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Nvidia Tegra K1 im Detail: Die Power einer Xbox 360 in einem mobilen SoC?

Nvidia Tegra K1 im Detail: Die Power einer Xbox 360 in einem mobilen SoC?
Von , Gerald Strömer

Nvidia hat uns einen ersten Blick auf sein Tegra-K1-SoC gewährt. Die bemerkenswerteste Änderung ist der Wechsel von programmierbaren Vertex- und Pixel-Shadern hin zur Kepler-Architektur, was spannende neue Möglichkeiten in Sachen Grafik eröffnet.

Last uns einfach mal annehmen, dass Technologie-Spezifikationen sich direkt in Markterfolg ummünzen lasen. Nehmen wir außerdem an, dass der Enthusiasmus eines Unternehmens mit dem seiner Käuferschaft korreliert. Und tun wir mal so, als ob der Tegra 4 ein Erfolg für das Unternehmen war.

Obwohl die Tegra-4-Hardware auf dem Papier gut aussah, obwohl die die Nvidia-Execs, mit denen wir letztes Jahr sprachen, von den Möglichkeiten ihres neuen SoCs schwärmten und obwohl wir viele erfolgreiche Tablet- und Smartphone-Designs auf Basis dieses SoCs erwarteten, blieb die Liste relevanter Geräte ausgesprochen überschaubar.

War es der fehlende API-Support? Nvidias Auslieferungsprogramm? Qualcomms breites Produktangebot, dank dem Partner das richtige SoC für jede Anwendung auswählen konnten? Leistung? Oder der Mangel eines etablierten Modems? Die Antwort ist sehr wahrscheinlich eine Kombination dieser und anderer Faktoren. Aber wir müssen jetzt einfach mal davon ausgehen, dass die Vergangenheit nicht die Zukunft bestimmt.

Warum? Weil Nvidia sein Tegra-K1-SoC enthüllt hat. Diese mobile Plattform sieht das Unternehmen im Vergleich zu allem, was vorher kam, als so grundsätzlich verbessert an, dass es sich in letzter Sekunde zu einem Kurswechsel entschlossen und den erwarteten 'Tegra 5'-Namen in die Tonne getreten hat. Vertreter des Unternehmens schüren die Erwartungen aber noch mehr als beim Tegra 4. Laut ihnen sind Design-Siege eine Gewissheit. All die Kommunikation ignoriert aber bislang die mobile Konnektivität und fokussiert stattdessen auf Imaging-, Rechen- und Grafikleistung des Tegra K1.

Also geben wir die Vergangenheit mal in der Garderobe ab und vergraben uns in den Spezifikationen dieser Tegra-Generation. Denn in letzter Konsequenz vereinen sich im Tegra K1 zum ersten Mal Nvidias Geforce- und mobile Architekturen – und über Geforce definiert sich das Unternehmen nun mal.

Die Hersteller werden ebenfalls schon aufmerksam. In den Stunden vor Nvidias nächtlicher Enthüllung am Sonntag (Ortszeit) traf sich unser CES-Team bereits mit Lenovo und bekam dort das ThinkVision 28 gezeigt, ein Android-basiertes Ultra-HD-Display mit einem Tegra "der nächsten Generation" unter der Haube. Das dürfte dann Nvidias erster Design-Sieg sein – und dieser Tegra befeuert hier wohlgemerkt auch gleich ein Panel mit 3840 x 2160 Pixel Auflösung! Das Gerät ist zwar ein bisschen obskur, aber der im Endeffekt ausschlaggebende Punkt ist, dass Partner bereit sind, es von der Startlinie an mit dem Tegra K1 zu versuchen.

Sagt "Hallo!" zu Nvidias Tegra K1

Bevor wir uns aber tiefer in die Subsysteme des Tegra K1 vergraben, gibt es jetzt erst mal eine Übersicht, die stark der ähnelt, die Nvidia beim Launch des Tegra 4 ausgegeben hat.

Nun kündigte Nvidia zwei Versionen seines Tegra K1 an. Von der ersten Version wussten wir schon, dass sie kommen wird; das ist das, was ihr oben seht. Wie beim SoC der letzten Generation hat der Tegra K1 eine 4+1-Architektur, die aus vier "großen" Cortex-A15-Kernen und einem weiteren, als sogenannten "Battery Saver" fungierenden Cortex-A15-Kern sowie zwei MByte L2-Cache besteht. Die zweite Version war dagegen eine Überraschung: Dieses Modell ist Pin-kompatibel, beherbergt aber nur zwei 64-Bit-Kerne, die auf dem erstmals 2011 diskutierten "Project Denver" des Unternehmens basieren.

Nvidia wollte allerdings keine unsere Fragen zum Denver-basierten Modell beantworten. Das Unternehmen ließ lediglich verlauten, dass Denver 64-Bit-Support mitbringt, ein viel breiteres, superskalares 7-Wege-Design (der Cortex-A15 hat ein 3-Wege-Design) hat, mit bis zu 2,5 GHz taktet, 128 KByte L1-Instruktions- und 64 KByte L1-Daten-Cache vorweisen kann und und natürlich ein eigenes Design ist, das auf der ARMv8-Architektur basiert.

Die GPU wurde deutlich stärker überarbeitet. Sie setzt sich nicht länger aus programmierbaren Vertex- und Pixel-Shadern zusammen, sondern basiert auf der gleichen Kepler-Architektur, die in Nvidias Geforce-Familie so weit verbreitet ist. Der Tegra K1 verfügt über 192 CUDA-Kerne – und da sie so grundsätzlich verschieden sind, kann man sie nicht mit den 24 Vertex- und 48 Pixel-Shadern des Tegra 4 vergleichen. Die Implementierung von Kepler im Tegra K1 bedeutet auch OpenGL-ES-3.0-Unterstützung mit, die beim Tegra 4 nicht gegeben war. DirectX-11-, OpenGL-4.4-, OpenCL-1.1- und CUDA-basierte Apps werden ebenfalls auf dem Tegra K1 laufen.

Schon beim Launch des Tegra 4 fokussierte Nvidia ganz klar auf das Imaging, auch wenn wir hier unserer Meinung immer noch nicht das echte Potenzial gesehen haben. Dennoch hat Nvidia dieses Subsystem des Tegra K1 noch einmal deutlich verbessert: Die Spitzenleistung des SoC wurde von 350 Megapixel pro Sekunde (Tegra 4) auf 1,2 Gigapixel pro Sekunde gesteigert und das SoC unterstützt nun Sensoren mit bis zu 100 Megapixel.

Die funktionell fixierten Video-Encode- und -Decode-Pipelines des Tegra 4 waren auf 2160p bei 24 fps limitiert – beim Tegra K1 ist es 2160p-Support bei 30 fps. Aber während bei Qualcomms Snapdragon 805 davon ausgegangen wird, dass er HEVC-Decoding in Hardware unterstützt, ließ Nvidia bezüglich der Hardware-Beschleunigung im Tegra K1 leider nichts verlauten.

Auch der Display-Controller des SoCs wurde verbessert. Laut Nvidia unterstützt der Tegra K1 das gleiche 4x2-DSI, bringt aber auch eDP-, LVDS- und HDMI-1.4b-Support mit, so dass er 4K-Panels und externe 4K-Geräte befeuern kann. Der Tegra 4 brauchte einen externen DSI-zu-eDP-Bridge-Chip für DisplayPort-Konnektivität.

Der Tegra K1 wird in TSMCs 28-nm-HPM-Prozesstechnik hergestellt, in der auch Qualcomms Snapdragon 800 gefertigt wird, der bereits in etlichen marktfähigen Geräten verbaut wird. Zum Vergleich: Der Tegra 4 wurde in 28-nm-HPL-Prozesstechnik gefertigt, einer 'High-Performance, Low-Leakage'-Technik, die für mobile SoCs nicht ganz so gut geeignet ist.

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  • Tesetilaro , 15. Januar 2014 09:16
    bezüglich letzter Abschnitt und Herausforderung kann ich nur sagen /signedwenn ein zukünftiges Tablet lustiges zocken am 47" im Wohnzimmer möglich macht kaufe ich es, vorher mit nem phablet / smartphone + rechner eher witzlos ;) 
  • borizb , 15. Januar 2014 15:01
    "Die Power einer Xbox 360 in einem mobilen SoC"Das ist 8 Jahre nach Erscheinen der 360 (Ende 2005) ehrlich gesagt nicht mehr wirklich beeindruckend. Zumal die Anwendungen/Spiele lange nicht so aussehen werden wie es Spiele auf der 360 jetzt tun. Klar kann man sich drüber freuen, dass man diese Performance jetzt mit viel weniger Energieaufwand abrufen kann, up to date ist es aber wie gesagt nicht und gebraucht wird es mobil sicher auch nicht. Daher muss man die Frage stellen, wem sowas nützt. Auch Sony war vor ~2 Jahren mit der Vita schon nah am Niveau der PS3 was die Grafik angeht, daher haut das hier wohl kaum einen vom Hocker. Und ja, Abnehmer und Anbieter braucht man auch für die Plattform, sonst geht der Schuss nach hinten los.
  • karre , 19. Januar 2014 15:19
    was sich mir nicht erschliest, der k1 wird mit einer einer "halben" 740m verglichen, wenn es um die gpu leistung geht.und diese soll die leistung einer xbox360 haben?
  • sacer11 , 29. Januar 2014 07:50
    das n95 8gb konnte schon das pc-highlight von 99 quake 3 im jahr 2007 flüssig wiedergeben, scheinbar sind die smartphones dem pc 8 jahre voraus, das n-gage hatte 2004 auch schon portzierte playstation spiele
  • avatar_87 , 29. Januar 2014 08:29
    "Ich denke, dass es einen Weltmarkt für vielleicht fünf Computer gibt."
    Thomas Watson, Vorsitzender von IBM, 1943

    "640 KB sollten genug für jedermann sein."
    Bill Gates, 1981
  • Jesusplays , 29. Januar 2014 21:18
    Mal sehen ob mit dem Tegra K1 dann auch so ein interessantes Smartphone wie das Xiaomi MI3 (Tegra 4 in China//WCDMA Version mit Snapdragon 800) im ersten Quartal rauskommt. Dann kaufe ich es vielleicht, allerdings wird es warscheinlich noch dauern, d.h. erstmal mit dem Snapdragon 800 vorlieb nehmen :) 
  • tomsch , 26. Februar 2014 11:02
    So beeindruckend ist es wirklich nicht aber trotzdem sehr spannend zu wissen, dass Konsolengrafiktechnik auch in Tablets verbaut wird. Hier ein kleiner Tabletüberblick mit teilweise Tegra K1 verbaut: http://videonerd.de/tablet-vergleich-die-gegenueberstellung/