Tegra K1

NVIDIA Tegra K1 (кодовое название — NVIDIA Logan) — пятое поколение системы на кристалле семейства NVIDIA Tegra, разработанного американской компанией NVIDIA для коммуникаторов, планшетов, смартбуков, игровых консолей и других устройств. Данный чип впервые в истории семейства использует не специальную микроархитектуру графического ускорителя для мобильных устройств, а микроархитектуру Kepler^[2], которая начала применяться в видеокартах класса GeForce 600 и Tesla. Кроме того, компания впервые в семействе Tegra анонсировала переход на архитектуру ARMv8 в специальном варианте K1 с 2 ядрами NVIDIA Denver^[3], хотя все предыдущие чипы Tegra использовали архитектуру ARMv7.

Tegra K1
Центральный процессор
Производство	2014 год
Производитель	NVIDIA
Наборы инструкций	ARMv7-A, ARM Thumb-2, NEON, VFPv4, LPAE ARMv8 для ядер Denver
Число ядер	5 (4-PLUS-1)[1] для Cortex-A15 2 для NVIDIA Denver
Встроенный графический процессор	GeForce 5 ULP (GK20A), 192 CUDA-ядра.
Разъём
Ядра	Cortex-A15 NVIDIA Denver
Tegra 4 Tegra X1

История

Процессор

Компания анонсировала, что Tegra K1 будет выпущена в двух совместимых по выводам вариантах, использующих разные микроархитектуры процессоров:

• основной четырёхъядерный ARMv7-процессор Cortex-A15 на частоте 2.3 ГГц с теневым ядром-компаньоном Cortex-A15 на пониженной частоте.
• двухъядерный 64-битный ARMv8-совместимый процессор собственной реализации на частоте 2.5 ГГц.
• измеренная независимыми исследователями, общая потребляемая мощность cистемы может доходить до 8 Ватт^[4].

Микроархитектура Denver

Nvidia реализовала архитектуру ARMv8-A в собственном ядре с микроархитектурой Denver. В нём используется комбинация простого аппаратного декодера ARM-кода и технологии «Dynamic Code Optimization» программной рекомпиляции ARM-кода во внутреннюю систему команд^[5][6]. Denver представляет собой суперскалярную архитектуру с широким командным словом (VLIW) без возможностей по внеочередному исполнению команд (in-order).

Характеристики Denver из Tegra K1:

• Конвейеризованный процессор с одновременным запуском на исполнение до 7 команд
• 128 КБ L1 кэш инструкций и 64 КБ L1 кэш данных на ядро. 2 МБ общий L2 кэш^[7]
• Denver резервирует 128 МБ оперативной памяти под кэш перекомпилированных инструкций. Этот объём скрыт от ОС.
• Работает на частотах до 2.5 ГГц^[8]

Машинный код ARM транслируется в широкие инструкции либо упрощённым аппаратным декодером, либо (для часто исполняющегося кода) путём программной эмуляции (рекомпиляции) во внутренний VLIW-формат. При рекомпиляции инструкции ARM могут быть переупорядочены или даже удалены (если они не влияли на результат), также проводятся различные оптимизации кода.^[5] В целом технология рекомпиляции сходна с морфингом от Transmeta.^[9]

По сравнению с традиционными out-of-order процессорами, применение программной рекомпиляции позволило создать более энергоэффективный и компактный процессор, при этом увеличив возможности по оптимизации кода. Программный оптимизатор обрабатывает до сотен инструкций, производя раскрутку циклов, переименование регистров, удаление избыточного кода, и переупорядочивая код^[10].

Графический процессор

GeForce 5 ULP
Архитектура	Kepler
Версии API
Версия Direct3D и шейдеров	DirectX 12[источник не указан 3668 дней]
Версия OpenGL	OpenGL 4.5 OpenGL ES 3.1
Версия OpenCL	OpenCL 1.2
GeForce 4 ULP

Обе редакции системы на чипе используют графический ускоритель, выполненный по микроархитектуре Kepler (GK20A) и обладающий 192 CUDA-ядрами в конфигурации 192:8:4 на частоте до 950 МГц и с производительностью 360 GFLOPS (FP32).

Устройства, использующие Tegra K1

Вариант с 4 ядрами ARM Cortex-A15 (ARMv7)

• NVIDIA Jetson TK1^[11] — плата для разработчиков под управлением Ubuntu 13.04
• Lenovo ThinkVision^[12] — настольный компьютер под управлением Android
• Xiaomi MiPad^[13] — планшет под управлением Android
• Google Tango TDK^[14] — планшет под управлением Android в рамках проекта Google Tango.
• NVIDIA Shield Tablet — планшет под управлением Android
• Acer Chromebook 13 CB5^[15] — ноутбук под управлением Google Chrome OS
• JXD Singularity S192 — игровая консоль под управлением Android.
• Htc nexus 9 — планшет под управлением Android

Вариант с 2 ядрами NVIDIA Denver (ARMv8)

• Google Project Tango Tablet^[16][17]
• HTC Nexus 9^[18] — планшет от HTC серии Google Nexus под управлением Android 7.1.1

Поддержка операционных систем

Android 4.4.2 до 7.0

Примечания

1. NVIDIA Tegra K1 A New Era in Mobile Computing (англ.). NVIDIA. Дата обращения: 15 марта 2015. Архивировано 18 сентября 2014 года.
2. Brad Molen (2014-01-05). "NVIDIA announces Tegra K1 with 192 cores and Kepler architecture" (англ.). Engadget. Архивировано 21 мая 2014. Дата обращения: 21 мая 2014. {{cite news}}: Неизвестный параметр |coauthors= игнорируется (|author= предлагается) (справка)
3. Sebastian Anthony. Tegra K1 64-bit Denver core analysis: Are Nvidia’s x86 efforts hidden within? (англ.). ExtremeTech (6 января 2014). Дата обращения: 21 мая 2014. Архивировано 7 января 2014 года.
4. Kristoffer Robin Stokke, Håkon Kvale Stensland, Carsten Griwodz, Pål Halvorsen. A High-Precision, Hybrid GPU, CPU and RAM Power Model for Generic Multimedia Workloads. Архивировано 13 августа 2016 года.
5. Wasson, Scott (2014-08-11). "Nvidia claims Haswell-class performance for Denver CPU core". The Tech Report. Архивировано 29 сентября 2014. Дата обращения: 14 августа 2014.
6. "Dynamic Code Optimization and the NVIDIA Denver Processor" Архивная копия от 3 октября 2017 на Wayback Machine, Nathan Tuck (NVIDIA), Colloquium on Computer Systems Seminar Series (EE380), Stanford, Mar 5, 2015
7. Hachman, Mark Nvidia reveals PC-like performance for 'Denver' Tegra K1  (неопр.). PC World (11 августа 2014). Дата обращения: 19 сентября 2014. Архивировано 14 сентября 2014 года.
8. Anthony, Sebastian (2014-01-06). "Tegra K1 64-bit Denver core analysis: Are Nvidia's x86 efforts hidden within?". ExtremeTech. Архивировано 7 января 2014. Дата обращения: 7 января 2014.
9. Demerjian, Charlie What is Project Denver based on?  (неопр.) Semiaccurate (5 августа 2011). Дата обращения: 28 сентября 2014. Архивировано 29 сентября 2014 года.
10. Lucian Armasu (2014-08-12). "Nvidia Shares More Information About Its Innovative 64-bit ARMv8-Based Denver Core" (англ.). Tom's Hardware. Дата обращения: 15 марта 2015.
11. Mark Harris. Jetson TK1: Mobile Embedded Supercomputer Takes CUDA Everywhere (англ.). NVIDIA (3 апреля 2014). Дата обращения: 23 мая 2014. Архивировано 2 мая 2014 года.
12. Lenovo trots out a 4K Android-powered all-in-one, with a standalone monitor to match (англ.). Engadget (5 января 2014). Дата обращения: 23 мая 2014. Архивировано 23 мая 2014 года.
13. Brandon Chester (2014-05-15). "Xiaomi Announces the MiPad: The First Tegra K1 Device" (англ.). AnandTech. Архивировано 23 мая 2014. Дата обращения: 23 мая 2014.
14. "Google анонсировала новый планшет для разработчиков". OSZone. 2014-06-06. Архивировано 9 июня 2014. Дата обращения: 6 июня 2014.
15. Acer Chromebook 13 CB5 (англ.). Дата обращения: 4 сентября 2014. Архивировано 10 сентября 2014 года.
16. project tango official site  (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2014. Архивировано 16 марта 2014 года.
17. Google teams with LG to bring a Project Tango tablet to market in 2015  (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2014. Архивировано из оригинала 9 октября 2014 года.
18. Nexus 9  (рус.). Дата обращения: 15 октября 2014. Архивировано 16 октября 2014 года.

Ссылки

• Tegra K1 (англ.). NVIDIA. Дата обращения: 19 мая 2014.