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NVIDIA Tegra X1

Der NVIDIA Tegra X1 (T210) ist ein mobiler Prozessor mit integrierter NVIDIA Maxwell-GPU für Android-basierte Geräte, der am 1. Mai 2015 vorgestellt wurde. Der Prozessor integriert 8 ARM-basierte CPU-Kerne, die in 2 Cluster aufgeteilt sind. Einer der Cluster ist für die Ausführung von schweren Workloads wie z.B. modernen 3D-Spielen vorgesehen und setzt sich aus 4 Cortex-A57-Kernen zusammen, die Taktfrequenzen von bis zu 1,9 GHz erreichen können. Der 2. Cluster ist mit 4 stromsparenden Cortex-A53-Kernen bestückt und führt Hintergrundprozesse und leichte bis mittelschwere Workloads aus. Die Besonderheit des NVIDIA Tegra X1 ist die integrierte GPU, bei der es sich um einen Maxwell-basierten Chip mit 256 Shadereinheiten und einer Taktfrequenz von bis zu 1000 MHz handelt, der zudem DirectX 12 unterstützt. Der Prozessor verfügt über einen Dual-Channel 32-Bit LPDDR4-3200 Speichercontroller. Eine leicht veränderter Form des NVIDIA Tegra X1 kommt in der Nintento Switch Konsole zum Einsatz, die Anfang 2017 vorgestellt wurde. Diese Version hat eine Taktfrequenz von 1,02 GHz sowohl für die Cortex-A57 als auch für die Cortex-A53-Kerne. Die GM20B der Konsole hat eine maximale Taktfrequenz von 384 MHz, die mit einer Dockingstation auf maximal 921 MHz erhöht werden kann. Die Nintendo Switch-Version des SoCs verfügt über einen 4 GB großen LPDDR4-Speicher.

Architektur
Die Cortex-CPU des NVIDIA Tegra X1 (Codename Erista) basiert auf der 64-Bit ARMv8-A-Architektur und unterstützt die Instruction-Set-Architekturen (ISA) AArch64, bei denen es sich um die 64-Bit ARM-Instruktionen handelt, und AArch32, die sich aus den 32-Bit ARM-Instruktionen (A32) und den Thumb-2-Instruktionen (T32) zusammensetzt. Anders als mit dem Tegra K1, für den NVIDIA eigens die ARMv8-A-basierte Denver-CPU entwickelt hat, setzt das Unternehmen dieses Mal auf die Cortex-A57 und Cortex-A53 Referenzdesigns von ARM. Wie in SoCs der Konkurrenz, beispielsweise der Snapdragon 810, sind die Quad-Core-Cluster in einer big.LITTLE-Konfiguration verbunden, bei der die für die jeweilige Anwendung erforderlichen Ressourcen dynamisch verteilt werden. Durch Cluster Switching der 4. Generation kann zudem ohne Verzögerung zwischen den Clustern gewechselt werden. Der NVIDIA Tegra X1 unterstützt 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. Der Chip kann in Geräten mit einer Bildschirmauflösung bis 4K oder 2K mit 60 Hz oder 1080p mit 120 Hz verbaut werden und kann zusätzlich mit bis zu 2 externen Bildschirmen verbunden werden, die über HDMI 2.0 mit 60 FPS angeschlossern werden können. Auf dem SoC ist ein Dual-ISP für bis zu 6 Kameras verbaut, der einen Kameradurchsatz von 1,3 Gigapixel hat. Der Chip wird mit der 20 nm Prozesstechnologie von TSMC mit isolierten Stromschienen hergestellt.

Alleinstellungsmerkmal des NVIDIA Tegra X1 ist die vollwertige Maxwell-basierte GPU. NVIDIA hat eigens für dieses SoC den GM20B-Grafikchip entwickelt, der über 2 vollwertige Streaming-Multiprozessoren (SMMs) verfügt und 256 Shadereinheiten, 16 TMUs und 16 ROPs integriert. Die GPU basiert auf der gleichen Mikroarchitektur wie die GTX 980 und bietet viele von deren Features wie Voxel Global Illumination (VXGI) für dynamische Illuminierung in Echtzeit, Multi-Frame Anti-Aliasing (MFAA) für verbesserte Kantenglättung und höhere Leistung sowie Adaptive Scalable Texture Compression (ASTC). Des weiteren bietet sie umfangreichen API-Support für OpenGL 4.5, CUDA Compute 6.0, OpenGL ES 3.1 + Android-Expansion-Pack (AEP) für einfache Portierung von PC auf mobil, Vulkan und DirectX 12. Sie hat eine maximale Taktfrequenz von 1000 MHz und liefert im GLBench doppelt so viel Leistung wie PowerVR GXA6850 im Apple A8X.

Leistung
Gemessen an der CPU-Leistung ist der NVIDIA Tegra X1 in etwa mit ähnlich konfigurierten SoCs wie dem Snapdragon 810 vergleichbar und liefert damit solide Performance ohne Ruckler und Verzögerungen. Bei der GPU-Leistung ist der Chip jedoch zum Zeitpunkt der Einführung unangefochten an der Spitze und schlägt die meisten anderen SoC-Grafiklösungen um Längen. Die hohe Leistung kommt jedoch zu einem Preis: mit einer TDP von 15 Watt und einem Stromverbrauch von knapp 10 Watt ist das SoC kaum für Smartphones geeignet und findet nur in größeren und gut gekühlten Tablets wie dem Google Pixel C oder TV-Boxen wie dem NVIDIA Shield Android TV Verwendung.
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Technische Daten
Erscheinungsdatum2. Quartal 2015
Basis-Taktfrequenz1.9 GHz
Anzahl der Kerne8
L2-Cache2 MB
Fertigungstechnologie20 nm
Interne GrafikTegra Maxwell
GPU Frequenz1000 MHz
TDP15 Watt
SpeicherunterstützungLPDDR4

2 Tablets mit NVIDIA Tegra X1

2 Tablets mit NVIDIA Tegra X1