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NVIDIA Tegra

Die NVIDIA Tegra GPU Serie wurde am 7. Januar 2010 mit dem Tegra 2 SoC eingeführt. Während die früheren GPU-Modelle der Serie noch VLIW-basiert waren, wurden in den letzen SoC-Generationen Tegra K1 und Tegra X1 moderne Kepler- bzw. Maxwell-basierte GPUs verwendet. Im Tegra 2, Tegra 3 und Tegra 4 kam eine GeForce Ultra-Low-Power (ULP) GPU zum Einsatz, die von Generation zu Generation verbessert wurde. Der Tegra K1 verfügt über einen Kepler-basierten GK20A-Chip und der Tegra X1 über einen Maxwell-basierten GM20B-Chip. Die Grafikkarten der Serie unterscheiden sich von den meisten anderen SoC-GPUs darin, dass sie deutlich näher an Desktopgrafikkarten angelehnt sind und daher hohe Leistung liefern.

Architektur
Die GeForce ULP GPU ist das erste Modell der Serie und besteht aus VLIW-basierten VEC4-Einheiten. Die GPU verwendet Immediate-Mode-Rendering für eine hohe 3D-Leistung und Z-Culling (frühe Pixel-Eliminierung) zur Erhöhung der Energieeffizienz. Die VEC4-Einheiten sind aus Pixel- und Vertex-Einheiten zusammengesetzt, auf welchen die jeweiligen Shadereinheiten verbaut sind. Die ROPs sind auf die Pixel-Einheiten integriert. Im Tegra 2 verfügt die GPU über 4 Pixel-Shader und 4 Vertex-Shader und hat eine Taktfrequenz von 300-400 MHz. Sie unterstützt 32-Bit Single-Channel (LP)DDR2 Speicher. Im Tegra 3 wurde die Zahl der Pixel-Shader auf 8 verdoppelt und die Taktfrequenzen auf 416-520 MHz erhöht. Die Speicherunterstützung wurde deutlich verbessert und umfasst nun zusätzlich DDR3 und DDR3-L. Das größte Upgrade der GeForce ULP GPU ist jedoch im Tegra 4 zu finden, auf dem 48 Pixel-Shader und 24 Vertex-Shader verbaut sind. Es gibt zudem eine kleine Version im Tegra 4i, bei der die Zahl der Vertex-Shader auf 12 reduziert wurde. Mit der Kepler-GPU im Tegra K1 hat VEC4-Einheiten mit einem Unified-Shader-Design ersetzt. Der GK20A-Grafikchip des Tegra K1 verfügt über einen Streaming-Multiprozessor mit 192 Shadereinheiten (CUDA-Kerne), 8 TMUs und 4 ROPs. Dadurch ist er der erste mobile Grafikchip, der die Unreal Engine 4 unterstützt und NVIDIA CUDA-Cores integriert. Im Tegra X1 hat NVIDIA für die GPU den Maxwell-basierten GM20B-Chip entwickelt, der über 2 Streaming-Multiprozessoren mit 256 Shadereinheiten, 16 TMUs und 16 ROPs verfügt.

Funktionen
Die GPU im Tegra 2 kann H.264 Main-Profile, VC-1 und MPEG-4 in 1080p decodieren und H.264 in 1080p encodieren. Sie unterstützt die APIs OpenGL ES 2.0, OpenVG 1.1 und EGL 1.4. Im Tegra 4 wurde Unterstützung für DirectX 9.3 hinzugefügt, im Tegra K1 kamen dann noch DirectX 11, OpenGL ES 3.1, CUDA 6.5, OpenGL 4.4 und Vulkan hinzu. Mit der Einführung des Tegra X1 wurde der Codec-Support deutlich verbessert und umfasst Video-Decodierung für H.265, VP9 und H.264 in 4K-Auflösung mit 60 FPS und Video-Encodierung für H.265, VP9 und H.264 in 4K mit 30 FPS. Neue unterstützte APIs sind DirectX 12, OpenGL 4.5 und das Android-Expansion-Pack (AEP) für OpenGL.

Leistung
Die NVIDIA Tegra GPUs waren von Anfang an im High-End-Segment angesiedelt und bieten meist höhere Leistung als die mobilen Grafiklösungen der Konkurrenz. Nachteil der hohen Leistung ist der überdurchschnittliche Energieverbrauch der Grafikkarten, der es unmöglich macht, sie in kleineren Geräten wie Smartphones zu benutzen. Der Einsatzbereich ist daher auf größere Geräte wie das Google Pixel C Tablet und das NVIDIA Shield Tablet beschränkt.
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2 Tablets mit NVIDIA Tegra

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