PROCESSADORES NVIDIA TEGRA

PROCESSADORES NVIDIA TEGRA

1 INTRODUÇÃO Os Processadores Nvidia Tegra são processadores criados com foco em sistemas embarcados (sistemas computacionais utilizados em funções pré-determinadas) para tablets, smartphones, phablets criados pela empresa Nvidia, famosa pela criação de hardwares gráficos como a Geforce e Tesla utilizado bastante em supercomputadores. O Tegra começou a ser desenvolvido em 12 de Fevereiro de 2008 com o codinome de Tegra APX 2500 e mais algumas outras versões, mas os que foram para o mercado foram eles, o Tegra 2, Tegra 3, Tegra 4 e o Tegra K1. O foco principal do Tegra é o baixo consumo de energia. A intenção da Nvidia é de fazer um processador que sirva para todo tipo de tarefa, como aumentar a duração da bateria, desempenho de games, pois com seus quatro núcleos foi possível economizar mais energia e aumentar o desempenho do que as versões anteriores de dois núcleos apenas.

2 ARQUITETURA NVIDIA TEGRA O processador Tegra é constituído por CPU, GPU, northbridge, southbridge, que por sua vez o processador é baseado na arquitetura ARM. O Tegra suporta vários sistemas operacionais como Android, Windows Phone, e até em outros sistemas computacionais como em carros, sendo a primeira fabricante de carro a empresa Audi a implementar o Tegra em toda sua linha de automóveis. A partir do Tegra 3 ele se tornou quad-core, ou seja, com 4 núcleos de CPU, sendo o Tegra 2 com dois núcleos. Uma curiosidade é que o Tegra 3, Tegra 4 e Tegra k1, tem um quinto núcleo emulado que é para economizar energia do sistema. E todos tem GPU de vários núcleos, sendo o Tegra K1 com 192 núcleos que utilizam tecnologia ULP (Ultra Low Power), que como a tradução já diz baixo consumo de energia. O ULP para Android recebe o nome de ULP Geforce e para Windows 8 é chamado de ULP Nvidia.

2.1 Arquitetura ARM

A arquitetura ARM é uma arquitetura criada para sistemas embarcados, aplicativos e SecurCore, que foi desenvolvida pela Arcon Computers de Cambridge na Inglaterra em

3

1983. A arquitetura ARM é bem parecida com a arquitetura RISC, utilizando instruções de 32 bits, arquitetura load-store (as instruções nessa arquitetura só processam dados que estiverem registradores) e instruções multiciclo (Os passos de execução nesse tipo de instrução é gasto um período de clock). A arquitetura ARM possui 16 registradores de uso geral, instruções de três endereços, baixo consumo de energia, tamanho de núcleo reduzido.

3 TEGRA 2 A primeira investida de impacto da Nvidia com processadores embarcados foi o Tegra 2, sucessor do Tegra que usava processadores ARM11. O Tegra 2 utiliza dois processadores ARM Cortex-X9 e seu processamento gráfico chega a ser duas vezes mais rápido que suas concorrentes. O Cortex-A9, utiliza um pipeline mais curto de apenas 8 estágios, enquanto o seu antecessor utilizava 13 estágios, que é benéfico em redução de consumo de energia. Nesse processador também é utilizado a arquitetura out-of-order que trabalho com duas instruções por ciclos, e para melhor aproveitamento, as instruções podem ser mudadas de posição para melhor uso dos dois núcleos. Para aumentar o desempenho do Tegra 2 foi adicionado um buffer que ordena as instruções e 16 novos registradores. O Tegra 2 é equipado com GPU Geforce ULP que tem 8 núcleos shader conhecidos também como shader cores, sendo 4 para pixels e 4 para shaders. Abaixo na tabela 1 temos uma visão melhor das especificações do Tegra 2.

Especificações do Tegra 2 Processador CPU Dual-Core ARM Cortex-A9 Frequência máxima Até 1,2 GHz Cache L2 1 MB Cache L1 (32 KB / 32 KB) por núcleo Memória Frequência Até DDR2-760 Até LPDDR2-733 Tamanho da memória Até 1 GB GPU Arquitetura Geforce ULP

4

Performance 3D relativa ao Tegra 2 1x Núcleos 8 Figura 1 – Especificações do Tegra 2

4 TEGRA 3

Como seu antecessor o Tegra 3 utiliza processador ARM Cortex A9 só que o Tegra 3 se tornou um quad-core operando a 100 MHz a mais que o Tegra 2, mas também o mesmo tem uma CPU para cálculos gerais. Mas como grande avanço, o Tegra 3 tem como principal novidade o gasto de energia, sendo possível ver um vídeo de 12 horas sem parar em um smartphone, sendo que o Tegra 3 gasta até 61% menos energia que seu antecessor. Na figura 2 vemos que o CPU do Tegra 3 teve um aumento de 2 núcleos, sendo um quinto, um núcleo economizador de energia que para tarefas básicas como atualização de plano de fundo, música, o processador e o Sistema Operacional tiram proveitos automaticamente utilizando esse quinto núcleo, aumentando processamento para outras aplicações de mais importância e aumentando a economia de energia. O Tegra 3 também tem um controle lógico que consegue desligar os núcleos do processador para ter uma economia de energia maior. E quando vai ser usado apenas um núcleo, o processador ganha 100 MHz de processamento para aumentar mais ainda seu desempenho. A frequência e tipo de memórias também mudaram junto com a quantidade de memória que pode ser usada, passando de 1 GB para 2 GB. O processamento gráfico do Tegra 3 ainda é utilizado a Geforce ULP, sendo que para Windows Phone é utilizado o Nvidia ULP, sendo que em vez de 8 núcleos o Tegra 3 tem 12 núcleos sendo 6 para pixels shaders e 6 para shaders.

Especificação do Tegra 3 Processador CPU Quad-Core, com quinto núcleo economizador de energia Frequência máxima Até 1,7 GHz de núcleo único / 1,6 GHz em quad-core Cache L2 1 MB Cache L1 (32 KB / 32 KB) por núcleo Memória

5

Frequência DDR3-L 1500 LPDDR2-1066 Tamanho da memória Até 2 GB GPU Arquitetura Geforce ULP Performance 3D relativa ao Tegra 2 Até 3x Núcleos 12 Figura 2 – Especificações do Tegra 3

5 FAMILIA TEGRA 4

O Tegra 4 chega como o processador móvel mais rápido do mundo. Como na figura 3, vemos que comparado ao antecessor Tegra 3, em questão de GPU's teve um aumento de 60 núcleos, ou seja, cinco vezes mais que seu antecessor. O Tegra 4 também tem 4 núcleos de processador sendo arquitetura ARM Cortex-A57 de 1,9 GHz, sendo chamado pela própria ARM de o melhor processador já feito pela empresa. O Tegra 4 também possui um quinto núcleo para tarefas básicas do sistema. O Tegra 4 foi lançado com dois modelos diferentes, sendo chamado de família Tegra 4, sendo o Tegra 4 e Tegra 4i. No Tegra 4i o processamento é maior sendo utilizado o ARM Cortex-A9 r4 e no Tegra 4 o ARM Cortex-A15, mas no Tegra 4 a GPU e a memória são mais potentes. No Tegra 4, temos já implantado a tecnologia nova dos monitores que é o 4K para quando