade de gravar vídeo ShadowPlay usando o codificador H.264 integrado. As regras são exatamente as mesmas: ou o processo inicia e para arbitrariamente, ou o programa sempre grava em segundo plano, e você pode recuperar o que foi gravado nos últimos 20 minutos a qualquer momento. O que acontece na tela pode ser acompanhado por uma imagem de uma webcam e som de um microfone. O vídeo é salvo em um contêiner MP4, o suporte para o serviço Twitch é integrado.

Seguindo o Tegra Note 7, o SHIELD Tablet vem com software de reconhecimento de escrita, bem como NVIDIA Dabbler, um programa de desenho com a caneta incluída que usa os recursos computacionais da GPU para simular a física: espalhando manchas de aquarela, jogo de luz em volumosos pinceladas de tinta a óleo e assim por diante.

⇡ Jogar: o que e como

O SHIELD Tablet tem dois cenários de uso: ou jogamos no display embutido, ou conectamos um painel externo via cabo HDMI. Interface Versão 1.4b suporta resoluções Ultra-HD (2160p) a 30Hz ou 1080p a 60Hz. Nesse caso, a imagem é duplicada na tela integrada ou é desativada.

Mas o que jogar é uma questão mais difícil. Os funcionários da NVIDIA nos contaram que até o último momento a empresa resistiu ao termo "console" aplicado a seus dispositivos de jogos, já que a NVIDIA não concentra jogos em torno de seus produtos, mas se esforça para fazer uma plataforma universal aberta compatível com Android e PC .

O próprio Android como ambiente de jogo ainda está no mesmo estado do ano passado, quando o primeiro SHIELD viu a luz do dia. Bem, ou seja, por um lado, há um mar de jogos casuais e passatempos, por outro lado, há uma falta aguda de jogos com imersão profunda no processo, os desenvolvedores são guiados pelas limitações técnicas da base de hardware. Nesta área, a NVIDIA se encarregou de mover a pedra sozinha, e parece que o processo finalmente começou. No mínimo, o Tegra K1 tem poder de computação suficiente para os olhos para implementar no código tudo o que antes era impossível.

Trine 2 no SHIELD Tablet, gravado com ShadowPlay

O lançamento de versões do War Thunder para Android e iOS está chegando. A versão beta que nos foi mostrada na tela grande, talvez, realmente não pareça pior do que os melhores jogos para a geração anterior de consoles.

Demonstração de rivalidade no Unreal Engine 4 em tempo real rodando no Tegra K1

A falta de grandes projetos de jogos no Android compensa a transmissão de jogos de computador. Para fazer isso, você precisa se conectar a um desktop ou laptop (que, é claro, deve ter uma placa de vídeo GeForce e software NVIDIA) via Wi-Fi ou cabo Ethernet (usando um adaptador USB). O jogo na tela embutida é um prazer duvidoso, o SHIELD é melhor usado como um nó para conectar uma TV e um gamepad sem fio.

Ao contrário do ceticismo compreensível, jogar dessa maneira é muito confortável. Com um bom canal, a qualidade da imagem é perfeita (resolução de até 1080p é suportada). O atraso de entrada, é claro, está presente, mas às vezes apenas à beira da distinção. E o mais importante, em jogos suportados, o controle do gamepad é configurado inicialmente e até prompts são exibidos na tela indicando os botões do controlador.

Uma opção experimental mais exótica, na verdade, é transmitir pela Internet a partir de um computador remoto, desde que tenha um endereço IP estático. Por fim, o serviço de nuvem NVIDIA GRID com uma pequena biblioteca de jogos foi lançado em versão beta, que pode ser usado gratuitamente, sujeito a uma conexão de qualidade mais ou menos alta com servidores NVIDIA na Califórnia. Sob tais condições, geralmente é surpreendente que o sistema tenha ficado satisfeito com um canal de 100 megabits em Moscou e até mesmo permitido jogar com um atraso mais ou menos tolerável. A imagem, no entanto, estava muito embaçada devido à compressão poderosa.

Em vez de demonstrar o Tegra 5 na CES 2014, a Nvidia exibiu a próxima geração de processadores móveis chamada K1, que pode convencer com apenas 192 núcleos de desempenho.

O desempenho do console do K1 possibilita jogos altamente detalhados em tablets, algo que a Nvidia ofereceu para experimentar em uma dúzia de tablets de 7 polegadas equipados com o novo processador. Gráficos impressionantes podem ser vistos em dois jogos completos ao mesmo tempo.

A versão Android de Serious Sam 3 foi capaz de fazer a transição para uma nova plataforma e manter o estilo livre de um jogo de tiro em primeira pessoa graças ao K1 ser capaz de vencer o Unreal Engine 4. Suas habilidades gráficas 3D nos forneceram todas as texturas que poderíamos esperar de uma versão para PC.jogos. Não conseguimos detectar detalhes borrados que são comumente encontrados em atiradores portados do PC para o Android.

Obviamente, uma adição importante à incrível experiência de demonstração foram os controladores sem fio de Nyko, que fizeram os jogos não apenas parecerem, mas também se parecerem com as versões para PC. Claro, os ótimos gráficos fizeram seu trabalho, atingindo a taxa de quadros, que às vezes caía, mas nos disseram que o problema estava mais na memória do que na GPU.

TegraK1 com 2D-jogos e demos

Trine 2 não é um jogo 3D, é mais um jogo de quebra-cabeça 2D (ou 2.5D) que consome tanto desempenho quanto um jogo completo sério.

Os tablets Nvidia Tegra K1 testados forneceram resultados de software semelhantes aos do Xbox 360, PS3 e Wii U, graças à iluminação dinâmica combinada com animação de tela ativa. Isso é exatamente o que os jogos Android estão perdendo, tornando o Trine 2 uma vitrine muito atraente para os novos recursos do chip.

A sala de estar do carretel de demonstração ganha vida.

As demos do chip K1 são baseadas em videogames completos com processamento Digital Ira Faceworks, que permite recriar uma sala de estar fotorrealista, mesmo arrepiada.

Os vídeos de demonstração mostraram visuais realistas, mesmo que não conduzissem o chip K1 com ação intensa como Serious Sam 3 e Trine 2.

nvidiaTegra K1 atrás do vidro e atrás do radiador

O processador Nvidia K1 podia ser visto fora do tablet, mas estava coberto por uma placa de vidro. Junto com o vidro, o processador foi coberto com um dissipador de calor grande o suficiente para fornecer ao processador o nível de resfriamento necessário.

Este dissipador de calor confundiu muitas pessoas que viram o K1 pela primeira vez na CES porque o chip deveria ser minúsculo (28nm). O dissipador de calor envolvendo o chip gráfico era duas vezes maior, tornando o minúsculo processador muito menos amigável para novos tablets no lançamento.

E enquanto o sistema de resfriamento ainda não alcançou os processadores de última geração da Nvidia, as soluções gráficas da empresa estão alinhadas com o que a Microsoft e a Sony estão fazendo com os videogames de última geração, mas a Nvidia vai fornecê-los aos tablets.

A Nvidia orgulhosamente exibiu um gráfico comparando o Tegra K1 compatível com DirectX11 com o Xbox 360 e PS3 compatível com DirectX9. O K1 demonstra alto desempenho de CPU e GPU enquanto requer menos energia, apenas 5W.

Nvidia Tegra K1 vs Xbox One e PS3.

veredicto preliminar

O Tegra K1 é um grande avanço para as capacidades gráficas dos tablets. Se for bem-sucedido, o chip da Nvidia poderá fazer sentido para jogos multiplataforma quando for lançado nas variantes de 32 bits de 2,3 GHz e 64 bits de 2,5 GHz. Afinal, os desenvolvedores podem ficar tentados a converter todos os tablets para K1 para criar uma plataforma não menor que o Xbox 360 e o PS3.

O console NVIDIA Shield tem um parente próximo - hoje a empresa lançou um tablet de mesmo nome com características impressionantes. Ele é baseado na mesma arquitetura Kepler das placas de vídeo das séries GeForce 600 e 700 e um processador A15 de 4 núcleos de 2,2 GHz. A quantidade de RAM é de 2 GB. O console NVIDIA Shield, lembre-se, está equipado com um chip da geração anterior - Tegra 4.

A diagonal da tela, criada com a tecnologia IPS, é de 8 polegadas, a resolução é de 1920x1200. A NVIDIA planeja lançar dois modelos: com 16 GB de armazenamento para armazenamento de dados (somente Wi-Fi) e com 32 GB (Wi-Fi + LTE). Eles não são diferentes de nenhuma outra maneira. Ambos possuem alto-falantes estéreo frontais com bass reflex, suporte para cartões microSD de até 128 GB, câmeras de vídeo frontal e traseira de 5 MP, portas mini-HDMI, host micro-USB 2.0, caneta proprietária para tecnologia DirectStylus 2, GPS e GLONASS módulos, além de um conjunto completo de sensores padrão. O aparelho pesa 390 g.

Conforme relatado na apresentação de ontem no escritório da NVIDIA em Moscou, uma bateria totalmente carregada é suficiente para reproduzir algo simples ou assistir a um vídeo HD por 10 horas seguidas. Jogos mais sérios (por exemplo, a versão do Android anunciada com o tablet) vão “consumir” a bateria em 3-5 horas.

Claro, lançar jogos para Android é apenas uma pequena parte do que o Shield é capaz. Assim como o console clamshell, o tablet pode transmitir jogos da nuvem ou diretamente de um PC, seja para sua própria tela ou para uma TV conectada a ela em resolução 1080p. Vimos isso em um exemplo - a imagem parecia ótima. Além disso, Shield é treinado para tirar screenshots, salvar vídeos de gameplay e transmitir ao vivo via Twitch e YouTube.

Além do conjunto padrão de botões, existem vários botões de serviço (para controle de volume, bem como Back e Home do sistema), além de um fone de ouvido estéreo, microfone embutido (inclusive para controle de voz), um pequeno painel de toque ( triângulo prateado na parte inferior).

No lançamento, estarão disponíveis 7 jogos otimizados para Tegra K1 (com suporte a OpenGL 4.4 e DirectX 12, entre outras tecnologias). Isto: ,

Logo antes do início da exposição CES 2014, tradicionalmente realizada em Las Vegas, a NVidia anunciou dois chips móveis com o nome comum de Tegra K1. Ambos os processadores têm diferenças significativas, mas os fatores unificadores são mais sérios e o principal é o acelerador de vídeo Kepler de 192 núcleos. Na apresentação, o CEO da NVidia afirmou que O Tegra K1 pode superar não apenas qualquer chip móvel, mas também o recheio dos consoles da geração anterior. Testes que surgiram online mostram que Jen-Hsun Huang não estava exagerando desta vez.

Já escrevemos que o NVidia Tegra K1 saiu da fase de desenho, o fabricante ainda tem protótipos de uma das versões do chip. Além disso, eles foram instalados em tablets de referência, com a ajuda dos quais o aplicativo de demonstração Ira foi demonstrado ao vivo. Acontece que a Nvidia até deu protótipos para alguns grandes parceiros, sendo a Lenovo um deles. Na CES, o estande da empresa foi decorado com um monitor 4K com plataforma de computação integrada - o ThinkVision 28.

As especificações são mais do que boas para usar este dispositivo como um "mega tablet" autônomo também: NVidia Tegra K1, 2 GB DDR3 RAM, 32 GB eMMC para dados, várias portas USB, Bluetooth, Wi-Fi, slot para cartão de memória, câmera, microfone, NFC e muito, muito mais. A diagonal da tela é de 28 polegadas com uma resolução de 3840x2160 (4K), e o Android 4.3 é usado como sistema operacional.

Os jornalistas da Tom's Hardware puderam acessar a bancada Lenovo ThinkVision 28 e rodar nela uma série de aplicativos. O famoso programa CPU-Z, que migrou do Windows para o Android, confirmou parte do preenchimento, reconhecendo a variante Tegra K1 com núcleos Cortex-A15 combinados em um sistema 4-PLUS-1. Curiosamente, a frequência máxima dos quatro principais é listada como 2 GHz, o que é um pouco menos do que a NVidia afirmou no momento do anúncio do chip. Isso prova que dentro da bancada ThinkVision 28 não é a versão final, mas sim um protótipo.

Naturalmente, a parte mais interessante do Nvidia Tegra K1 é o acelerador de vídeo de 192 núcleos, que torna esse chip especial. E o primeiro teste, feito com a ajuda do 3DMark da Futuremark, mostrou a superioridade do novo processador sobre os existentes. Depois de executar testes padrão no modo Offscreen na resolução de 720p, o benchmark produziu os seguintes resultados: 22.285 pontos para Ice Storm Unlimited, 24.927 pontos para desempenho gráfico e 16.299 pontos para cálculo de física. Você pode ver uma comparação com alguns outros dispositivos no diagrama acima. Resumindo, podemos dizer que mesmo o protótipo Tegra K1 com uma frequência de CPU (e possivelmente GPU) reduzida no 3DMark não tem concorrentes.

O próximo benchmark em que o Tegra K1 foi testado foi o confiável GFXBench de plataforma cruzada. Tom's Hardware especifica que a versão mais recente do aplicativo não foi instalada no "monitor" da Lenovo. Na versão 1080p do T-Rex HD, o aparelho apresentou resultado de 48 quadros por segundo, que é quase o dobro do concorrente mais próximo diante do Apple iPhone 5s. Para referência, o Snapdragon 800 só conseguiu atingir 23 fps. Mas no teste Onscreen, o Tegra K1 da NVidia está em último lugar com 16 quadros por segundo, o motivo disso é a resolução ultra-alta da tela e, gostaria de acreditar, a revisão não final do processador.

Não muito bem, o novo produto da NVidia lidou com o AnTutu. Ela recebeu apenas 33.917 pontos e perdeu para sua antecessora, no entanto, deixando para trás o Qualcomm Snapdragon 800. É difícil adivinhar o que causou a falha do protótipo Tegra K1, mas podemos dizer com certeza que a cópia final terá resultados diferentes.

Outra porção de informação interessante veio da China. Segundo ela, o tablet referência com Tegra K1 no teste Offscreen 1080p T-Rex HD, que faz parte do GFXBench, atingiu 60 quadros por segundo. Isso é mais do que o já mencionado ThinkVision 28 da Lenovo, o que significa que este último, de fato, possui algum tipo de protótipo intermediário do novo chip. Além disso, o NVidia Tegra K1 superou até mesmo um laptop com um Intel i5 e uma placa gráfica integrada de última geração - HD Graphics 4400.É uma pena, mas o chip do smartphone-tablet ainda fica aquém do Intel i7 com o GeForce 740 móvel.

Será interessante comparar o NVidia Tegra K1 final com o Qualcomm Snapdragon 805, que prometia não apenas CPUs aprimoradas, mas também um novo acelerador. No entanto, além do desempenho, ferramentas proprietárias para desenvolvedores e suporte de tecnologia são importantes. E se o DirectX 11 for suportado por ambos os chips (os fãs do Windows e do Windows Phone devem ficar felizes), então O OpenGL 4.4 completo pode se orgulhar apenas do processador NVidia. É verdade que ainda temos que esperar que pelo menos um dos principais criadores de jogos comece a desenvolver usando-o.