В феврале 2011 года NVIDIA впервые представила Kal-El, первую 4-ядерную систему на чипе для планшетов и смартфонов. Затем и другие игроки рынка сообщили о планах по выпуску 4-ядерных систем на чипе с архитектурой ARM. Увеличение числа ядер позволяет добиваться более высокой производительности на 1 Вт по сравнению с повышением частоты.
Однако, как оказалось, NVIDIA внедрила в Kal-El собственную патентованную технологию Variable Symmetric Multiprocessing (переменные симметрические многоядерные вычисления, vSMP). Ранее компания публично не рассказывала об этом мощном козыре своих будущих 4-ядерных мобильных чипов.
Оказывается, хотя Kal-El будет вести себя как 4-ядерный процессор, физически он имеет 5 ядер с архитектурой Cortex-A9. Ядро номер 5 является мощным средством, которое позволит добиться как недостижимой для конкурентов энергоэффективности при максимальной рабочей частоте, так и низкого энергопотребления в простых задачах.
Что же это за волшебное ядро и какова его задача? NVIDIA называет его ядром-спутником (companion сore). Дело в том, что это ядро создано с помощью техпроцесса LP, оптимизированного для минимального энергопотребления при невысокой тактовой частоте (до 500 МГц). Остальные 4 ядра системы на чипе произведены на техпроцессе G, оптимизированном для работы на высокой тактовой частоте.
Недостатком LP-техпроцесса является то, что произведённые на нём ядра очень энергоэффективны при работе на низкой тактовой частоте (из-за малых токов утечки), но на высокой частоте потребляют гораздо больше энергии, чем ядра, созданные с помощью G-техпроцесса. Напротив, ядра, произведённые с помощью G-техпроцесса, хорошо себя показывают на высокой частоте, но на низкой не отличаются высокой энергоэффективностью.
Чтобы добиться максимума от обоих подходов, инженеры NVIDIA и прибегли к использованию 5-ядерной архитектуры. При этом ядро-спутник абсолютно прозрачно для ОС и программ, в отличие от современных архитектур с энергоэффективными упрощёнными ядрами. То есть, любая программа, не зная сама об этом, автоматически использует преимущества новой архитектуры. Такая стратегия позволяет существенно уменьшить усилия разработчиков по оптимизации ПО.
В результате ядро-спутник работает тогда, когда смартфон находится в режиме активного ожидания или когда на нём исполняются самые простые задачи. Как только система решает, что требуется более высокая производительность, она переключается на первое обычное ядро и повышает частоту, а при ещё более сложных задачах включает два или даже 4 обычных ядра. Здесь стоит отметить, что переключение происходит почти мгновенно (около 2 мс), так что пользователь не замечает задержек. Все 4 обычных ядра включаются постепенно, но работают на одинаковом напряжении и частоте (максимально востребованной) в целях экономии теплопакета и транзисторов на логике управления электропитанием.
В результате, как уверяет NVIDIA, благодаря технологии vSMP мощный 4-ядерный процессор Kal-El по энергоэффективности обходит чип Tegra 2, созданный с соблюдением тех же 40-нм норм. Причём наблюдается это как в простых задачах вроде активного режима ожидания, так и при нагрузке в играх.
Сравнение же с 2-ядерными конкурентами в тесте Coremark показывает, что Kal-El в состоянии обеспечить идентичную с TI OMAP4 @1ГГц и Qualcomm QC8660 @1,2 ГГц производительность при почти втрое меньшем энергопотреблении. Даже при работе всех 4 ядер Kal-El на частоте 1 ГГц новая система на чипе NVIDIA умудряется потреблять примерно в 1,2 раза меньше энергии, чем её 2-ядерные конкуренты (производительность при этом вдвое выше).
NVIDIA также указывает, что интеграция 4 ядер в мобильную систему на чипе позволяет добиться более высокой производительности на 1 Вт в самых разных областях: от загрузки страниц и многозадачности до кодирования/декодирования мультимедийных данных и высококачественных игр с динамическим освещением, физикой и созданием динамических текстур в реальном времени.
Вариации одной и той же сцены в демонстрации Windmill от Allegorithmic с помощью динамических текстур на Kal-El. Обычные текстуры занимали бы 300 Мбайт, а динамические в этом тесте — всего 1 Мбайт, что очень важно для мобильных игр
Что ж, об эффективности и преимуществах CPU-составляющей будущего 4-ядерного (или 5-ядерного, если угодно) чипа NVIDIA мы составили некоторое представление. Что же приготовила NVIDIA на фронте GPU? Сможет ли её графика предложить более высокую производительность, чем самая мощная на сегодняшний день в ARM-чипах, используемая в SoC Apple A5?
Источник: 3dnews.ru
|
