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Tegra

Tegra（中國大陸官方中文名稱：「圖睿」）是由NVIDIA開發的系統單晶片系列產品，2008年6月1日正式發表，替代之前的GoForce系列。主要用於手持式裝置。Tegra可搭配NVIDIA專為智慧型手機及平板電腦開發的NVIDIA Icera系列晶片組。Tegra的主要競爭對手是高通和德州儀器的對應產品。

輝達Tegra T20（Tegra 2）和T30（Tegra 3）晶片
Shield TV內的Tegra X1

每個 Tegra 內建ARM架構的處理器核心、基於GeForce的圖形處理器、音效處理器、北橋晶片、南橋晶片和記憶體控制器置入一個單一的軟體包[1]。由於並非是x86指令集，所以不能運行Windows作業系統[2]，但ARM架構的耗電率則較低，可選擇運行Windows Mobile作業系統，或者Android作業系統[3]。nVIDIA原本將此晶片定位用於行動網路裝置或者智慧型手機，但現在也試點用在自動駕駛汽車和遊戲機上。

在第一代Tegra產品發佈的時候，由於NVIDIA的經驗不足，只能夠專注於一種作業系統。所以，NVIDIA選擇與微軟合作。例如Zune HD就利用了Tegra晶片。之後，NVIDIA不再專注於一種平台。所以，第二代的Tegra已經可以支援Android。一般認為Google可以藉助NVIDIA Tegra晶片的效能，來提高Android產品的品質，使之可與蘋果公司的產品相競爭。瀏覽器方面，NVIDIA與Opera合作[4]，加快網頁的載入速度，更提供動畫效果[5]。

產品介紹

Tegra APX系列

2008年2月11日，NVIDIA發布了用於智慧型手機與PDA平台的APX 2500應用處理器[6]。該處理器整合了一個ARM處理器和一個顯示核心。這款處理器是由nVIDIA和微軟聯合研製，應用於使用Windows Mobile的電話中，提高Windows Mobile平台的多媒體處理能力。隨後在2008年6月1日，NVIDIA正式發佈了Tegra 600系列產品，APX 2500亦更名為Tegra APX 2500[7]。整合的顯示核心是基於GeForce 6，但加入對CUDA和雙精度浮點運算的支援。[8]

晶片的製程是65奈米，核心頻率750 MHz，並整合256KB的L2快取。晶片亦內建GeForce核心，支援OpenGL ES 2.0和Direct3D Mobile標準。APX 2500屬於ARM11 MPCore架構，其低耗電設計，使手提電話可以長時間播放音樂或高畫質影片。此外，它支援720p的MPEG-4與H.264/MPEG-4 AVC的解碼。輸出方面，它支援HDMI 1.2和雙顯示輸出。

在西班牙巴塞隆納舉行的3GSM行動世界大會中，NVIDIA的APX 2500原型機可以執行《雷神之錘III競技場》，並示範性地播放了《滿城盡帶黃金甲》高畫質版。[9]

Tegra APX 2600與Tegra APX 2500的差異是前者強化了NAND快閃記憶體支援。

Tegra 600系列

2008年6月1日，NVIDIA正式發佈了Tegra品牌，設有Tegra 600和Tegra 650兩款型號，整合ARM11 MP Core、影音處理器，Tegra 600支援720p H.264和VC-1影片解碼，Tegra 650更支援1080p影片解碼。

Tegra 2系列

 
nvidia Tegra 2 T20

2010年1月7日發表，它是Tegra的第二代晶片，首款產品Tegra 250，採用台積電的40nm製程製造，整合8個不同功用的處理器[10]。其中兩個是ARM Cortex A9核心，運作頻率是1GHz。另外有一個ARM7處理器，一個音訊處理器(Audio Processor)，一個影像處理器(Image Processor)，一個高畫質影片解碼處理器(HD Video Decode Processor)，一個高畫質影片編碼處理器(HD Vide Encode Processor)，一個圖形處理器(2D/3D Graphics Processor)。由於NVIDIA在2007年收購了PortalPlayer公司，從而取得音訊處理器技術。

當中的影片編碼器可以支援1080p解析度的H.264格式影片，上一代的Tegra只支援到720p。影片解碼器方面，同樣支援1080p解析度的H.264格式影片。當Tegra 2晶片進行影像解碼的時候，最高可以播放順暢的1080p影片，且電源功耗小於400mW[11]。圖像處理器方面，晶片支援200萬像素網路攝影機。而圖像處理器支援OpenGL ES 2.0，與上一代相同。但是頻率和頻寬的提升，可以使效能有2-3倍的增長。

Tegra 2晶片可用於製造智慧型手機、平板電腦、電子書。奧迪汽車（Audi）已宣佈將在2012年推出的車款使用Tegra的車載娛樂及導航系統，福斯汽車集團（Volkswagen AG）旗下的數個汽車品牌也將會選用相同的系統[12]。

新的Cortex A9核心採用亂序執行，而Intel Atom則是採用依序執行。

由於Tegra 2晶片並不支援Neon指令集，使得其多媒體效能存在一些問題，如不能流暢播放High Profile的1080P H264影片。[13]

Tegra 3系列

2011年11月9日發表，CPU核心採用4+1結構，即四顆核心加第五顆省電核心，支援OpenGL遊戲的3D Vision顯示，通過NVIDIA DirectTouch技術分擔部分觸控處理作業，藉以改善觸控反應，並減少耗電量。HDMI支援1.4a版本。

Tegra 4系列

Tegra 4 內部搭載 72 個 NVIDIA GeForce GPU 核心 - 等同於 Tegra 3 GPU 運算動力的 6 倍 - 因此提供更逼真的遊戲經驗與更高解析度的顯示畫面。 Tegra 4 內部採用 ARM 最先進 CPU 核心 Cortex-A15 ，打造出第一款四核心架構的處理器，加快 2.6 倍的網頁瀏覽速度以及為各種應用程式提供突破性的效能。

Tegra 4 還能透過一款選配晶片組支援全球通用的 4G LTE 語音與數據傳輸技術，亦即第 5 代 NVIDIA Icera i500 處理器。 i500 不僅效率更高，而且尺寸僅有傳統數據機晶片的 40% ，處理能力更是前一代元件的 4 倍。

Tegra K1系列

Tegra K1 提供版本第一種版本採用 32 位元基於 ARM Cortex A15 的四核心加第五顆基於 ARM Cortex A9 的省電核心，而第二種版本則採用 NVIDIA 自行設計的64 位元雙核心 Super Core CPU 。這款 CPU 以 ARMv8 架構為基礎，可提供非常高的單執行緒和多執行緒效能，並將GPU架構從 Tegra 2、Tegra 3及Tegra 4的GeForce（G70）架構提升至 Mobile Kepler 架構，Tegra 5 與現階段主推的 GeForce Titan GPU 架構相同，因此也完整支援 OpenGL 4.4、Open GL ES 3.0、DirectX 11、Tesellation 與 CUDA 5.0。根據 Nvidia 的測試，Mobile Kepler 的圖形處理能力將是 iPad 4 的四倍，也比 PS3 強。第一台用在行動裝置上的是2014/5/15由小米公司推出的小米平板，安兔兔跑分可達140000分(v7.2.0)。使用64位元雙CPU核心和192核GPU Tegra K1的Nexus 9跑分更超過55000(v5.2.0)分。

Tegra X1系列

NVIDIA的Tegra X1（代號Erista）有四個ARM的Cortex-A57核心和四個ARM的Cortex-A53核心的big.LITTLE組態，以及一個Maxwell為基礎的圖形處理核心，GPGPU的支援。

X1除了在輝達自家的Nvidia Shield電視盒上使用以外，也被谷歌應用在其自家的平板電腦Pixel C上。而日本遊戲公司任天堂的遊戲主機任天堂Switch和任天堂Switch Lite上也使用了客製化化的X1。

  • CPU：ARMv8 的ARM Cortex-A57四核+ ARM的Cortex-A53四核（64位元）
  • GPU：麥克斯韋(Maxwell架構，跟GeForce 900系列使用同一個架構)為主的256核GPU
  • MPEG-4 HEVC和VP9編碼/解碼支援
  • 台積電20奈米製程（T210），台積電16奈米製程（T214）
  • 功耗小於10瓦


型號 CPU GPU 主記憶體 採用
處理器 核心 頻率 (GHz) 微架構 核心組態n1 頻率 (MHz) GFLOPS 類型 容量 匯流排寬度 (bits) 頻寬 (GB/s) Availability
T210 ARM Cortex-A57 + ARM Cortex-A53 4 + 4 A57: 1.9 GHz
A53: 1.3 GHz 		GM20B（Maxwell微架構（英語：Maxwell (microarchitecture)）） 256:16:16 1000 512 (FP32) / 1024 (FP16) LPDDR4 3 GB 64-bit 25.6 Q2 2015
NX-SoC (T210)[14][15] A57: 1.020 GHz A53: 1.020 GHz 底座模式: 768 - 921 底座模式: 393 - 471 (FP32) / 786 - 942 (FP16) 4 GB Q1 2017
攜帶模式: 307.2 - 384 攜帶模式: 157 - 196 (FP32) / 314 - 392 (FP16)
NX-SOC (T214) A57: 1.9 GHz
A53: 1.3 GHz 		1267 649 (FP32) / 1298 (FP16) LPDDR4x（英語：LPDDR#LP-DDR4X） 8GB Q2 2019
  • 註：任天堂Switch執行過程中，只有前4大核工作。

Tegra X2 系列

Nvidia 的 Tegra X2[16]（代號Parker）採用了 Nvidia 客製化的 ARMv8 相容核心 Denver 2 和代號為 Pascal 的圖像處理核心，有 GPGPU 支援。[17] X2 使用台積電16奈米 FinFET+ 製程製造。[18][19][20]

  • CPU: Nvidia Denver2 ARMv8（64-bit）雙核 + ARMv8 ARM Cortex-A57 四核（64-bit）
  • RAM: 最高 16GB LPDDR4
  • GPU: Pascal 構架, 256 CUDA 核心
  • TSMC: 16 奈米 FinFET 製程
  • TDP: 7.5-15W[21]
型號 CPU GPU 主記憶體
處理器 核心 頻率 微架構 核心組態n11 頻率 GFLOPS
(FP32) 		GFLOPS
(FP16) 		類型 容量 匯流排寬度 頻寬 發布日期
T186 Denver2 +
Cortex-A57 		2 + 4 Denver2: 1.4–2.0 GHz
A57: 1.2–2.0 GHz 		GP10B (Pascal)[22] 256:?:? 854–1465 MHz 437–750 874–1500 LPDDR4 8 GB 128 bit 58.4 GB/s 未發布

Xavier 系列

Xavier以漫畫人物X教授的名字命名，在2016年9月28日宣佈，2019年3月發布。它包含70億個電晶體和8個自訂ARMv8核心，一個帶有512個CUDA核心的Volta GPU，一個名為DLA（深度學習加速器）的開源TPU（張量處理單元）它能夠編碼和解碼8K超高畫質（7680×4320）。使用者可根據需要組態10W，15W和30W TDP的三種工作模式，晶片尺寸為100x87 mm 2。Nvidia證實，製造工藝為台積電的12nm FinFET，和RTX20系列一樣。

  • CPU：Nvidia客製化Carmel ARMv8（64位元），8核心10執行緒
  • GPU：基於Volta的512個CUDA核心，具有1.3 TFLOPS
  • TSMC 12 nm FinFET工藝
  • 20 TOPS DL和160 SPECint @ 20 W;  30 TOPS DL @ 30 W （TOPS DL =深度學習Tera-Ops）
    • 20 TOPS DL通過基於GPU的張量核心
    • 10 TOPS DL（INT8）通過DLA單元實現5 TFLOPS（FP16）
  • 1.6 PVA單元中的TOPS（可程式化視覺加速器，用於StereoDisparity / OpticalFlow / ImageProcessing）
  • ISP單元中的1.5 GPix / s（圖像訊號處理器，具有原生全範圍HDR和磁貼處理支援）
  • 用於1.2 GPix/s編碼和1.8 GPix/s解碼的影片處理器包括8k影片支援
型號 CPU GPU 記憶體
處理器 核心 頻率 微架構 核心組態 頻率 GFLOPS 類型 容量 匯流排寬度 頻寬 發布日期
T194 Carmel 8 GV10B?(Volta) 512:?:? 1270 MHz 1300 LPDDR4 256-bit 137 GB/s Q3(?) 2018

Orin系列

Nvidia於2018年3月27日宣布了代號為Orin的SoC。[23]

Thor系列

Nvidia於2022年9月20日宣布了代號為Thor的SoC。[24]

參考條目

參考文獻

  1. ^ NVIDIA Tegra處理器細節公布. [2008-09-13]. （原始內容存檔於2008-06-06）. 
  2. ^ NVIDIA發佈Tegra移动处理器 迈进CPU市场. [2008-08-05]. （原始內容存檔於2008-06-05）. 
  3. ^ 黄仁勋：Tegra平台Android系统手机年内出炉. [2010-05-23]. （原始內容存檔於2010-05-21）. 
  4. ^ NVIDIA Tegra平台携手Opera浏览器. [2008-09-22]. （原始內容存檔於2008-09-13）. 
  5. ^ NVIDIA Tegra MID原型预览. [2008-09-22]. （原始內容存檔於2016-03-04）. 
  6. ^ NVIDIA（英伟达）公司推出APX 2500芯片 全球最低功耗高清计算机随芯而生. [2008-02-22]. （原始內容存檔於2008-04-16）. 
  7. ^ NVIDIA发布Tegra移动处理器 迈进CPU市场. [2008-08-05]. （原始內容存檔於2008-06-05）. 
  8. ^ NVIDIA Tegra处理器基于GeForce 6. [2008-09-12]. （原始內容存檔於2016-03-04）. 
  9. ^ NVIDIA APX手机处理器运行《Quake 3》. [2008-02-22]. （原始內容存檔於2008-02-17）. 
  10. ^ CPU全面升级 NVIDIA新Tegra2平台解析. [2010-01-13]. （原始內容存檔於2010-01-16）. 
  11. ^ Whitepaper NVIDIA® Tegra™ Multi-processor Architecture (PDF). [2010-10-05]. （原始內容存檔 (PDF)於2011-10-27）. 
  12. ^ 英偉達發表Tegra. 工商時報. 2010-01-11 [2010-01-11]. （原始內容存檔於2010-01-14）. 
  13. ^ NVIDIA的新野望 Tegra 2移动处理器全解析. [2011-04-25]. （原始內容存檔於2011-05-05）. 
  14. ^ techinsights.com. Nintendo Switch Teardown. www.techinsights.com. [2017-03-15]. （原始內容存檔於2017-03-13）. 
  15. ^ Walton, Mark. Nintendo Switch uses Nvidia Tegra X1 SoC, clock speeds outed. Ars Technica. 2016-12-20 [2017-04-03]. （原始內容存檔於2016-12-20）. 
  16. ^ DATA SHEET - NVIDIA Jetson TX2 System-on-Module (PDF). 
  17. ^ https://developer.nvidia.com/embedded/dlc/jetson-tx2-module-data-sheet 
  18. ^ NVIDIA Discloses Next-Generation Tegra SoC; Parker Inbound?. Anandtech.com. 2016-01-05 [2016-07-10]. （原始內容存檔於2016-06-29）. 
  19. ^ 存档副本. [2018-02-08]. （原始內容存檔於2017-12-16）. 
  20. ^ Ho, Joshua. Hot Chips 2016: NVIDIA Discloses Tegra Parker Details. Anandtech. 2016-08-25 [2016-08-25]. （原始內容存檔於2017-12-16）. 
  21. ^ NVIDIA Announces Jetson TX2: Parker Comes To NVIDIA’s Embedded System Kit （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, March 7, 2017
  22. ^ NVIDIA Rolls Out Tegra X2 GPU Support In Nouveau （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） by Michael Larabel at phoronix.com on March 29, 2017
  23. ^ Smith, Ryan. NVIDIA ARM SoC Roadmap Updated: After Xavier Comes Orin. www.anandtech.com. [April 18, 2018]. （原始內容存檔於April 19, 2018）. 
  24. ^ NVIDIA Unveils DRIVE Thor — Centralized Car Computer Unifying Cluster, Infotainment, Automated Driving, and Parking in a Single, Cost-Saving System. [2023-09-22]. （原始內容存檔於2023-12-18）. 

外部連結

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