NVIDIA Tegra

NVIDIA Tegra

NVIDIA Tegra(中国官方中文名称“图睿”),是由NVIDIA开发的系统单芯片系列产品,2008年6月1日正式发表,替代之前的GoForce系列。主要用于手持式设备。Tegra可搭配NVIDIA专为智能手机及平板电脑开发的NVIDIA Icera系列芯片组。Tegra的主要竞争对手是高通和德州仪器的对应产品。

每个 Tegra 内建ARM架构的处理器核心、基于GeForce的图形处理器、音效处理器、北桥芯片、南桥芯片和记忆体控制器置入一个单一的软件包[1]。由于并非是x86指令集,所以不能运行Windows操作系统[2],但ARM架构的耗电率则较低,可选择运行Windows Mobile操作系统,或者Android操作系统[3]。nVIDIA原本将此芯片定位用于行动联网设备或者智能手机,但现在也试点用在自动驾驶汽车和游戏机上。

在第一代Tegra产品发布的时候,由于NVIDIA的经验不足,只能够专注于一种操作系统。所以,NVIDIA选择与微软合作。例如Zune HD就利用了Tegra芯片。之后,NVIDIA不再专注于一种平台。所以,第二代的Tegra已经可以支持Android。一般认为Google可以借助NVIDIA Tegra芯片的性能,来提高Android产品的质量,使之可与苹果公司的产品相竞争。浏览器方面,NVIDIA与Opera合作[4],加快网页的加载速度,更提供动画效果[5]。

瑞士Toradex公司的Colibri Tegra T2计算机模块

目录

1 产品介绍

1.1 Tegra APX系列

1.2 Tegra 600系列

1.3 Tegra 2系列

1.4 Tegra 3系列

1.5 Tegra 4系列

1.6 Tegra K1系列

1.7 Tegra X1系列

1.8 Tegra X2 系列

1.9 Xavier 系列

2 参考条目

3 参考链接

4 外部链接

产品介绍

Tegra APX系列

2008年2月11日,NVIDIA发布了用于智能手机与PDA平台的APX 2500应用处理器[6]。该处理器集成了一个ARM处理器和一个显示核心。这款处理器是由nVIDIA和微软联合研制,应用于使用Windows Mobile的电话中,提高Windows Mobile平台的多媒体处理能力。随后在2008年6月1日,NVIDIA正式发布了Tegra 600系列产品,APX 2500亦更名为Tegra APX 2500[2]。集成的显示核心是基于GeForce 6,但加入对CUDA和双精度浮点运算的支持。[7]

芯片的制程是65奈米,核心频率750 MHz,并集成256KB的L2缓存。芯片亦内建GeForce核心,支持OpenGL ES 2.0和Direct3D Mobile标准。APX 2500属于ARM11 MPCore架构,其低耗电设计,使手提电话可以长时间播放音乐或高清视频。此外,它支持720p的MPEG-4与H.264/MPEG-4 AVC的解码。输出方面,它支持HDMI 1.2和双显示输出。

在西班牙巴塞罗那举行的3GSM移动世界大会中,NVIDIA的APX 2500原型机可以执行《雷神之锤III竞技场》,并示范性地播放了《满城尽带黄金甲》高清版。[8]

Tegra APX 2600与Tegra APX 2500的差异是前者强化了NAND快闪记忆体支持。

Tegra 600系列

2008年6月1日,NVIDIA正式发布了Tegra品牌,设有Tegra 600和Tegra 650两款型号,集成ARM11 MP Core、影音处理器,Tegra 600支持720p H.264和VC-1视频解码,Tegra 650更支持1080p视频解码。

Tegra 2系列

nvidia Tegra 2 T20

2010年1月7日发表,它是Tegra的第二代芯片,首款产品Tegra 250,采用台积电的40nm制程制造,集成8个不同功用的处理器[9]。其中两个是ARM Cortex A9核心,运作频率是1GHz。另外有一个ARM7处理器,一个音频处理器(Audio Processor),一个影像处理器(Image Processor),一个高清视频解码处理器(HD Video Decode Processor),一个高清视频编码处理器(HD Vide Encode Processor),一个图形处理器(2D/3D Graphics Processor)。由于NVIDIA在2007年收购了PortalPlayer公司,从而获取音频处理器技术。

当中的视频编码器可以支持1080p分辨率的H.264格式视频,上一代的Tegra只支持到720p。视频解码器方面,同样支持1080p分辨率的H.264格式视频。当Tegra 2芯片进行影像解码的时候,最高可以播放顺畅的1080p视频,且电源功耗小于400mW[10]。图像处理器方面,芯片支持200万像素摄像头。而图像处理器支持OpenGL ES 2.0,与上一代相同。但是频率和频宽的提升,可以使性能有2-3倍的增长。

Tegra 2芯片可用于制造智能手机、平板电脑、电子书。奥迪汽车(Audi)已宣布将在2012年推出的车款使用Tegra的车载娱乐及导航系统,福斯汽车集团(Volkswagen AG)旗下的数个汽车品牌也将会选用相同的系统[11]。

新的Cortex A9核心采用乱序执行,而Intel Atom则是采用依序执行。

由于Tegra 2芯片并不支持Neon指令集,使得其多媒体性能存在一些问题,如不能流畅播放High Profile的1080P H264视频。[12]

Tegra 3系列

2011年11月9日发表,CPU核心采用4+1结构,即四颗核心加第五颗省电核心,支持OpenGL游戏的3D Vision显示,通过NVIDIA DirectTouch技术分担部分触控处理作业,藉以改善触控反应,并减少耗电量。HDMI支持1.4a版本。

Tegra 4系列

Tegra 4 内部搭载 72 个 NVIDIA GeForce GPU 核心 - 等同于 Tegra 3 GPU 运算动力的 6 倍 - 因此提供更逼真的游戏经验与更高清晰度的显示画面。 Tegra 4 内部采用 ARM 最先进 CPU 核心 Cortex-A15 ,打造出第一款四核心架构的处理器,加快 2.6 倍的网页浏览速度以及为各种应用程序提供突破性的性能。

Tegra 4 还能透过一款选配芯片组支持全球通用的 4G LTE 语音与数据传输技术,亦即第 5 代 NVIDIA Icera i500 处理器。 i500 不仅效率更高,而且尺寸仅有传统数据机芯片的 40% ,处理能力更是前一代组件的 4 倍。

Tegra K1系列

Tegra K1 提供版本第一种版本采用 32 比特基于 ARM Cortex A15 的四核心加第五颗基于 ARM Cortex A9 的省电核心,而第二种版本则采用 NVIDIA 自行设计的的64 比特双核心 Super Core CPU 。这款 CPU 以 ARMv8 架构为基础,可提供非常高的单执行绪和多执行绪性能,并将GPU架构从 Tegra 2、Tegra 3及Tegra 4的GeForce(G70)架构提升至 Mobile Kepler 架构,Tegra 5 与现阶段主推的 GeForce Titan GPU 架构相同,因此也完整支持 OpenGL 4.4、Open GL ES 3.0、DirectX 11、Tesellation 与 CUDA 5.0。根据 Nvidia 的测试,Mobile Kepler 的图形处理能力将是 iPad 4 的四倍,也比 PS3 强。第一台用在移动设备上的是2014/5/15由小米公司推出的小米平板,安兔兔跑分可达140000分(v7.2.0)。使用64位双CPU核心和192核GPU Tegra K1的Nexus 9跑分更超过55000(v5.2.0)分。

Tegra X1系列

NVIDIA的Tegra X1(代号Erista)有四个ARM的Cortex-A57内核和四个ARM的Cortex-A53内核的big.LITTLE配置,以及一个麦克斯韦为基础的图形处理核心,GPGPU的支持。

X1除了在英伟达自家的Nvidia Shield电视盒上使用以外,也被谷歌应用在其自家的平板电脑Pixel C上。而日本游戏公司任天堂的游戏主机任天堂Switch和任天堂Switch Lite上也使用了定制化的X1。

CPU:ARMv8 的ARM Cortex-A57四核+ ARM的Cortex-A53四核(64位)

GPU:麦克斯韦(Maxwell架构,跟GeForce 700系咧使用同一个架构)为主的256核GPU

MPEG-4 HEVC和VP9编码/解码支持

台积电20奈米制程(T210),台积电16纳米制程(T214)

功耗小于10瓦

型号

CPU

GPU

内存

采用

处理器

核心

频率 (GHz)

微架构

核心配置n1

频率 (MHz)

GFLOPS

类型

容量

总线宽度 (bits)

带宽 (GB/s)

Availability

T210

ARM Cortex-A57 + ARM Cortex-A53

4 + 4

A57: 1.9 GHz A53: 1.3 GHz

GM20B(Maxwell微架构)

256:16:16

1000

512 (FP32) / 1024 (FP16)

LPDDR4

3 GB

64-bit

25.6

Q2 2015

NX-SoC (T210)[13][14]

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

携带模式: 307.2 - 384

携带模式: 157 - 196 (FP32) / 314 - 392 (FP16)

NX-SOC (T214)

A57: 1.9 GHz A53: 1.3 GHz

1267

649 (FP32) / 1298 (FP16)

LPDDR4x

8GB

Q2 2019

Tegra X2 系列

Nvidia 的 Tegra X2[15](代号Parker)采用了 Nvidia 定制的 ARMv8 兼容核心 Denver 2 和代号为 Pascal 的图像处理核心,有 GPGPU 支持。[16]X2 使用台积电16纳米 FinFET+ 制程制造。[17][18][19]

CPU: Nvidia Denver2 ARMv8(64-bit)双核 + ARMv8 ARM Cortex-A57 四核(64-bit)

RAM: 最高 16GB LPDDR4

GPU: Pascal 构架, 256 CUDA 核心

TSMC: 16 纳米 FinFET 制程

TDP: 7.5-15W[20]

型号

CPU

GPU

内存

处理器

核心

频率

微架构

核心配置n11

频率

GFLOPS(FP32)

GFLOPS(FP16)

类型

容量

总线宽度

带宽

发布日期

T186

Denver2 +Cortex-A57

2 + 4

Denver2: 1.4–2.0 GHzA57: 1.2–2.0 GHz

GP10B (Pascal)[21]

256:?:?

854–1465 MHz

437–750

874–1500

LPDDR4

8 GB

128 bit

58.4 GB/s

未发布

Xavier 系列

目前最新的Tegra SoC,Xavier,以漫画人物X教授的名字命名,在2016年9月28日宣布,2019年3月发布。它包含70亿个晶体管和8个自定义ARMv8内核,一个带有512个CUDA内核的Volta GPU,一个名为DLA(深度学习加速器)的开源TPU(张量处理单元)它能够编码和解码8K超高清(7680×4320)。用户可根据需要配置10W,15W和30W TDP的三种工作模式,芯片尺寸为100x87 mm 2。Nvidia证实,制造工艺为台积电的12nm FinFET,和RTX20系列一样。

CPU:Nvidia定制Carmel ARMv8(64位),8核心10线程

GPU:基于Volta的512个CUDA核心,具有1.3 TFLOPS

TSMC 12 nm FinFET工艺

20 TOPS DL和160 SPECint @ 20 W; 30 TOPS DL @ 30 W (TOPS DL =深度学习Tera-Ops)

20 TOPS DL通过基于GPU的张量核心

10 TOPS DL(INT8)通过DLA单元实现5 TFLOPS(FP16)

1.6 PVA单元中的TOPS(可编程视觉加速器,用于StereoDisparity / OpticalFlow / ImageProcessing)

ISP单元中的1.5 GPix / s(图像信号处理器,具有原生全范围HDR和磁贴处理支持)

用于1.2 GPix/s编码和1.8 GPix/s解码的视频处理器包括8k视频支持

型号

CPU

GPU

记忆体

处理器

核心

频率

微架构

核心配置

频率

GFLOPS

类型

容量

总线宽度

带宽

发布日期

T194

Carmel

8

GV10B?(Volta)

512:?:?

1270 MHz

1300

LPDDR4

256-bit

137 GB/s

Q3(?) 2018

参考条目

Tegra规格列表

Project Denver

NVIDIA ION

参考链接

↑ NVIDIA Tegra处理器細节公布. [2008-09-13].

↑ 2.0 2.1 NVIDIA发布Tegra移动处理器 迈进CPU市场. [2008-08-05].

↑ 黄仁勋:Tegra平台Android系统手机年内出炉. [2010-05-23].

↑ NVIDIA Tegra平台携手Opera浏览器. [2008-09-22].

↑ NVIDIA Tegra MID原型预览. [2008-09-22].

↑ 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].

↑ NVIDIA Tegra处理器基于GeForce 6. [2008-09-12].

↑ NVIDIA APX手机处理器运行《Quake 3》. [2008-02-22].

↑ CPU全面升级 NVIDIA新Tegra2平台解析. [2010-01-13].

↑ Whitepaper NVIDIA® Tegra™ Multi-processor Architecture (PDF). [2010-10-05].

↑ 英伟达发表Tegra. 工商时报. 2010-01-11 [2010-01-11].

↑ NVIDIA的新野望 Tegra 2移动处理器全解析. [2011-04-25].

↑ techinsights.com. Nintendo Switch Teardown. www.techinsights.com. [2017-03-15].

↑ Walton, Mark. Nintendo Switch uses Nvidia Tegra X1 SoC, clock speeds outed. Ars Technica. 2016-12-20 [2017-04-03].

↑ DATA SHEET - NVIDIA Jetson TX2 System-on-Module (PDF).

↑ https://developer.nvidia.com/embedded/dlc/jetson-tx2-module-data-sheet

↑ NVIDIA Discloses Next-Generation Tegra SoC; Parker Inbound?. Anandtech.com. 2016-01-05 [2016-07-10].

↑ 存档副本. [2018-02-08].

↑ Ho, Joshua. Hot Chips 2016: NVIDIA Discloses Tegra Parker Details. Anandtech. 2016-08-25 [2016-08-25].

↑ NVIDIA Announces Jetson TX2: Parker Comes To NVIDIA’s Embedded System Kit , March 7, 2017

↑ NVIDIA Rolls Out Tegra X2 GPU Support In Nouveau by Michael Larabel at phoronix.com on March 29, 2017

外部链接

NVIDIA Tegra主页

英伟达图睿主页(简体中文)

NVIDIA Tegra主页(繁体中文)

NVIDIA Tegra开发者专区

查论编英伟达

固定图形管线早期产品

NV1

NV2

RIVA系列

128

TNT

TNT2 / Vanta

GeForce系列

GeForce 256

2系列

3系列

4系列

FX/PCX/5系列

6系列

7系列

统一渲染架构GeForce系列

8系列

9系列

100系列

200系列

300系列

400系列

500系列

600系列

700系列

800系列

900系列

10系列

16系列

20系列

30系列

40系列

微架构

特斯拉

费米

开普勒

麦斯维尔

帕斯卡

伏打

图灵

安培

中央处理器

Denver系列

主板芯片组

nForce系列

初代

2

3

4/400(包括MCP51 / 61)

500

600(包括MCP68/73)

700(包括MCP78/79/7A)

800

900

Professional 2000

Professional 3000

工作站高性能计算

Quadro系列

2

DCC

4

FX

CX

VX

NVS

Plex

Quadro G-Sync

SDI

Tesla系列

遊戲機

NV2A (Xbox)

RSX (PlayStation 3)

Tegra NX-SoC (Nintendo Switch)

Shield Portable

Shield Tablet

Shield Android TV

GeForce Now(前称GeForce GRID)

多媒体集成平台系统芯片

GoForce系列

ION系列

Tegra系列

桥接芯片

HSI

BR02

BR03

BR04

NF200

多媒体加速

PureVideo(视频解码)

NVENC(视频编码)

图形处理技术相关

Surround

3D Vision / 3D Surround

ActiveArmor

G-Sync

SLI

HybridPower

TurboCache

Optimus

DLSS(深度学习超级采样)

芯片组相关技术

FirstPacket

DualNet

MediaShield

LinkBoost

PowerMizer

SmartDimmer

SoundStorm

其它硬件技术及标准

MXM

EPP

ESA

NVLink

驱动程序和软件

ForceWare(GPU驱动程序)

Verde(移动设备GPU驱动程序)

GameWorks

PhysX

OptiX

VDPAU

nView

nTune

System Utility

Gelato

Cg

CUDA

并购企业

3dfx Interactive

Ageia

Exluna

Hybrid Graphics

Icera

iReady

MediaQ

Mental Images

Pace Soft Silicon

PortalPlayer

RayScale

Stexar

ULi

关键人物

Jen-Hsun Huang(黄仁勋)

Chris Malachowsky(克里斯·马拉科夫斯基)

Curtis Priem(克蒂斯·普里姆)

David Kirk(大卫·柯克)

David Rosenthal(大卫·罗森塔尔)

Marvin Burkett(马文·伯克特)

Bill Dally(比尔·戴利)

Ranga Jayaraman(兰格·贾亚拉曼)

Joseph Greco(约瑟夫·葛雷柯)

Jeff Fisher(杰夫·费舍尔)

Jonah Alben(约拿·阿尔本)

Brian Kelleher(布莱恩·凯勒赫尔)

Philip Carmack(菲利普·卡马克)

Dwight Diercks(德怀特·狄耶克斯)

Frank Fox(弗兰克·富克斯)

Gary Tarolli(盖瑞·塔罗利)

查论编系统单片机品牌

德州仪器OMAP

联发科MTK

迈威尔科技PXA

飞思卡尔i.MX

瑞萨电子SH-Mobile

ST-EricssonNovaThor

华为麒麟

英伟达图睿

高通骁龙

三星电子Exynos

苹果公司Ax

英特尔凌动

查论编ARM芯片

ARM架构

ARM处理器内核列表

应用处理器(32-bit)Cortex-A5

炬力 ATM702x

晶晨 M805/S805

Atmel SAMA5D3

InfoTM iMAPx820, iMAPx15

高通 骁龙 Snapdragon 200

Telechips TCC892x

Cortex-A7

全志 A2x, A3x, A83T, H3, H8

博通 VideoCore BCM2836, BCM23550

飞思卡尔 QorIQ LS10xx

联芯 LC1813, LC1913

Marvell Armada PXA1920

联发科 MT65xx

高通骁龙 Snapdragon 200, 高通骁龙 Snapdragon 400

海思 Hi3516系列

瑞芯微电子 RV11xx

Cortex-A8

全志 A1x

苹果 A4

飞思卡尔 i.MX5x

瑞芯微电子 RK291x

三星 Exynos 3110, S5PC110, S5PV210

Texas Instruments OMAP 3

ZiiLABS ZMS-08

Cortex-A9

炬力 ATM702x, ATM703x

Altera Cyclone V, Arria V/10

晶晨 AML8726, MX, M6x, M801, M802/S802, S812, T866

苹果 A5, A5X

博通 VideoCore BCM21xxx, BCM28xxx

飞思卡尔 i.MX6x

海思 K3V2

InfoTM iMAPx912

联芯科技 LC1810, LC1811

联发科 MT65xx

英伟达 Tegra, 2, 3, 4i

新岸线 NuSmart 2816M, NS115, NS115M

瑞萨科技 EMMA EV2, R-Car H1, RZ/A

瑞芯微电子 RK292x, RK30xx, RK31xx

三星 Exynos 4

爱立信 NovaThor

Telechips TCC8803

德州仪器 OMAP 4

VIA 威信科电 WonderMedia WM88x0, 89x0

Xilinx Zynq-7000

ZiiLABS ZMS-20, ZMS-40

Cortex-A15

海思 K3V3

联发科 MT6599

英伟达 Tegra 4

三星 Exynos 5

德州仪器 OMAP 5

全志科技 A80

瑞萨科技 R-Car H2

Cortex-A17

联发科 MT6595

瑞芯微电子 RK3288

ARMv7-A兼容

苹果 A6, A6X

博通 Brahma-B15

Marvell P4J

高通 Snapdragon S1/S2/S3 (Scorpion)

高通 Snapdragon S4 Plus/S4 Pro (Krait)

高通 Snapdragon 600/800 (Krait 300/Krait 400)

应用处理器(64-bit)Cortex-A53

炬力 S900

全志 A64, H64

Altera Stratix 10

晶晨 S905

EZchip TILE-Mx100

Marvell Armada PXA1928, Mobile PXA1908/PXA1936

联发科 MT673x, MT675x, MT6795, MT8732, MT8752, Helio X10

高通 骁龙 410

瑞芯微电子 RK3368

Xilinx ZynqMP

Mi Surge S1

海思 Hi3519AV100

Cortex-A55

三星 Exynos 9 Series 98xx

紫光展锐 SC9863A

Cortex-A57

AMD Opteron A1100

飞思卡尔 QorIQ LS20xx

英伟达 Tegra X1

高通 骁龙 808, 810

三星 Exynos 7

Cortex-A72

联发科 曦力 Helio X20

高通 骁龙 650、652

Cortex-A73

海思 Kirin 960, Kirin 970

联发科 Helio X30

晶晨半导体 S922X

Cortex-A75

高通 Snapdragon 71x、Snapdragon 845及850

三星 Exynos 9820

Cortex-A76

海思 Kirin 980

高通 Snapdragon 855 and 8cx、Snapdragon 675、Snapdragon 730及730G

联发科 Helio G90、天玑800

Cortex-A77

联发科 天玑1000

高通 骁龙865、865+及870

海思 Kirin 9000及9000E

Cortex-A78

高通 骁龙888、888+

三星 Exynos 1080及2100

联发科 天玑1100及1200

Cortex-X1

高通 骁龙888

三星 Exynos 2100

Cortex-A710

联发科 天玑9000

Cortex-X2

联发科 天玑9000

ARMv8-A兼容

Apple A7, A8, A8X, A9, A9X, A10, A10X, A11, A12, A12X,A12Z,A13,A14

Apple M1

Applied Micro X-Gene

三星 Mongoose

Cavium ThunderX CN87xx, CN88xx

英伟达 Tegra K1 (Project Denver)

高通 骁龙Kryo

实时微控制器Cortex-R4F

德州仪器RM4, TMS570

Cortex-R5F

Scaleo OLEA

微控制器Cortex-M0

Energy Micro EFM32 Zero

NXP LPC1100, LPC1200

意法半导体 STM32 F0

Cortex-M0+

飞思卡尔 Kinetis L

NXP LPC800

Cortex-M1

Actel FPGAs

Altera FPGAs

Xilinx FPGAs

Cortex-M3

Actel SmartFusion, SmartFusion 2

Atmel AT91SAM3

Cypress PSoC 5

Energy Micro EFM32 Tiny, Gecko, Leopard, Giant

富士通 FM3

NXP LPC1300, LPC1700, LPC1800

Silicon Labs Precision32

意法半导体 STM32 F1, F2, L1, W

德州仪器 F28, LM3, TMS470, OMAP 4

东芝 TX03

Cortex-M4

Atmel AT91SAM4

飞思卡尔 Kinetis K

德州仪器 OMAP 5

Cortex-M4F

Energy Micro EFM32 Wonder

飞思卡尔 Kinetis K

英飞凌 XMC4000

NXP LPC4000, LPC4300

意法半导体 STM32 F3, F4

德州仪器 LM4F

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