NVIDIA Tegra 3 - Az első négymagos

Egy kis történelemóra

Az alig három éves múltra visszatekintő Tegra szériáról biztosan állíthatjuk, hogy a mobil telekommunikáció egyik meghatározó lapkakészletéről van szó. A névről valószínűleg mindenkinek a több magos mobilprocesszorok ugranak be, de nem volt ez mindig így. Az első generációs Tegrában egy egymagos processzor felelt a számítási műveletekért; többek között egy ilyen chipset duruzsolt a Microsoft-féle Zune HD zenelejátszóban is. Tavaly január 7-én pedig lehullott a lepel a második generációs Tegráról, a CES alkamával bemutatott SoC elsőként az LG Optimus 2X készülékben debütált. A Tegra 2 250 azóta szinte meghódította az androidos tablet-piacot: a felső kategóriás táblagépek szinte kizárólag az NVIDIA megoldására épülnek. A telefonok esetében egy kissé visszafogottabb a helyzet, a Tegra 2 250 térnyerése elmaradt; bár az igazsághoz hozzá tartozik, hogy több nagyobb gyártó is kihozta az NVIDIA újdonságával szerelt modelljét. Az LG a már említett Optimus 2X-szel indult, a Samsung a Galaxy R-t dobta piacra, a Motorola pedig egyenesen három modellben (Atrix 4G, Droid X2 és Photon) próbálta ki, hogy mit tuda kétmagos SoC.

LG Optimus 2X, az első Tegra 2-vel szerelt telefon

A Tegra 3 piacra kerülése előtt történt még egy fontos esemény, nyilvánosságra került ugyanis az NVIDIA roadmapje. A dokumentum a gyártó a következő évekre vonatkozó terveit tartalmazta, így az elkövetkezendő SoC-k is nyilvánosságra kerültek. Ez alapján az NVIDIA nem áll meg, a következő, Wayne művésznévre hallgató SoC már nyolc magos processzort tartalmazó kivitelben is piacra fog kerülni. A kiszivárgott dokumentum még egy érdekességre fényt derített: úgy tűnik, az NVIDIA mérnökei odavannak a képregényekért, az elkövetkezendő lapkakészletek kódnevei ugyanis egytől egyig szuperhősökhöz köthetők. A Kal-El Supermant idézi, a Wayne Batman, a Grey az X-men tagjaként ismeretes Jean Grey, a Logan a szintén X-men tag Wolverine, a Stark pedig a Vasember valódi nevét reprezentálja.

Körülbelül egy évvel a Tegra 2 bejelentése utén az NVIDIA a világ elé tárta a következő nagy dobását. A harmadik generációs lapkakészletet február 15-én, a barcelonai Mobile World Congress kiállításon mutatták be a nagyérdeműnek. Az akkor még Kal-El kódnévre hallgató chipset szinte minden téren túlteljesítette az elődöt. A legfontosabb eltérések a központi feldolgozóegységekben találhatók: a négy magos processzor mellé egy tizenkét magos grafikus gyorsító került. Az architektúrán és a chipek feladatkörein viszont nem nagyon változtattak, így felépítés szempontjából nem sok eltérés van a második és harmadik generációs Tegrák között. A bejelentésre pár hónappal elkezdtek szállingózni a benchmark-eredmények és a tesztvideók, melyek egy igen erős SoC képét rajzolták ki.

Hirdetés

Architektúra

A chipset felépítése nem sokban változott az előző generációhoz képest. A csíkszélesség továbbra is 40 nanométeres maradt, amely nem az abszolút csúcsot jelképezi. A negyedik generációs Qualcomm Snapdragonok, az Apple A6 és a Texas Instruments OMAP5 szériája 28 nanométerrel operál, a Samsung Exynos 4212 pedig 32 nanométerrel indul a csatába. A terület viszont jócskán megnőtt, a lapka az eddigi 49 négyzetmilliméter helyett 80 négyzetmilliméteren terpeszkedik. Az ARMv7 utasításkészletű processzormagok és a grafikus gyorsító mellett kilenc további egység található a lapkán, melyek az egyes alfeladatokért felelnek; ilyen például a képalkotás és a memória kezelése. Az alábbiakban a megnézzük, hogy mire képesek a fontosabb alegységek.

A képfeldolgozó immár a maximum 32 megapixeles elsődleges és 5 megapixeles másodlagos kamerákat is támogatja. A digitális zoom mértéke maximum 16-szoros lehet, a JPEG kódolási és dekódolási sebesség pedig 80 MP/másodperc értékben van maximalizálva. A hardveresen támogatott képességek között megtaláljuk a képstabilizációt (videó és fénykép módban egyaránt), az élesítést és az expozíció és a fehéregyensúly automatikus szabályozását, valamit MIPI CSI interfésszel is rendelkezik az egység. Az SoC egyidejűleg maximum két kijelzőt tud kezelni, valamint MIPI DSI interfésszel is rendelkezik. A felbontás HDMI-n keresztül maximum 1920 x 1080 pixeles, LCD kijelzőnél 2048 x 1536 képpontos, CRT képernyő esetében pedig 1920 x 1200 képpontos lehet.

A HD Video Decoder és Encoder páros nagy felbontású Full HD (1920 x 1080 pixeles felbontású) videók kódolására és dekódolására használható. A dekóder által támogatott formátumok a H.264 (High Profile @ 40 Mbps), VC-1 AP, MPEG2, MPEG4, DivX 4/5, XviD HT, H.263, Theora, VP8, WMV, Sorenson Spark, Real Video és VP6 szabványok közül kerülhetnek ki, a kódoló pedig a H.264, MPEG4, H.263 és VP8 szabványokat kezeli. Az audióchip az AAC-LC, AAC+, eAAC+, MP3, MP3VBR, WAV/PCM, AMR-NB, AMR-WB, BSAC, MPEG2, Vorbis és WMA9/lossless/pro formátumokat támogatja; a lista külső alkalmazásokkal tovább bővíthető. A kódoló pedig az AAC LC, AAC+, eAAC+, PCM/WAV, AMR-NB és AMR-WB hatosfogattal boldogul. A további egységek az adatkapcsolati, biztonsági, fogyasztással kapcsolatos és egyéb járulékos tevékenységeket látják el; ezekre nem térünk ki a cikkben.

Processzor, grafikus gyorsító

A Tegra 3 lapkában egy négy magos processzor található, melyek mellé egy ötödik, úgynevezett társmagot kapunk, melyre az angol szaksajtó companion core-ként referál. Mindegyik mag az ARM Cortex-A9 családba tartozik, beleértve az ötödik, alacsonyabb órajelen pörgő társmagot is. Újdonság a NEON utasításkészlet támogatása, melyet az ARM MPE (Media Processing Engine) motoron keresztül oldottak meg. Minden mag mellett 32KB/32KB L1 chache és 1 MB L2 cache memória található; ezek az értékek megegyeznek a Tegra 2-beli megfelelőjükkel. Az órajeleket tekintve egy kicsit bonyolult a helyzet. A társmag maximum 500 MHz-en ketyeghet, az egyes magok pedig 1,4 GHz-ben vannak maximalizálva, feltéve, hogy csak az egyikük aktív. Egyszerre több bevetése esetében pedig a magok maximum 1,3 GHz-en pöröghetnek.

A Tegra 3 egyik legnagyobb előnye az adaptivitásban rejlik, a chipset ugyanis az aktuális terhelésnek megfelelően kapcsolja ki és be a magokat és skálázza az órajeleket. Az NVIDIA által csak Variable Symmetric Multiprocessingként emlegetett amellyel szignifikánsan csökkenthető a fogyasztás. Ha az adott készülék éppen kisebb erőforrás-igényű feladatokat lát el, csak a társmag működik, az 500 MHz órajel ugyanis bőven elég a szinkronizációs feladatokra. Ennek tipikus esete a lezárt képernyő melletti működés, ekkor ugyanis nincs szükség a négy mag együttes működésére az e-mailek fogadásához. Az NVIDIA mérnökei emellett még három további lépcsőben definiálták a működést, melyekben már a fő magoké a főszerep, a társmag ki van kapcsolva. Az alapműveletekhez (levelezés, 2D játékok, navigáció, egyszerű honlapok nézegetése) csak egy mag aktív, amely maximum 1,4 GHz-es órajelen fut. Kicsit komolyabb igénybevétel (Flash-alapú weboldalak látogatása, egyszerre több alkalmazás futtatása, videócsevegés) már két mag működik, melyek egyenként 1,3 GHz-es órajelen mehetnek. Maximális terhelés esetén (komoly 3D játékok, nagy felbontású videók felvétele és lejátszása) mind a négy magot beveti a rendszer, az órajel az előző esethez hasonlóan 1,3 GHz-ben van maximalizálva. Az igazsághoz hozzá tartozik, hogy ez a fajta adaptív működés nem számít teljesen újdonságnak, a magok ki- és bekapcsolását és az órajel terhelésfüggő skálázását láttuk már; igaz, nem négy, hanem kettő mag mellett.

Mai mobil GPU-k összehasonlítása, forrás: AnandTech

A processzor mellett a grafikus gyorsító is komoly változásokon ment át. A modul nagy vonalakban a Tegra 2-ben használatos ULP GeForce továbbfejlesztésének tekinthető, komolyabb architektúrális forradalomról nem beszélhetünk. Az elődhöz hasonlóan négy vertex árnyalót kapunk, a pixel shaderek számát viszont négyről nyolcra növelték, így összesen 12 feldolgozóegységet kapunk. Az árnyalók egyéni teljesítménye is nőtt, az NVIDIA mérnökei optimalizáltak a kritikus utakon, az órajelet pedig megemelték. A támogatott grafikus szabványok (OpenGL ES 2.0, OpenVG 1.1 és EGL 1.4) a régiben maradtak, újdonság viszont az autosztereoszkopikus technológiával operáló térhatású kijelzők kezelése. A hivatalos sajtóanyag alapján a Kal-El GeForce grafikus gyorsító körülbelül kétszer-háromszor gyorsabb az elődnél.

Memória, fogyasztás, jövőkép

A RAM kezelés szempontjából sem történtek egetrengető előrelépések, a memóriavezérlő nagyrészt változatlan maradt. A lapkakészlet továbbra is csak egycsatornás memóriákat támogat, ám az órajelek jócskán megugrottak. Míg a Tegra 2 által támogatott LP-DDR2 (az LP az alacsony energiafelvételre utal) maximum 600 MHz-en működtek, a Tegra 3 emelte a tétet, immár maximum 1066 MHz-es LD-DDR2 és legfeljebb 1500 MHz-es DDR3-L modulokat is be lehet vetni. Nőtt a maximális mennyiség is, a Tegra 2-ben eszközölt 1 GB-os korlátot a duplájára növelték, így a közeljövőben a 2 GB RAM-mal szerelt masinák előtt is megnyílik az út.

A Tegra 3 megalkotásakor az NVIDIA nem titkolt célja a fogyasztás minimalizálása volt. A grafikus gyorsító és a RAM memória alacsony energiaéhsége mellett leginkább az adaptív processzorhasználat járul hozzá az áramfelvétel minimalizálásához. Az első Tegra 3-mal szerelt táblagép ilyen szempontból ötösre vizsgázott, az Asus Transformer Prime meglepően sokáig bírta egy feltöltéssel. Komolyabb konklúziót még nem vonnánk le egy készülékből, viszont kíváncsian várjuk, hogy mit kínálnak majd az elkövetkezendő gépek ezen a téren.

Ennyit tud tehát a világ első négymagos processzorral szerelt lapkakészlete, az NVIDIA Tegra 3. Teljesítmény szempontjából mindenképpen az élbolyban van, az Asus Transformer Prime olyan folyamatos és sima működést biztosított egy Honeycombbal a hátán, amilyet eddig még nem tapasztaltunk. A chipset valószínűleg jó ideig egyeduralkodó lesz, a többi gyártó négy magos megoldása ugyanis még várat magára: a Qualcomm Krait és a Samsung-féle Exynos 4412 valamikor jövőre látja meg a napvilágot, hasonlóan a Texas Instruments OMAP5 családjához.

Asus Transformer Prime, az első Tegra 3-as készülék

A piac viszont nem vár a többiekre, a nagyobb okostelefon-gyártók már jó néhány Tegra 3-ra épülő készüléket jelentettek be. Az Asus a Transformer Prime mellett a Padfone névre hallgató izével készül, valamint a HTC Quattro és Edge, az Acer Iconia Tab A700 és A701, a ZTE Z98 és a Lenovo egyelőre még név nélküli táblagépe is az NVIDIA újdonságával lesz szerelve. A többiek viszont nem nézik tétlenül az NVIDIA mesterkedéseit, hamarosan piacra kerülnek a konkurens megoldások is; lesz tehát látnivaló bőven.

dr. Kind

A cikk elkészítésében a T-Mobile mobilinternet volt segítségünkre.