Tegra K1解讀:技術強大但發展並不樂觀 [複製鏈接]

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電梯直達

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發表於 2014-1-13 11:35:40 |只看該作者 |倒序瀏覽

在今年的CES展上，Nvidia為我們帶來瞭Tegra系列移動芯片當中的最新成員——Tegra K1。這款芯片將會把Nvidia苦苦掙紮的移動處理器業務和更為成功的桌面顯卡部門聯合在一起。根據Nvidia的說法，Tegra K1將會為移動設備帶來“下一代家用機的遊戲圖形性能”，但功耗僅有2W。Nvidia是如何辦到這一切的呢？科技網站Android Authority日前就撰文對Tegra K1進行瞭深度介紹。文章內容如下：

大量的CUDA核心
Tegra K1總共擁有192個顯卡處理核心（Tegra 4為72個），這無疑是這款芯片的一大亮點。顯卡的“血統”要比核心數量更為重要，而在這一點上，Tegra K1也沒有讓我們失望。不同於Tegra 4，Nvidia直接把Kepler架構用在瞭Tegra K1身上，讓後者和GTX 680，Titan和780Ti這些桌面顯卡站在瞭同一水平線上。
雖然Nvidia並沒有對Tegra K1的Kepler架構進行多少改動，但把它和上面這些頂級桌面顯卡放在一起比較的確有點不公平。Tegra K1只有單獨一個Nvidia SMX單元，其中包含瞭192個CUDA核心，8個紋理單元，4個光柵處理單元，這和Nvidia的頂級顯卡系列相比明顯少瞭很多。就拿GTX 680為例，這款顯卡擁有1536個CUDA核心，128個紋理單元，32個光柵處理單元。

    Nvidia並未提及Tegra K1核心的時鐘頻率或者是帶寬，但在CES的展示當中，他們的確給出瞭Tegra K1的著色器性能峰值：365 GFLOPS。目前還很難去測算這款芯片的實際性能，但我們還是可以進行一些比較。比如說，定位低端的OEM版本GT630擁有192個CUDA核心，其著色器性能峰值為336 GFLOPS。
    比較應該已經足夠瞭，那麼Nvidia是如何把這一切放進一枚功耗僅有2W的芯片當中的呢？
    從彼此獨立的芯片轉向單獨一枚SoC會帶來節能性上的明顯提升，而大幅縮減核心和光柵處理單元的數量也得以讓Tegra K1的功耗能夠低於Nvidia的Kepler筆記本芯片系列（已經在20W以下瞭）。更大的128KB L2緩存也降低瞭消耗在片外存儲器訪問上的能源。
    對於效率管理能耗的低級別優化也應該被給予特別的關註。門控電源和門控時鐘會快速識別出閑置的GPU核心，並降低時鐘頻率或者是徹底封閉這些區塊，以此達到降低功耗的目的。對於ASTC紋理壓縮的支持也會幫助降低UI和3D渲染的工作量。
    無論是從圖形性能還是節能性上面，Tegra K1都是巨大的進步。但並非所有的提升都來自於硬件部分。
下一代API
    要說在移動設備上提供下一代遊戲體驗這方面，Tegra K1最顯著的新功能就是全面的圖形API支持瞭。也許你還記得，Tegra 4並不支持OpenGL、CUDA和DirectX 11這些常見的API，隻是對部分遊戲進行瞭優化，這還要取決於開發者。Tegra K1在這方面得到瞭改善，帶來瞭對於OpenGL 4.4，微軟DirectX 11.2，OpenGL ES 3.0和Nvidia自家CUDA 6的全面支持。
    新的API自然也帶來瞭圖形性能上的新提升，比如對於FXAA和TXAA抗鋸齒和Nvidia PhysX物理加速引擎的支持，還有Compute Shaders所帶來的一整套高級特效（比如環境光遮蔽）。Tegra K1同時也是市面上首款支持硬件曲面細分的移動顯卡，不過高通正在開發的Adreno 420同樣也會具備該功能。

    這所帶來的好消息就是，PC和家用機遊戲的開發者現在可以把自己的作品進行壓縮，然後放到移動設備上讓Tegra K1運行。考慮到這款芯片的性能據稱是要強過PlayStation 3和Xbox 360，所以跨平臺移植也不是沒有可能。Nvidia在展會現場已經展示瞭Unreal Engine 4、《英雄薩姆3》和《三位一體2》的移植版，Tegra K1運行起來毫無問題。
兩種CPU設計
    Tegra K1共有兩種CPU版本，針腳設計完全兼容，這也就意味著廠商可以輕松在兩者之間進行互換。第一種是我們所熟悉的四核+Cortex A15排佈，架構和Tegra 4幾乎完全相同。而第二種加入瞭Nvidia自己的雙核ARM CPU。
    和Tegra 4一樣，Tegra K1的CPU共有4個滿速A15核心，用於處理繁重任務，額外的一個低性能A15“附屬核心”就負責一些簡單任務。每一個核心還可以被封閉以降低能耗，只有在需要時，額外的核心才會開啟。但K1和Tegra 4之間有一個細微的差別，那就是前者的CPU是基於新的第三版ARM Cortex A15核心設計。

第三版Cortex A15主要對門控時鐘進行瞭封閉，從而達到瞭提升節能性的目的。轉換到28nm HPM制程工藝也進一步降低瞭能耗，Nvidia也將時鐘速度提升瞭20%，從1.9GHz提高到瞭2.3GHz。
Tegra K1的A15處理器也要比Tegra 4的稍快一些，但提升程度並沒有Kepler顯卡那樣大。但是，這種久經考驗的四核設計意味著Nvidia可以很快開始Tegra K1的生產，OEM廠商預計會在本季度收到供貨。

    而代號為“Denver”的第二種CPU設計就完全不同瞭。Nvidia徹底放棄瞭附屬核心這種設計，而選擇瞭更加傳統的雙核配置。這兩個核心基於新的ARMv8架構，同時支持64位和32位。Denver的最高時鐘頻率鎖定在2.5GHz，同時具備更大的128KB L1指令緩存和64KB L1數據緩存。不過遺憾的是，目前有關Denver的信息還非常有限，不過Nvidia放棄流行的四核設計而選擇雙核的舉動值得玩味。
豐富的多媒體功能
    Nvidia同時賦予瞭Tegra K1許多額外的功能。這款芯片的圖像信號處理器（簡稱ISP，負責多種圖像任務）得到瞭升級，數量也增加到瞭兩個。
    每一個ISP都具備14位輸入下6億像素/秒的處理能力（Tegra 4為10位下4億像素/秒），降噪能力得到瞭提升，同時還能支持1億像素圖像感光元件。雙ISP的加入也讓雙攝像頭操作成為可能，我們也已經在其他設備上看過瞭類似功能。和Tegra 4一樣，K1同樣支持通過HDMI輸出4K視頻內容，但它的GPU能否處理4K 3D遊戲讓人懷疑。
結語
    Tegra K1終於體現出瞭Nvidia的真正實力，但從這一點上看，它就是一款讓人非常興奮的產品。K1也很有可能被加入到下一代Nvidia Shield當中。
    對於Nvidia來說，擺在面前的最大障礙依然是找到足夠大的消費者基礎。在移動設備上獲得家用機的遊戲質量還不是普羅大眾所追求的。再過幾年後，像Steam OS這樣的項目可能會推動遊戲在Linux平臺的發展，到那時，Android平臺的一款強大遊戲芯片可能會更加誘人。
    從技術角度看，Tegra K1很強大，但在休閑遊戲所主導的移動市場，它可能並沒有看上去那麼開創性。我們還需等待開發者們能夠利用Kepler給我們帶來些什麼，以及Denver有沒有什麼新內容。