NVIDIA Tegra K1处理器综述和性能体验[Google Nexus 9]
农步祥 于 2015.04.09 09:17:29 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.58/230
  • 从去2014年开始,我们一直坚持着一个观点:移动处理器的性能之争将很快走到尽头。但观点有些不够全面,对于CPU部分,在目前现有技术确实已经很难提升绝对性能,只好在耗电和温度控制上下功夫。但在图形单元上,无论是PC市场的领导者英特尔,还是移动市场主流的高通[Adreno]、Imagination Technologies[PowerVR]以及ARM[Mali]等几家企业在图形技术储备上,相比NVIDIA或AMD还有着非常巨大的差距——在更暴力更依赖绝对性能的几何图形运算上,两家专业显卡厂商确实更有心得。这点无论是市场的硬件产品、配套的周边应用生态上,都有着很好的体现,就算在手机市场没有产生直接的市场竞争,但技术差距客观存在,硬件图形运算性能就还有上升的进步空间。

    制造商=CANON;型号=CANON EOS 5D MARK II;镜头=EF24-105mm f/4L IS USM;版权=漏2013 Phoenix Productions, All Right Reserved;摄影师=Tim Tabke;焦距=75毫米;光圈=F22.0;测光模式=模式;感光度=ISO1250;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/125秒;曝光程序=手动模式;场景类型=标准;日期=2013.02.05 21:27:42

    2014年初,NVIDIA开始将Kepler[开普勒]桌面图形单元技术下放至移动处理器平台,也就是Tegra 4之后的新一代处理器产品Tegra K1,采用台积电28nm工艺。但NVIDIA由于基于ARMv8基础设计的全新处理器架构Denver核心研发节奏稍慢,使得Tegra K1分成了两个版本,即早期的4核心Cortex-A15版本,主频2.2GHz,以及2014下半年推出、用于Google Nexus 9上的双核Denver版本,主频2.5GHz,而图形单元性能完全一致,CUDA核心数量为192个,处理器封装面积较大,一颗SoC包含了LPDDR3内存和CPU本体,似乎并没有为手机等小型移动设备考虑。

  • 如果按照Kepler架构桌面显卡的等级划分,192CUDA核心已经是半个GT640的水平,但显然移动平台现在是远远无法达到这个性能和功耗水平的,因为最关键的纹理单元、光栅运算单元的数量要远低于PC平台,许多图形运算能力需要在更烧硬件的PC平台的DirectX游戏上才能发挥优势。Tegra K1的图形单元保留了Kepler架构的一些技术特性,例如支持OpenGL ES 3.0、OpenGL 4.4以及DirectX 11.2等等。

  • 手机和平板终端数量巨大,也是目前最主流的游戏平台,支持DirectX 11和OpenGL 4.4等先进的图形引擎类似Unity3D、Unreal 4等,使得移动游戏技术发展还有很大空间。更重要的是这些并不仅仅是为了在3D游戏中烧电池。无论是DirectX或者OpenGL,它们现在都是操作系统的图形核心,这不仅仅体现在微软的Windows 8以及Office 365上。Android的各类2D图形渲染,均通过OpenGL工作,本质上就是平面化的模型+贴图运算,而最终的图形展示,即使在非游戏的系统桌面和日常应用、网页浏览等操作,需要耗费大量的内存传输贴图,增加了处理器的负担。而Tegra K1的Kepler GPU是移动处理器图形单元中支持纹理贴图压缩类型和算法最为全面的一款。Kepler的纹理压缩性能,将大大减少内存带宽占用,对于提升日常应用的性能体验有很大帮助。从NVIDIA官方宣布的水准是减少40-70%的内存带宽消耗,并减少40%以上的能耗。这一依靠GPU特性才能实现的应用加速体验,NVIDIA称为LightSpeed技术。

    得益于GPU性能的进步,Tegra K1的ISP图形单元理论性能也非常出众,双引擎ISP最高支持一亿像素的感光器的摄像头,4096个模拟对焦点的运算,传输速率达到800mbps。遗憾的是由于Tegra K1为应用处理器,移动平台需要设备厂商自行设计周边芯片和电路,在智能手机厂商上市速度要求越来越高,成本压力越来越大的今天,手机厂商更加倾向于使用高通、联发科等在智能手机领域更加成熟的方案。所以我们恐怕将很难看到搭载Tegra处理器的新手机了。

    理论性能测试和游戏体验

    Google Nexus 9由HTC代工,处理器也是Denver核心的双核版Tegra K1,当然这不是我们手上第一款64位处理器的Android设备,台电X98配置的英特尔Atom Z3735也是64位处理器,当然Atom在Android平台下实际使用效果大家都知道。而Denver核心的性能表现又将如何?能否超过依靠风扇散热的神盾掌机Shiled?

  • 从理论测试结果来看,Denver核心的Tegra K1无论在CPU还是图形部分均有着强大的性能,在ARM处理器中,其单位主频运算性能效率仅次于苹果A7,但高达2.3GHz的主频使其单核性能远高于其它ARM移动处理器。虽然CPU多核性能与801不分上下,但较高的单核性能可以有效减少线程核心调度带来的延迟和影响,在许多应用中会更具有优势。在GFXBench 1080p分辨率测试中,只有Tegra K1能达到60帧,3DMark成绩自然也大幅度领先于其它ARM处理器平台。

    但目前Android游戏已经完全没办法体现Tegra K1的优势,绝大多数3D游戏不是限制了帧数就是锁定了分辨率,在常见的移动游戏那简陋的3D建模和贴图中肯定无法体现NVIDIA在发布会上展示的DEMO那种复杂和震撼的效果。而副作用就是Nexus 9的耗电速度非常快,不仅仅是3D游戏,在高速网络传输、数据传输等IO负载下,电量也消耗得很快,当然这未必是处理器本身的问题,和存储、操作系统也有关联。尽管Nexus 9的性能优异,就长时间使用来说,NVIDIA Shield的主动散热在性能上表现更加稳定。如果注重长时间待机,iPad仍是更好的选择。

    总结和展望

    Nexus 9的强大图形性能使其在应用体验上具有很明显的优势,但出人意料的是这优势并不是来自最耗电最耗运算的3D游戏娱乐,而是日常QQ、淘宝应用和网页浏览上,Tegra K1特有的LightSpeed纹理压缩技术,结合64位处理器和操作系统支持,应用流畅度改善非常明显,高通、联发科、三星目前的移动处理器反而在日常应用中完全不是NVIDIA的对手。由于操作系统、硬件等各种原因,同为Tegra K1处理器配置的小米的MiPad也达不到Nexus 9的效果。至少在Nexus 9上,Android操作系统第一次展现出了速度和价格成正比的趋势,但Nexus 9又很容易受到eMMC存储性能的影响,一旦后台任务过多,IO频繁,甚至一个简单的后台图片下载也会影响系统的操作流畅性。

    在同样制程工艺,更高的功耗代价下,Tegra K1在2014年取代Tegra 4成为了图形性能最强的ARM处理器,性能提升对于日常应用是否毫无意义?在先进的OpenGL特性支持下,Tegra K1在图形效率不高Android系统下同样有发挥的空间。当然并不只是NVIDIA看到了这一系统硬件优化途径,PowerVR 6、Mali T628也增加了Framebuffer下贴图压缩的机能,但在这方面的运算性能上恐怕远不如Kepler核心。但这种独特的硬件优势,在主流品牌的Android手机上恐怕将难以体验到。

  • 在2015年,NVIDIA将推广新一代处理器Tegra X1,由于Maxwell图形架构在PC能耗比的表现上非常成功,下放至移动平台技术意义显著。加上改进的20nm工艺,其它移动处理器厂商的性能差距将会拉大。虽然目前NVIDIA在车载终端等领域发展还算成功,高性能处理器在一定程度上促进了自动驾驶等汽车领域的技术发展。但智能手机才是现在最大的终端市场,在小米MI3以后,已经很久没有一款使用Tegra处理器的新品手机了,NV还应该发展成熟可靠的基带和类似高通QRD、联发科Turnkey的完善终端设计方案,让日常以手机为主的用户也能有机会感受高性能图形单元带来的优势体验。

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    硅基处理器这条路当然有优化空间,问题是多大? 还能走多远? 成本又得增加多少倍?
    你可以看看过去十年的处理器及GPU进化(特别这3年),性能增长是如何的止步在某一层次
    硅基制程在未来会进入单位数的nm级别, 28nm->20nm的成本增加超过1.5倍,20nm->14nm接近3倍, 而後续的制程,半导体曝光机厂商已经多次提过,单是研发成本已经超过现有方案十几倍,近上250亿,nikon以至少25年回本期来形容。再神一般的优化,也不就数十%的增长,相比当年每两年就1倍以上的性能暴增,硅基的进步空间已经极为有限。
    发表于2015.06.18 12:11:40
    63
    你可以找找看,他有蓝芽手制或支架可以变成像以前SHIELD的形式,更别提现在已经有了类似AIRPLAY的无线投射功能
    发表于2015.06.18 12:04:54
    62
    SHIELD PORTABLE再好,软件不更新了,硬件也不卖了。实际上SP的风扇噪音可以忽略不计,如果平板产品稍微有个静音风扇也不是坏事。以前还有网站戏谑以后的手持设备越来越热是不是要上热管了。。比如现在的的高通810。。。。。。

    只要不是严重降低续航噪音不大的,主动散热又如何
    发表于2015.04.21 22:01:09
    61
    赶紧出吧,新的出来9xx就可以降价了,到时候买一个
    发表于2015.04.18 08:01:09
    60
    03
    发表于2015.04.15 18:50:15
    59
    基带是软肋
    发表于2015.04.15 00:21:26
    58
    202.170.131.***
    202.170.131.***
    发表于2015.04.14 08:45:34
    57
    222.090.091.***
    222.090.091.***
    发表于2015.04.13 22:43:15
    56
    116.021.176.***
    116.021.176.***
    发表于2015.04.13 13:14:20
    55
    03
    发表于2015.04.11 14:33:01
    53
    03
    52
    061.143.***.***
    061.143.***.***
    那电池的小身板经得住多久
    发表于2015.04.11 10:49:18
    51
    111.197.085.***
    111.197.085.***
    发表于2015.04.10 15:50:41
    50
    106.187.055.***
    106.187.055.***
    发表于2015.04.10 11:50:44
    49
    03
    Nvidia移动领域性能重来不是问题,我估计功耗也不是,当年图睿不一样有不少人用还有专用游戏。这几年移动领域情况不妙应该和它们没基带有关,其实可以和英特尔合作。另外如果能说服苹果采用它们的GPU就好办了。
    此帖使用iPhone提交
    发表于2015.04.10 03:49:29
    48
    115.049.***.***
    115.049.***.***
    姿势贴感谢
    此帖使用iPad提交
    发表于2015.04.09 22:46:11
    47
    117.026.173.***
    117.026.173.***
    发表于2015.04.09 22:31:41
    46
    03
    VR、AR或者哪怕仅仅是高分辨率,现在有哪个SoC敢拍着胸脯说做得很好?
    高端不上进,你就永远别想用上优秀的低端产品。
    发表于2015.04.09 22:20:58
    45
    001.082.226.***
    001.082.226.***
    发表于2015.04.09 22:14:39
    44
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