Nvidia Tegra 2: Bilinmesi gereken herşey

Yorumlar

Erdi Özüağ

İnceleme, Test ve Analiz Editörü

Yeni nesil ekran kartlarıyla gündemde olan Nvidia için Tegra platformu büyük önem taşıyor. Firmanın gelecek planları arasında ayrı bir öneme sahip olan Tegra platformunun ikinci kuşak temsilcisi, Ocak yapılan resmi tanıtımla endüstrinin beğenisine sunulmuş, Nvidia tepe yöneticisi Jen-Hsun Huang alanında en iyi yongada sistem çözümünü hazırladıklarını söylemişti. Akıllı telefonlar başta olmak üzere tablet bilgisayarlar, mobil internet cihazları, medya oynatıcılar ve araç içi bilgi-eğlence sistemlerini hedef alan Tegra platformununun ikinci jenerasyon temsilcisi hakkında merak edilen detayları dünya lansmanıyla eş zamanlı olarak sizlerle paylaşmıştık. Microsoft'un sosyal ağ uygulamalarını hedef alan KIN serisi yeni telefonlarına güç veren ve Windows Phone 7 serisi telefonlarda kullanılması beklenen Tegra platformunun yeni üyesini detaylıca inceliyoruz.

Nvidia Tegra 2: Bilinmesi gereken herşey

NVIDIA Tegra çoklu İşlemci Mimarisi
Mobil Yarış: Yüksek performans ve düşük güç tüketimi

Yeni nesil üretim teknolojileri sayesinde bilgisayarlarımızın işlem gücü sürekli artarken, geniş bant internet olanaklarının yaygınlaşmasıyla birlikte farklı formatlardaki online içerik sayısında adeta patlama yaşanıyor. Günümüz internet sitelerinin önemli bir bölümü, karmaşık Java elementlerini, yüksek tanımlı videoları, Flash tabanlı oyunları içeren zengin içerikli bir yapı içerisinde tasarlanıyorlar. Yüzmilyonlarca websitesinin olduğu internet ortamında örneğin sadece Youtube'da her ay 6 milyardan fazla video görüntüleniyor. öte yandan geliştiricilerini zengin eden Farmville gibi Flash oyunlar, gelişen ve değişen internet deneyiminin yeni yüzünü yansıtıyorlar. İşte tüm bu karmaşık yapı içerisinde kullanıcılar, mobil içeriği sadece bilgisayarlarında değil gittikleri her yerde yanlarında istiyor, akıllı telefonlarında veya diğer cihazlarında görüntülemek istiyorlar. Uzun pil ömrüyle birlikte yüksek performansın öncelikli tercih sebebi olduğu ultra-taşınabilir cihaz arenasında Nvidia, Tegra platformuyla etkili olmayı hedefliyor.

Mobil cihaz odaklı mimarilerin önemli bir kısmı, genel amaçlı CPU dizaynı etrafında şekilleniyor. Merkezi işlem birimi yani CPU'ların öncelikli olarak genel amaçlı operasyonlar için kullanıldığı bu mimarilerin, video ve ses işleme gibi özel hesaplamalarda verimli olmadıkları biliniyor. Yüksek tanımlı video oynatma, 3D oyunlar ve flash tabanlı içerik hızlandırma yetenekleri açısından sınırlı olduğu gözlemlenen mobil işlemcilerin, beklentileri karşılamakta yer yer sıkıntı yarattığı kolayca gözlemlenen bir durum zira günümüz netbook dünyasında HD çözümleyicisine veya Nvidia ION platformuna sahip olmayan cihazlarda oyun ve video deneyiminin kısıtlı olduğu biliniyor. Performans, pil ömrü ve özel işlem yetenekleri açısından ortada bir paradoks olduğunu belirten Nvidia, Tegra platformuyla bu duruma çözüm getirdiğini ve amaç optimizasyonlu işlemci mimarisi sayesinde kullanıcılarına tam çözünürlükte web deneyimi sunduğunu, 1080p video keyfi yaşattığını ve tüm bunların tipik kullanımda günlerce süren pil ömrüyle harmanladığını belirtiyor. Dinamik tasarım anlayışıyla hazırlanan Nvidia Tegra 2'nin detaylarına iniyoruz.

NVIDIA Tegra çoklu İşlemci Mimarisi
Yongada Sistem Platformu ve Tegra 2'nin Temel Yapı Taşları

Nvidia'nın projeskiyonlarına göre Tegra platformu, gelecek yıllarda firma gelirlerinin en önemli kalemlerinden birini oluşturacak. Peki Tegra platformunu Nvidia için bu kadar önemli kılan, firmanın bu kadar iddialı açıklamalar yapmasına zemin hazırlayan teknik detaylar nelerdir ? Nvidia'dan gelen teknik dökümanlara göre Tegra 2 platformu, firmanın iddia ettiği güç-performans paradoksunu çözecek adım olarak nitelendiriliyor. Tekli işlemci mimarilerinin sınırlı kullanım yeteneklerinden ötürü bu paradoksu çözemediğini iddia eden Nvidia, Tegra 2 platformunun her yönüyle baştan düşünülmüş devrimsel bir tasarımı esas aldığını belirtiyor. Kapsamlı mimari simülasyonları ve kullanıcıların olağan internet deneyimlerinin incelenmesi sonucunda var olan ihtiyaçların heterojen yani çoktürlü işlemci tasarımıyla karşılanabileceğini iddia eden Nvidia, çoktürlü işlemcileri her biri farklı amaçlar için optimize edilmiş farklı işlem ünitelerinin bir araya getirilmesi olarak tanımlıyor.

Tegra platformu için hazırlanan geliştirme kiti

Nvidia Tegra 2 mimarisi, firmanın çoktürlü işlemci tasarımlarına yorumu olarak değerlendirilebilir. Grafik işlem, video kodlama/çözümleme, imaj ve ses işleme, güç yönetimi ve genel amaçlı fonksiyonlar için 8 bağımsız işlemciyi bir araya getiren Tegra 2, güç yönetimi için yerel donanım kontrolü ve her çekirdekteki sistem seviye kontrolü ile enerji verimliliğinde iddialı bir platform olma hedefinde. Bu noktada işlemcilerdeki sistem seviye kontrolü oldukça önemli bir detay zira bu sayede ilgili işlemci sorumlu olduğu spesifik işlem gereksini söz konusu olduğunda devreye girerken, aksi bir durumda kapanarak, yeni nesil anakartlardaki dinamik faz yönetimi gibi güç tasarrufu elde edilmesini sağlayabiliyorlar. Şimdi isterseniz Tegra 2 platformundaki 8 bağımsız işlemciye ve sorumluluk alanlarını kısaca masaya yatıralım;

- Grafik İşlem Birimi (GPU): Nvidia'ya göre Tegra 2 platformu, kendi sınıfındaki en yüksek GPU performasına sahip. 3D oyun yeteneklerinden, görsel işlem gerektiren uygulamalardan ve yüksek hassasiyetli 3D dokunmatik ara biriminden sorumlu grafik işlem birimiyle iddialı olan Nvidia, bu iddiasını EPIC Games'in anahtar isimlerinden Tim Sweeney'nin açıklamaları ve Tegra 2 üzerinde Unreal Engine demosuyla pekiştirmişti.

- Video çözümleme İşlemcisi: Tegra 2 platformu 1080p videoları, takılma olmaksızın akıcı bir şekilde oynatma vaadinde bulunuyor. Tegra 2'nin Full HD video kabiliyetlerinin arkasındaki yetenek ise sahip olduğu video işlemcisi. IDCT, VLD, CSC ve bit stream işleme gibi makro-blok amaçlı algoritmaları çalıştıran bu işlemci, 1080p videolar ile birlikte, yüksek çözünürlükteki Flash videoları da yine akıcı bir şekilde oynatabiliyor.

- Video Kodlama İşlemcisi: Tegra 2 platformunun bağımsız işlemcilerinden biri de video kodlama birimi. Video kayıt ve konferans yetenekleri için 1080p video akışı sağlayacak kodlama algoritmalarını çalıştıran işlemci, Tegra 2 platformunun anahtar birimlerinden birini oluşturuyor.

- İmaj Sinyal İşlemcisi (ISP): Işık ayarı, kenar iyileştirmeleri ve gürültü azaltma algoritmalarından sorumlu olan ISP, gerçek zamanlı fotoğraf iyileştirme yetenekleriyle Tegra 2 platformunun olmazsa olmazlarından zira akıllı telefonları da hedef alan platform 12 megapiksele kadar fotoğraf işleme yeteneği sunuyor.

- Ses İşlemcisi: Analog sinyal sesleri işlenmesinden sorumlu olan birim, tek bir şarjda 140 saate kadar aralıksız 128kbps mp3 oynatabiliyor.

- çift çekirdekli ARM Cortex A9 İşlemcisi: Genel amaçlı işlemlerin tamamından sorumlu olan çift çekirdekli işlemci için Nvidia, Tegra 2 platformunun 1GHz'de çalışan Cortex A9 tabanlı ilk çözüm olduğunu iddia etmişti. Cortex A9 ile hedeflenen; Java aktif internet sitelerinde daha iyi hassasiyet süreleri, daha hızlı internet deneyimi ve genel performansta ciddi artış.

- ARM7 İşlemcisi: Sistem yönetim fonksiyonlarını kontrol eden ARM7 işlemcisi aynı zamanda Tegra 2'nin gelişmiş pil özelliklerinden de sorumlu.

Kendi içlerinde bağımsız olan işlemcilerin her biri komut setlerine, bellek birimlerine, özel görevler için optimize edilmiş devre tasarımlarına sahip. Sistem aktivitesinin takibi için performans izleme fonksiyonu ile donatılan platform, ihtiyaca ve ağır iş yüküne göre performans ayarlaması yapabilen dinamik tasarım anlayışı sayesinde işlemciler sürekli takip altında tutuluyor ve hem frekans hem de voltaj ayarları yük durumuna göre otomatik olarak ayarlanıyor. Mümkün olan en düşük voltaj seviyesinde en yüksek performansı sunmak için tasarlanan Tegra 2 platformunun çoktürlü tasarım anlayışı sayesinde çoklu izlek desteği açısından da verimli bir yapıya sahip olduğu ve 3D, HD Video ile iletişim gibi farklı kullanım özelliklerinin aynı anda çalıştırılabileceğini, yük durumunun çoklu izlek desteği gerektirmemesi halinde ise kullanılmayan işlemciler kapatılarak güç tasarrufu yapılabildiği belirtildi.

Nvidia Tegra 2 platformu, Flash tabanlı içerikler için donanımsal hızlandırma sunuyor.

NVIDIA Tegra çoklu İşlemci Mimarisi
Kullanım Senaryoları üzerinden Dinamik çekirdek Yönetimi

8 bağımsız işlemcinin bir araya geldiği Tegra 2 platformunun dinamik çekirdek yönetimi ve güç yönetim sistemiyle ilgili örnek senaryolar şu şekilde;

- Müzik Dinlemek: Tegra 2 platformunun kullanılacağı cihazlarda, en önemli çoklu ortam fonksiyonlarından biri de müzik oynatımı olacak. Tegra 2 platform ile müzik dinlenmek istediğinde bağımsız ses işlemcisi ve genel yönetimden sorumlu ARM7 işlemcisi devreye girerken, diğer tüm işlemciler kapatılıyor. Diğer tüm işlemcilerin kapatılmasıyla birlikte sadece 30 mW ile ses oynatımı için gerekli tüm güç sağlanmış oluyor. Eğer Tegra 2 tabanlı cihazda kamera modu aktif edilirse, ses işlemcisi kapatılarak imaj işlemcisi devreye giriyor ve görüntü kaydı başlamış oluyor.

- Video İzlemek: Film izlendiği sırada video çözümleme işlemcisi, H.264 çözümleme yükünü üzerine alıyor ve ilgili video içeriği, entegre HDMI portu üzerinden farklı bir görüntü birimine verebiliyor. Daha büyük ekrana görüntünün aktarılmasıyla birlikte Tegra 2 tabanlı cihazda ekran kapatılarak güç tasarrufu sağlanıyor. Bu konuda bir örnek vermek gerekirse, birinci jenerasyon Tegra tabanlı Microsoft Zune HD, 8 saate kadar HD video deneyimi sunabiliyordu.

- Oyun Oynamak: Oyunlar esnasında Tegra 2 platformunda çift çekirdekli Cortex A9 işlemcisinin ve yüksek optimizasyonlu Nvidia GPU'sunun devreye girdiğini görüyoruz. Video işlemcisi ve ISP'nin devre dışı kaldığı oyun modunda, sadece ilgili işlemciler ile yüksek 3D performansının ultra-düşük güç tüketimiyle sağlanabildiği belirtiliyor.

NVIDIA Tegra çoklu İşlemci Mimarisi
Amaç Optimizasyonlu 8 Bağımsız İşlemci

Aşağıda yer alan Tegra 2 zar görüntüsü ilgili işlemciler ve tasarım üzerindeki yerleri çok daha net bir şekilde seçilebiliyor.

- çift çekirdekli ARM Cortex A9 İşlemcisi: Nvidia Tegra 2 platformu, mobil cihazlar için çift çekirdekli Cortex A9 mimarisini temel alan ilk platform olarak tanımlanıyor. Görevlerin çekirdekler arası dağılımını sağlamak adına Simetrik Multi-İşlem özelliği ile donatılan işlemci, Nvidia tarafından eklenen agresif voltaj ve frekans ölçeklendirme yeteneği sayesinde güç kullanımını en aza indirebiliyor. Global güç yönetim özelliği sayesinde iş yüküne göre frekansı dinamik olarak kontrol edilen işlemci örneğin sayfa yüklenmesi bittikten sonra bekleme durumuna düştüğünde sistem tarafından otomatik olarak kapatılıyor, internet sayfaları Flash elemenler içerdiğinde de CPU kapatılıyor ve iş yükü grafik işlem birimine aktarılıyor.

- ARM7 İşlemcisi: çift çekirdekli Cortex A9 işlemcisinin aksine ARM7, düşük güç tüketiyor ve genel yönetim ihtiyaçlarını üstleniyor. öncelikli olarak video ve ses işlemlerinde kullanılan ARM7 ile düşük güç tüketim değerlerinde ses ve video özelliklerinin sağlanması bekleniyor.

- Ultra Düşük Güç Tüketimli Grafik İşlem Birimi: Programlanabilir vertex ve pixel shader birimlerine sahip olan ikinci nesil Nvidia Tegra 2 GPU'su, hem de 2D hem de 3D hesaplamaları üstleniyor ve görsel işlem gerektiren pek çok adımda dinamik olarak devreye giren GPU, Nvidia'ya göre sınıfında rakipsiz grafik performansı sunuyor. Unreal Engine tabanlı oyunları çalıştırabilen ve Flash videoları oynatabilen Tegra 2 platformu, tüm bunları 150 mW civarındaki güç tüketim değerleriyle gerçekleştirebiliyor. Quake 3 oyununu 1024 x 600 piksel çözünürlüğünde 30 kare/saniye hızında oynatabilen Tegra 2 GPU'su, ARM tabanlı CPU'dan farklı olarak video yükünü üstlenecek kalıcı donanıma da sahip.

- HD Video çözümleme İşlemcisi: Video çözümleme işlemcisi, herhangi bir kaynaktan alınan videoların çözümlenmesinden sorumlu. Günümüzde internet sitelerinin %80'ninden fazlasının Flash video içerdiği belirtilirken, bağımsız video işlemcisinin H.264, Sorenson ve VP6-E gibi popüler Flash video formatlarına destek verdiği belirtiliyor.

- HD Video Kodlama İşlemcisi: Bu işlemci, imaj sensöründen gelen Full HD çözünürlüğündeki görüntülerin kodlanmasından sorumlu. Tegra 2 platformu kodlanan işlemciyi yerel kaynağa kaydedebildiği gibi, geniş-bant ağ üzerinden de aktarabiliyor.

- Ses İşlemcisi: Bağımsız ses işlemcisi, Tegra 2 tabanlı cihazlarda günlerce sürecek müzik keyfinin arkasındaki isim olarak gösterilebilir. Yukarıda da belirttiğimiz gibi 30mW seviyesindeki güç tüketimiyle 128kbps MP3 oynatabilen Tegra 2'de ses işlemcisindeki iş hatlarının düşük güç tüketimi için özellikle optimize edildiği belirtiliyor zira Tegra 2 için en büyük pazarlarından birisi de kuşkusuz medya oynatıcıları olacak.

- İmaj Sinya İşlemcisi (ISP): Yeni nesil mobil cihazların önemli bir kısmında yüksek çözünürlüklü görüntü sensörlerinin kullanıldığını biliyoruz. Tegra 2 platformundaki imaj sinyal işlemcisi, 12MP'e kadar çözünürlük desteği ve 30 kare/saniye hızında kayıt yeteneği sunuyor.

Tegra 2 platformu için Nvidia'nın önceliği tablet bilgisayarlar.

Tegra 2 platformu, Nvidia tarafından sınıfının en güçlü temsilcisi olarak sunuluyor ve devrimsel çoktürlü tasarım anlayışının temsilcisi olarak gösteriliyor. HD Video, Flash hızlandırma ve 3D oyun yetenekleriyle tek pakette tüm ihtiyaçlara yanıt veren gelişmiş bir yongada sistem çözümü olarak Tegra 2 platformunun hızlı bir şekilde yaygınlaşacağı düşünülüyor. Henüz hacimli satışa sunulan Tegra 2'li herhangi bir cihaz olmasa da Nvidia, çok sayıda tasarım kazandığını ve başta tablet bilgisayarlar olmak üzere yeni ürünlerin yolda olduğunu belirtirken, Tegra 2'li akıllı telefonların ise yıl sonuna geleceği belirtildi.