Nvidia Tegra

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Nvidia Tegra
NVIDIA T20 and T30 chips.jpg
NVIDIA Tegra 2 (T20) und Tegra 3 (T30) chips
Produzent: Nvidia
Prozessortakt: 1000 MHz bis 2300 MHz
Fertigung: 65 nm bis 28 nm
Mikroarchitektur: ARM

Nvidia Tegra ist ein auf der ARM-Architektur basierendes Ein-Chip-System (SoC) für mobile Endgeräte, wie PDAs, Mobiltelefone, Autos, Tablet-PCs und Multimedia-Player, des Herstellers Nvidia. Außer einem oder mehreren ARM-Kernen enthält der SoC auch einen Grafikprozessor und integrierte Videodecoder und -encoder und erfüllt alle Aufgaben eines Chipsatzes. Er ist u.a. mit dem Snapdragon von Qualcomm oder dem OMAP von Texas Instruments vergleichbar.

Überblick über die Technik[Bearbeiten]

APX 2500/2600[Bearbeiten]

Die erste Generation des Tegra basiert auf einem ARM11-MPCore. Gefertigt wird der Chip in 65-nm-Technologie. Die Leistungsaufnahme liegt nach Herstellerangaben bei maximal 200 mW.

In das System ist außer dem ARM-Kern ein Grafikprozessor integriert, dessen Rechenleistung mit der Nvidia-GeForce-6-Serie vergleichbar ist. Damit lassen sich High Definition Videos mit bis zu 720 Zeilen sowohl wiedergeben, als auch in Echtzeit komprimieren und Fotos mit bis zu 12 Megapixel verarbeiten. Als Videocodecs werden H.264, MPEG-4 und WMV9 unterstützt. Der Prozessor wird sowohl von Microsoft Windows Mobile, als auch speziellen Linux-Kerneln (so ebenfalls Android) unterstützt.

Tegra 250[Bearbeiten]

Der Tegra 250 ist ein ARM Cortex-A9 MPCore mit bis zu 1 GHz. Die 3D-Leistung wurde gegenüber den bisherigen Modellen nach Herstellerangaben verdoppelt.[1] Dieser wird auch für Netbooks wie das Toshiba AC100 eingesetzt.[2] Erste Tests zeigen, dass der Tegra 250, je nach verwendetem Betriebssystem und Testprogramm, mit Intel-Atom-Prozessoren konkurrieren kann.[3]

Spezifikationen[Bearbeiten]

Tegra-APX-Series[Bearbeiten]

Tegra APX 2500[Bearbeiten]

  • Prozessor: ARM11 600 MHz MPCore (anfangs Geforce ULV)
    • suffix: APX (ursprünglich CSX)
  • Speicher: NOR oder NAND flash, Mobile DDR
  • Grafik: (FWVGA 854×480 Pixel)
    • Kamera-Unterstützung mit bis zu 12 Megapixel
    • LCD-Controller bis zu 1280×1024 Pixel
  • Speicher: IDE für SSD
  • Videocodecs: bis 720p H.264- und VC-1-Decodierung
  • Enthält GeForce-ULV mit Unterstützung für OpenGL ES 2.0, Direct3D Mobile, und programmierbare Shader-Einheiten
  • Ausgang: HDMI, VGA, Composite Video, S-Video, Stereo Audio Ausgang, USB

Tegra APX 2600[Bearbeiten]

  • Verbesserte NAND-Flash-Schnittstelle
  • Videocodecs:[4]
    • Codierung und Decodierung von 720p H.264 Baseline Profile und D1 MPEG-4 Simple Profile
    • Decodierung 720p VC-1/WMV9 Advanced Profile

Tegra-6xx-Serie[Bearbeiten]

Tegra 600[Bearbeiten]

  • Einsatzgebiet: GPS- und Automotive-Segment
  • Prozessor: ARM11 700 MHz MPCore
  • Arbeitsspeicher: low-power DDR (DDR-333, 166 MHz)
  • Ausgänge: SXGA, HDMI, USB, Stereo-Audio
  • HD-Kamera 720p

Tegra 650[Bearbeiten]

  • Einsatzgebiet: GTX, Handhelds und Notebooks
  • Prozessor: ARM11 800 MHz MPCore
  • Arbeitsspeicher: Low Power DDR (DDR-400, 200 MHz)
  • Unter 1 Watt Leistungsaufnahme
  • HD-Bildverarbeitung für Digitalkameras und Camcorderfunktionen
  • Displayunterstützung für 1080p bei 24 fps, HDMI v1.3, WSXGA+-LCD und -CRT sowie ein NTSC/PAL-TV-Ausgang
  • Unterstützung für WiFi, Festplatten, Tastatur, Maus und weitere Peripherien
  • Software: Board Support Package (BSP) für Windows-Mobile-basierte Designs

Tegra-2-Serie[Bearbeiten]

Tegra 2 (T20/AP20H)[Bearbeiten]

  • Prozessor: Dual-Core ARM Cortex-A9 MPCore, bis zu 1 GHz[5]
  • 8-Kern-Nvidia-GPU
  • Grafik: GeForce ULP (Ultra Low Power).[6] doppelte 3D-Grafik-Leistung (10–30 % schneller als die PowerVR SGX540[7] und 25–100 % schneller als der Snapdragon Adreno 205)[8]
  • Lower Power DDR2 / DDR2 (DDR2-667, 166 MHz)
  • keine Unterstützung des NEON-Befehlssatzes
  • Videodecodierung von 1080p H.264 Main Profile/VC-1/MPEG-4
  • Videcodierung von 1080p H.264
  • JPEG-Codierung und -Decodierung
  • Zweischirm-Unterstützung
  • Kamera-Unterstützung (bis zu 12 Megapixel)
  • Einkanal-Speicher-Interface

Tegra 2 3D (T25/AP25)[Bearbeiten]

Modelnummer Max. Taktrate Befehlssatz CPU GPU Prozess Generation Produktion eingesetzt in
Tegra 250 1 GHz ARMv7 Dual-Core ARM Cortex-A9 Ultra-low power (ULP) GeForce GPU 333 MHz (T20) bzw. 300 MHz( AP20H) 40-nm-Prozess von TSMC[9] Zweite Generation Q1 2010 Acer Iconia Tab A500, Asus Slider, Asus Transformer, LG P990 Optimus, LG Optimus Pad, Motorola Atrix, Motorola Droid Bionic, Motorola Xoom, Notion Ink Adam tablet, Point of View Mobii 10.1, Samsung Galaxy S II (in manchen Regionen), Samsung Galaxy Tab 10.1, Sony Tablet S, T-Mobile G-Slate, Tesla Model S, Toshiba AC-100, Toshiba Folio 100, Velocity Micro Cruz Tablet L510, ViewSonic G Tablet
Tegra 250 3D 1,2 GHz ARMv7 Dual-Core ARM Cortex-A9 Ultra-low power (ULP) GeForce GPU 400 MHz (T25) bzw. 400 MHz (AP25H) Zweite Generation Q1 2011

Tegra-3-Serie (Codename: Kal-El)[Bearbeiten]

  • Prozessor: Vierkern-ARM Cortex-A9 MPCore mit 1MB L2 Cache und einem Companion-Core mit bis zu 500 MHz zum Stromsparen bei nicht rechenintensiven Aufgaben.[10]
  • Ultra-Low-Power-CPU-Modus
  • 40-nm-Prozess von TSMC[11]
  • Video-Ausgang mit bis zu 2560x1600 Pixel
  • NEON-Befehlssatz für die ARM-Architektur
  • Decodierung 1080p H.264 High Profile
  • 12-Kern-Nvidia-GPU mit Unterstützung für 3D-Stereo
  • Verbesserte GPU (bis zu 3-mal schneller als Tegra 2)[12]
Modell Multi Core Modus Single Core Modus GPU Takt RAM Technologie Erst- verfüg- barkeit Verwendet in
Tegra 3 T30L 1.2 GHz 1.3 GHz 416 MHz 32-bit single-channel 667 MHz DDR3-1333 (5.34 GB/sec)[13] Q1 2012 Asus Transformer Pad TF300T, Nexus 7,[14] Sony Xperia Tablet S, Acer Iconia Tab A210, WEXLER.TAB 7t, Lenovo IdeaTab A2109, Toshiba AT10-A, Toshiba AT300 (Excite 10)[15]
Tegra 3 T30 1.4 GHz 1.5 GHz 520 MHz 32-bit single-channel 533 MHz LPDDR2-1066 (4.26 GB/sec) oder 750 MHz DDR3-L (6 GB/sec)[16] Q4 2011 Asus Eee Pad Transformer Prime,[17] IdeaTab K2 / LePad K2,[18] Acer Iconia Tab A510, Acer Iconia Tab A700, LG Optimus 4X HD, HTC One X, ZTE Era, ZTE PF 100, ZTE T98, Toshiba AT270, Asus VivoTab RT, Fuhu Inc. nabi 2 Tablet,[19] Tesla Model S, Kungfu K3,[20] Goophone I5, Olivetti Olipad 3,[21] Microsoft Surface RT[22], Lenovo IdeaPad Yoga 11,[23][24] Nvidia Cardhu developer tablet
Tegra 3 T33 1.6 GHz 1.7 GHz[13] 520 MHz 32-bit single-channel 800 MHz DDR3-1600 (6.4 GB/sec)[13] Q2 2012 Asus Transformer Pad Infinity (TF700T), Fujitsu Arrows X F-10D, Ouya, HTC One X+, Viewsonic VSD241 all-in-one smart display

Tegra-4-Serie (Codename Wayne)[Bearbeiten]

  • Prozessor: Quad-core ARM Cortex-A15 MPCore bis 1.9 GHz (plus Stromsparkern)[25]
  • 28-nm-Prozess von TSMC
  • Verbesserte GPU (72 Shader, 10-mal schneller als Tegra 2)
Modelname Max. Taktrate Befehlssatz CPU GPU Prozess Softmodem Produktion eingesetzt in
Tegra 4 1,9 GHz ARMv7 Quad-Core ARM Cortex-A15 72 Shader 28-nm-Prozess von TSMC Q2 2013 Nvidia Shield portable, Vizio 10" tablet, HP Slate 8 Pro, HP Slate 7 Extreme, Microsoft Surface 2, ZTE super phone
Tegra 4i (Grey) 2,3 GHz ARMv7 Quad-Core ARM Cortex-A9 60 Shader 28 nm LTE i500 (Icera) Q3 2013 Nvidia Phoenix

Tegra K1 (Codename Logan)[Bearbeiten]

  • Prozessor: 2,3 GHz getakteter Quad ARM Cortex-A15 MPCore R3 + max. 1 GHz getakteter ARM Cortex-A15 MPCore R3 low power companion core oder 2,5 GHz getakteter Dual-core Project Denver (ARMv8-kompatibler 64-bit-Core)[26]
  • verbesserte mit 900 MHz getaktete und auf einem SMX-Block basierende 192-Kern-GPU [26] mit neuer shared Architektur Kepler, diese GPGPU unterstützt CUDA[27] und OpenGL 4.4. Die GPU liefert eine Rechenleistung von 384 GFLOPS und soll ca. 1,5 mal energieeffizienter arbeiten (Rechenleistung pro Watt) als Apple A7 und Qualcomm Snapdragon-800. [26]
  • Fertigung bei Foundry TSMC in 28 nm-HPM-Prozess [26]
  • ca. 50x schneller als Tegra 2
  • erscheint Q2 2014 (Version mit ARM Cortex-A15 MPCore R3) bzw. 2015 (Project Denver).
  • spezielle Version für den Automobil-Markt unter der Bezeichnung Tegra-K1-VCM, die in Fahrerassistenz- und Infotainment-Systemen zum Einsatz kommen wird [26]

64-bit-CPU Denver[Bearbeiten]

Unter der Bezeichnung Denver entwickelte Nvidia die erste eigene ARM-CPU, einen 64-bit-ARMv8-kompatiblen Core, nachdem man zuvor ausschließlich von der Firma ARM lizenzierte CPUs eingesetzt hatte.[28] Eine Besonderheit ist, dass der Original-ARM-Code zur Laufzeit in einen proprietären Mikrocode umgewandelt wird, der schneller abgearbeitet werden kann.[28]. Laut einschlägigen Benchmark-Ergebnissen ist die Denver-CPU damit nicht nur deutlich schneller als der schnellste Original-Core der Firma ARM, der ARM Cortex-A57, sondern auch als Apples Eigenentwicklung Cyclone. Sogar mit Low-End-Versionen von Intel-x86-Prozessoren (Haswell) soll Denver mithalten können. [28]


Verwendung[Bearbeiten]

Der APX 2500 wurde am 12. Februar 2008 von Nvidia auf dem GSM World Congress in Barcelona offiziell vorgestellt. Der Prozessor wird seit 2009 in Mobiltelefone eingebaut. Der erste Medienplayer mit dem Chip war der Microsoft Zune HD, der durch die Hardwareplattform eine hohe Grafikleistung besitzt. So kann der Player 3D-Spiele und 720p-Videos wiedergeben.

Der Tegra 2 und 3 wird seit Ende 2010 in verschiedenen Produkten wie Smartphones, Tablet-PCs und Einplatinencomputern verbaut.

Embedded[Bearbeiten]

Für den Embedded-Markt existieren weiterhin Prozessor-Module von den Firmen:

  • Avionic Design Tamonten System[29], bestehend aus:
    • Evaluations-board incl. FPGA, Tamonten NG Eval-Carrier[30]
    • Tegra 2[31] oder Tegra 3[32] Prozessor-module mit Fokus auf IO-Unterstützung[33]
  • Toradex[34] (Fokus auf Kompatibilität)

Diese Module sind einzeln oder in Kombination mit Trägerboards sowohl für Einzelpersonen als auch Firmen erhältlich und erlauben es, eigene Produkte oder Projekte basierend auf den Tegra-Prozessoren zu realisieren. So findet der Tegra 3 z. B. in den neuen Radio-Navigations-Systemen im neuen Audi A3 und VW Golf VII Verwendung.

Linux Support[Bearbeiten]

Nvidia stellt proprietäre Treiber für den Tegra als Teil seines Linux-for-Tegra-Developmentkits[35] zur Verfügung. Nvidia und der Embedded-Partner Avionic Design arbeiten an Open-Source-Treibern, die in den Linux-Kernel eingehen sollen.[36][37]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. http://www.nvidia.de/object/tegra_250_de.html
  2. Toshiba AC100 Series (Version vom 5. Juli 2010 im Internet Archive)
  3. http://www.hardware-infos.com/berichte.php?bericht=60&seite=7
  4. NVIDIA Tegra APX Specifications. Abgerufen am 17. Februar 2011.
  5. NVIDIA: NVIDIA Tegra 2 Specifications. Januar 2010. Abgerufen am 8. Januar 2010.
  6. NVIDIA Tegra 2. Nvidia.com. Abgerufen am 10. Januar 2011.
  7. Nvidia Tegra 2 - Graphics Performance Update. AnandTech. 20. Dezember 2010. Abgerufen am 10. Januar 2011.
  8. OpenGL ES 2.0 benchmark: Adreno 205 vs SGX540 / HTC Desire HD vs Samsung Galaxy S. MobileTechWorld. 18. Dezember 2010. Abgerufen am 10. Januar 2011.
  9. Chipworks | Nvidia Tegra T20 Applikations Prozessor. Chipworks.secure.force.com. 1. Januar 1990. Abgerufen am 10. Januar 2011.
  10. http://www.golem.de/1111/87626.html
  11. Vier fürs Handy, Tegra 3 eröffnet den Quad-Core-Reigen für Handys und Tablets, C't 25 vom 25. Nov 2011, Seite 22
  12. http://www.nvidia.com/object/tegra-superchip.html
  13. a b c AnandTech - ASUS Transformer Pad Infinity (TF700T) Review
  14. Nexus 7 tablet hands-on. Engadget. Abgerufen am 27. Juni 2012.
  15. Toshiba Excite 10 Benchmark Test. YouTube. Abgerufen am 25. November 2012.
  16. Tegra 3 Multi-Core Super-Chip Processors
  17. Asus Eee Pad Transformer Prime (Nvidia Tegra 3 Processor; 10.1-inch display) Review. 30. Dezember 2011. Abgerufen am 15. Oktober 2013.
  18. LePad K2 performance test by GLBenchmark
  19. Fuhu Nabi 2 Review: A Quad-Core Android 4.0 Tablet Designed Just For Your Kids - And It's Surprisingly Awesome
  20. KungFu K3, yet another Quad-core Galaxy S III knock-off | GizmoChina
  21. Olivetti | Olipad 3
  22. Microsoft Announces New Surface Details
  23. Lenovo Introduces The IdeaPad Yoga 11 and 13, The First Tablet & Laptop Ultrabook Hybrid | TechCrunch
  24. Lenovo Launches IdeaPad Yoga 11, Yoga 13
  25. nvidia.com, Tegra 4
  26. a b c d e Frank Riemenschneider: NVIDIA enthüllt Tegra-K1-SoC auch für die Automobilindustrie. In: elektroniknet.de. 6. Januar 2014. Abgerufen am 8. Januar 2014.
  27. Ryan Smith: More Details On NVIDIA’s Kayla: A Dev Platform for CUDA on ARM. AnandTech. 19. März 2013. Abgerufen am 6. April 2013.
  28. a b c Frank Riemenschneider: Nvidias erste eigene CPU rasiert die Konkurrenz. In: elektroniknet.de. 20. August 2014. Abgerufen am 20. August 2014.
  29. Avionic Design Tamonten System - Website. Avionic Design. Abgerufen am 14. Oktober 2013.
  30. Avionic Design Tamonten Evaluations Board - Website. Avionic Design. Abgerufen am 14. Oktober 2013.
  31. Avionic Design Tamonten Tegra 2 Prozessor-modul - Website. Avionic Design. Abgerufen am 14. Oktober 2013.
  32. Avionic Design Tamonten Tegra 3 Prozessor-modul - Website. Avionic Design. Abgerufen am 14. Oktober 2013.
  33. Avionic Design Tegra 3 Tamonten NG Processor Module - Product Brief (PDF; 1,5 MB) Avionic Design. Abgerufen am 14. Oktober 2013.
  34. Colibri Computer Modules. Toradex. Abgerufen am 10. Januar 2011.
  35. Linux For Tegra bei developer.nvidia.com, abgerufen am 11. November 2012.
  36. Jon Mayo: [RFC 0/4] Add NVIDIA Tegra DRM support. dri-devel. 20. April 2012. Abgerufen am 21. August 2012.
  37. Larabel, Michael: A NVIDIA Tegra 2 DRM/KMS Driver Tips Up. Phoronix Media. 11. April 2012. Abgerufen am 21. August 2012.