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NVIDIA Kepler GK20A

Der NVIDIA Kepler GK20A ist ein nicht näher benannter Grafikchip, der in NVIDIAs mobilem ARM-SoC Tegra K1 für den Grafikantrieb zuständig ist. Dieser wurde am 6. Januar 2014 vorgestellt und vereint einen Cortex-A15-basierten Prozessor mit einer vollausgestatteten NVIDIA-GPU. Wie die Bezeichnung vermuten lässt, basiert der Grafikchip auf der Kepler-Mikroarchitektur und ist damit strukturell baugleich mit dedizierten GeForce- und Quadro-GPUs, wie z.B. der GeForce 825M. Der Chip ist mit einem Streaming-Multiprozessor (SMX) ausgestattet und verfügt über 192 Shadereinheiten (CUDA-Kerne), 8 TMUs und 4 ROPs. Die Taktfrequenz liegt vermutlich bei ca. 852-950 MHz.

Architektur
Der NVIDIA Kepler GK20A ist am nächsten mit dem GK208-Grafikchip verwandt, der in der GeForce 825M zu finden ist, die ebenfalls im Januar 2014 vorgestellt wurde. Damit gehört er zur 3. Generation der Kepler-Mikroarchitektur, die speziell für dedizierte Low-End-Grafikkarten entwickelt wurde. Im Gegensatz zu vorherigen Kepler-Chips verfügt die GK20x-Baureihe nur über die Hälfte der TMUs und ein kleineres Bus-Interface, ist aber ansonsten baugleich. Anders als normale NVIDIA-Grafikkarten verfügt der NVIDIA Kepler GK20A nicht über eigenen Speicher und muss daher auf den maximal 8 GB großen DDR3L oder LPDDR3 des Tegra K1 SoCs zurückgreifen. Das Speicherinterface hat eine Breite von 64-Bit. Durch die Verwendung der Kepler-Mikroarchitektur und der Umstellung auf ein Unified-Shader-Modell hat NVIDIA einen großen Schritt nach vorne gemacht. Im Vorgänger des K1, dem Tegra 4, kam noch eine sehr alte Architektur zum Einsatz, die schon bereits im Tegra 2 benutzt wurde. Die Kepler-Architektur hingegen war zur Veröffentlichung des Chips völlig auf dem Stand der Dinge. Der Chip ist im Prinzip eine vollausgestattete NVIDIA-GPU, nur eben für die Android-Plattform. Kepler-Chips verfügen über sogenannte Graphics-Processing-Cluster (GPCs), auf welchen die Streaming-Multiprozessoren sitzen. Instruction Cache, Warp-Scheduler, Shadereinheiten, Load/Store-Einheiten, Spezialfunktionseinheiten (SFUs), L1 Cache und Textur-Einheiten sind allesamt auf diesem SMX verbaut.

Funktionen
Dank der Kepler-Mikroarchitektur unterstützt der Grafikchip DirectX 11, Direct3D 12, OpenGL ES 3.1, CUDA 6.5 und OpenGL 4.4/4.5. CUDA und OpenCL 1.2 können für allgemeine Berechnungen benutzt werden. Der NVIDIA Kepler GK20A ist die erste mobile Android-Tablet-GPU, die die Unreal Engine 4 unterstützt und die einzige mit CUDA Cores für ein besseres Spielerlebnis auf mobilen Endgeräten, Gesichtserkennung und Augmented Reality. Die Grafikeinheit unterstützt Primärbildschirme bis 3840x2160 und externe Bildschirme über HDMI bis 4K-Auflösung (4096x2160).

Leistung
Die Kepler-Architektur im NVIDIA Kepler GK20A ist dieselbe Architektur, die auch in Gaming-PCs und im schnellsten Supercomputer der USA zum Einsatz kommt. Dies macht sich in Benchmarks deutlich bemerkbar, wo die GPU nur von der PowerVR GXA6850 knapp überholt wird und Konkurrenten wie die Adreno 430 und ARM Mali-T760 MP8 problemlos hinter sich lässt. Alle aktuellen Android-Spiele (Stand Q1 2016) sind bei hohen Bildschirmauflösungen flüssig spielbar.
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Technische Daten
ModellKepler GK20A
DirectX-Version11
Chip-Takt950 MHz
Dedizierter SpeicherNein
Speicheranbindung64 Bit
Stream-Prozessoren192
Texture-Mapping-Units8
Fertigungsprozess28 nm

1 Notebook mit NVIDIA Kepler GK20A

1 Notebook mit NVIDIA Kepler GK20A