Так как все необходимое для полноценной работы находится на одной схеме, это позволяет значительно увеличить скорость работы, снизить энергопотребление и уменьшить габаритные размеры, что особенно актуально при разработке мобильных устройств. Преимущества для производителей тоже вполне очевидны: вместо кучи микросхем они получают от разработчика готовый чип, который сам по себе умеет выполнять большое количество задач – остается только вписать его в устройство. Кристалл Tegra объединил в себе центральный процессор с архитектурой ARM, графический процессор, медиа- и DSP- процессоры, контроллеры памяти и периферийных устройств.
Первыми опытами по внедрению своей «системы на одном кристалле» в массы стали чипы для смартфонов Tegra APX 2500 и 2600 с поддержкой воспроизведения HD-видео и 12 Мп фотокамер. За ними последовали Tegra 600 и 650, которые собирались использовать в смартбуках и портативных интернет-девайсах. Первым продуктом на Tegra стал медиаплеер Microsoft Zune HD, за ним последовал плеер с сенсорным управлением Samsung YP-M1, а в качестве первого смартфона в анналах истории записан Microsot Kin, который продавали через американского оператора Verizon Wireless.
NVIDIA Tegra 3
Однако по ряду причин эти эксперименты NVIDIA не принесли ей желаемых дивидендов. Одним из факторов называют отсутствие приложений, без которых новая платформа не смогла обеспечить достаточное конкурентное преимущество; другим – разработки иных игроков рынка, которые прекрасно обходились без платформы NVIDIA, используя мозги собственных инженеров. Однако уже второе поколение Tegra, анонсированное в 2010, вывело NVIDIA в ряд серьезных игроков. Именно на его основе Samsung стал делать свои знаменитые Galaxy Tab, с учетом ее особенностей Google писала ОС Android Honeycomb.
На чипсете Tegra 2 базируются такие популярные устройства как Motorola Droid X2, Motorola Xoom, Acer Iconia Tab, ASUS EEE Pad Transformer и множество других планшетов и смартфонов. Анонсированная в ноябре 2011 года, Tegra 3 вызвала ожидаемый всплеск интереса, в том числе у автомобильных компаний - Audi объявила о том, что выбрала NVIDIA Tegra 3 для своих информационно-развлекательных систем и новых цифровых приборных панелей, которыми будет оснащать свою линейку авто, начиная с 2013 года. Надо заметить, что у компании AUDI уже достаточно большой опыт сотрудничества с nVidia. Чем же заслужила Tegra 3 такие почести и насколько сильно она отличается от своей предшественницы?
Tegra 3 vs Tegra 2
В основе Tegra 3, также известного под кодовым названием Project Kal-El, лежит четырехъядерный ARM-процессор Cortex A9, каждое ядро которого работает с частотой 1,3 ГГц (при условии использования нескольких ядер одновременно, в версии для смартфонов это 1,5 ГГц). Его производительность составляет 13800 MIPS (миллионов операций в секунду), в то время как у двухъядерного процессора Tegra 2 – в три раза меньше. Наличие четырех полноценных ядер против двух в платформе Tegra 2 должно сильно сказаться на работе приложений, которые рассчитаны на многопоточность. Например, положительно повлиять на динамику игр. Процессор Tegra 3 позволяет обсчитывать несколько требовательных задач одновременно, при этом его мощности хватает и для поддержания фоновых процессов.
Одним из главных козырей нового чипсета стала технология Variable Symmetric Multiprocessing (vSMP) – новое название технологии 4-PLUS-1, использующая пятый CPU, так называемый чип-компаньон. Он отвечает за работу устройства в том случае, когда отсутствует необходимость использовать его по полной: для воспроизведения музыки, работы с почтой или обновления данных в фоновом режиме. Если же возникла необходимость в запуске какого-либо энергоемкого приложения или процесса, чип-компаньон отключается, и за работу берутся четыре основных ядра, которые в целом все равно потребляют меньше энергии, чем двухъядерные процессоры.
Схема процессоров NVIDIA Tegra 2 (слева) и NVIDIA Tegra 3 (справа)
4-PLUS-1 (в прошлом, vSMP - Variable Symmetric Multiprocessing). Эта технология распределяет задачи между основными ядрами и чипом-компаньоном, помогая снизить энергопотребление мобильных устройств и продлить время их работы от батареи . Как показывает практика, большую часть времени мобильные устройства проводят в режиме низкого энергопотребления с отключенным экраном и приложениями, работающими в фоновом режиме. Именно для таких задач и нужен процессор-компаньон, работающий на пониженных частотах.Он обрабатывает фоновые задачи, не требующие высокой производительности.
Даже если их много (проверка почты, синхронизация данных социальных сетей, обновление прогноза погоды и прочих виджетов), его мощности все равно вполне хватает, так как фоновые задачи на то и фоновые, что скорость при их обработке не так важна, как при работе с приложениями, требующими интерактивного взаимодействия с пользователем или быстрой обработки больших массивов данных. Уже сейчас динамическое распределение нагрузки между процессорами приносит свои плоды. В будущем, этих плюсов должно стать еще больше. Архитектура Tegra 3 позволяет выполнять многие задачи без использования мощного четырехъядерного процессора, что позволяет снизить энергопотребление устройств на 61% по сравнению с чипом предыдущего поколения, что в свою очередь дает до 12 часов автономного воспроизведения HD-видео.
Усовершенствованная система регулировки нагрузки в NVIDIA Tegra 3
Не последнюю роль в снижении энергопотребления играет и то, что предыдущая SoC NVIDIA Tegra 2 не могла отключать ядра по отдельности. В случае с Tegra 3 дела обстоят совсем по-другому. Во время работы система анализирует загрузку каждого ядра CPU и в зависимости от показателей включает или выключает от одного до четырех ядер.
Когда нагрузка на чип-компаньон превышает его возможности, он отключается, и всю нагрузку берет на себя один из основных процессоров. Если и его мощности не хватает, то к работе подключается следующий. Эта схема работает и в обратную сторону: когда нагрузка падает, ядра отключаются одно за другим, а не просто снижают частоту и напряжение, как это было у Tegra 2.
Попеременное отключение ядер позволяет скоратить расход энергии и повысить производительность системы
Преимущества SoC с дополнительным пятым ядром очевидны даже при работе в интернете. Недаром NVIDIA заявила самый быстрый интернет-браузинг с ускорением Adobe Flash Player 11, HTML5 и WebGL и оптимизированным движком Javascript. Для более комфортной работы современные браузеры распараллеливают задачи на доступное количество ядер, что обеспечивает гораздо более высокую скорость загрузки тяжелых страниц с исполняемыми скриптами.
Быстрый интернет серфинг на NVIDIA Tegra 3
Еще больше прирост скорости ощущается при работе с требовательными приложениями: обработка фото и видео, перекодирование видео, сжатие данных. Но сильнее всего, пожалуй, это сказывается на играх, которые становятся все ближе и ближе к своим консольным версиям . Отдельные потоки отвечают за обработку аудио, данных, получаемых от пользователя, и т.д. Увеличение количества CPU-ядер в SoC-чипсетах и динамическое распределение нагрузки между ядрами положительно влияет на динамику игр и позволяет добавлять в игры дополнительные визуальные эффекты, например, симулировать в реальном времени физическое взаимодействие между объектами: эффекты гравитации, движение воды, генерацию текстур и других подобных вещей. Не последнюю роль в этом играет более совершенный, по сравнению с Tegra 2, графический процессор с производительностью графики втрое выше и с поддержкой стерео 3D.
NVIDIA Tegra 3 оснастили 12-ядерным процессором GeForce, в то время как у предыдущего поколения было «всего» 8 ядер. В составе Tegra 2 содержится два блока, исполняющие по четыре команды за такт, в составе Tegra 3 – уже три, причем, с некоторыми изменениями в архитектуре (например, улучшение в алгоритмах отсечения невидимых фрагментов). Эти улучшения обеспечивают большую реалистичность при воспроизведении изображения за счет динамического освещения, улучшенной передачи физических эффектов, проработке теней.
Скриншоты игр на базе процессоров Tegra 3
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Поддержка 3D стерео позволяет разработчикам адаптировать под новую платформу уже имеющиеся игровые бестселлеры и создавать новые проекты, специально «заточенные» для игры в стереоскопическом режиме Подключив через интерфейс HDMI 1.4 устройство к 3D телевизору, любимые игры можно выводить на большой экран напрямую с планшета или телефона, причем играть можно как с самого устройства, так и подключив к нему игровой контроллер.
NVIDIA тесно сотрудничает с разработчиками приложений над оптимизацией игр для платформы Tegra. В Android Market есть специальное приложение TegraZone, которое позволяет отфильтровать все существующие приложения, оптимизированные для Tegra. Те, у кого пока нет устройства на ОС Android, могут ознакомиться со списком приложений на сайте www.tegrazone.com. Под Tegra 3 сейчас оптимизированы следующие игры/версии игр:
- Shine Runner
- Riptide GP
- Sprinkle
- Zen Pinball THD
- Glowball: Tegra 3 only
- Shadowgun
- Big Top THD
Совсем недавно были анонсированы еще 5 новых игровых проектов, получивших оптимизацию для Tegra 3. Среди них:
- 2D-платформер Sonic the Hedgehog 4: Episode II,
- приключенческая аркада Golden Arrow THD,
- заимствованный с PS3 слешер Dark Kingdom THD,
- Eden to Greeeen THD на движке Unreal Engine,
- 3D-платформер Hamilton`s Great Adventure THD.
Стоить добавить пару слов про технологии PRISM и DirectTouch. PRISM – энергосберегающая технология подсветки экрана, которая позволяет уменьшить расход энергии до 40% за счет модулирования подсветки на уровне пикселей, кадров и сцен.
Технология DirectTouch позволяет ускорить выполнение ряда функций сенсорного дисплея до 6 раз, снизить стоимость работы с дисплеями мультитач и их энергопотребление (DirectTouch is a new Tegra 3 technology that offloads much of the touch panel processing to one of the Tegra 3’s four CPU cores. The result is 6X faster touch processing, an improved end user experience, and lower cost devices.)Первым гаджетом на NVIDIA TEGRA 3 стал планшет ASUS Eee Pad Transformer Prime на ОС Android 4.0 Ice Cream Sandwich. Объем его оперативной памяти составляет 1Гб, встроенной – 32 Гб, диагональ TFT Super IPS+ экрана, покрытого прочным, устойчивым к царапинам стеклом Corning Gorilla, - 10,1 дюйм, разрешение – 1280х800 точек. Планшет оборудовали портом mini-HDMI, время автономной работы – 12 часов. Помимо новой платформы, планшет от ASUS выделяется на фоне остальных нестандартным форм-фактором: к нему предлагается опциональная полноценная клавиатура с тач-падом, которая не только превращает его в полноценный ноутбук, но и увеличивает время автономной работы до 18 часов.
Выводы
В позапрошлом году NVIDIA удалось совершить революцию, которая потянула за собой планшетный бум на рынке мобильной электроники. Tegra 3 наверняка укрепит эти позиции и вызовет всплеск в игровой индустрии, так как эта платформа позволяет значительно улучшить физику мобильного гейминга. Пять ядер и усиленный графический процессор предлагают более сложную геометрию объектов, продвинутые физические эффекты, сложный искусственный интеллект, процедурное текстурирование и так далее. Улучшение качества игр в свою очередь наверняка привлечет внимание фанатов мобильных игровых приставок, у которых появится возможность сочетать в одном устройстве портативный инструмент для длительной автономной работы и возможность отвлечься от дел, красиво положив пару батальонов противника.
Несомненно, свою порцию оваций соберет технология 4-PLUS-1, использующая вспомогательное пятое CPU-ядро. С ростом требований мобильных приложений, производители не просто увеличивают производительность устройств за счет увеличения количество ядер, при этом стараясь минимизировать а стремятся сохранить энергопотребление , чтобы увеличить время автономной работы. Четыре вычислительных Cortex A9 ядра и технология переменной симметричной мультипроцессорности помогают получить мощное мобильное устройство с внушительным временем работы от батарей, так как архитектура платформы позволяет значительно снизить потребление энергии во время невысокой нагрузки.
Очевидно, что система на чипе Tegra 3 вызовет не меньший интерес у производителей гаджетов, чем предыдущее детище NVIDIA.
Поделиться
