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英伟达叱咤手机SoC这些年,它的经典GPU看我细细盘点

2016/01/08
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阅读需 29 分钟
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小编语:手机 GPU 的命运和 CPU 差不多,都在随着智能手机产业的增长趋缓而开始进入微利时代,英伟达从手机 GPU 转向汽车和其他应用领域也是必然,而且转向的动作快慢关乎生死。目前看英伟达已经成功了,谁会倒下捏……

前一篇,笔者带大家回顾了德州仪器(TI)曾经的那些经典手机主控,不过,德仪发迹于 WM、塞班时期,在 Android 时代早期就黯然退场,对于现代的手机用家来说,或许有着相当的距离感。今天要讲到的这个品牌,大家相对而言就要熟悉得多了,因为它正是图形处理器(GPU)领域的巨头,现在又是智能汽车版图上的霸主——它的名字叫做英伟达 Nvidia。

● 你知道 Tegra 你知道图睿么

说到 Nvidia 的移动处理器 Tegra,很多人会立刻想到当年叱咤一时的 Tegra2,不过,估计没几人见过初代 Tegra,更不会知道它还有个中文名称叫做“图睿”——正如它的 GPU 兄弟其实也有个中文名“精视(GeForce)”一样。言归正传,Nvidia 的第一代移动处理器其实是·很多很多年前的 GoForce 系列(准确说来,GoForce 是给早期手机主控设计的“外挂”GPU,但其最后一个版本 GoForce 6100 已经具备了完整移动处理器的结构)。

 

之后,接替 GoForce 6100 的就是初代 Tegra APX2500(发布的时候叫 APX2500,早于 Tegra 品牌发布,后来更名为 Tegra APX2500),这是一颗双核心 ARM 11 处理器——是的你没有看错,ARM 11 也有双核心配置,且 Tegra APX2500 的图形部分已经是基于 GeForce 6 系列架构,和后来的 Tegra2 十分接近。

Tegra APX2500 最初只能支持 Windows Mobile 系统,这可能与 NV 以及微软之间的亲密合作不无关系,后者就利用 Tegra APX2500 推出过 ZUNE HD 媒体播放器,后来还有 Kin 系列社交手机。然而,无论 ZUNE HD 还是 Kin,最终都在市场上暴死,Nvidia 进军移动平台的第一部旗选错了伙伴,摔得不可谓不惨。

 

 

● Tegra2,黑科技(?)的开端

在 Tegra 上因为队友的原因栽了个跟头(历史真是惊人的相似@NV1),Nvidia 迅速地转移战略重心,将适配平台转向当时开始爆红的 Android,并同时融入了最新的 ARM 架构,于是乎,Tegra2 带着“全球第一款双核 A9 处理器”、“源自 GeForce 的图形技术” 等种种光环在 2010 年面世了。

世界上第一部双核手机 LG Optimus 2X,被载入吉尼斯世界纪录

由于当时 Tegra2 面对的至多是超频版的高通 MSM8255T、德仪 OMAP3640 等单核主控,双核 A9 的强大性能确实足以完胜竞争对手,Tegra2 也就由此一炮打响,Nvidia 更是不失时机地宣称自家主控能够提供“主机级游戏体验”,笼络了一批游戏厂商为 Tegra 芯片制作独占游戏。一时间,Tegra2 风光无限,国内外皆有 Tegra2 手机涌现。

不过,好景不长,随着竞争对手纷纷推出更成熟的双核主控,Tegra2 在性能和架构上的不足逐渐显现:没有 Neon 浮点加速单元使得 Tegra2 的多媒体软解性能孱弱、单通道内存和较低的主频也使得整体体验算不上很好;甚至是在 Nvidia 引以为傲的图形处理能力方面,Tegra2 也被批评使用了老旧的顶点贴图分离式架构,兼容性和未来升级空间不足。

 

● 赶工的 Tegra3,NV 开始走下神坛

差不多两年之后,2011 年底,Nvidia 终于宣布了 Tegra2 的接替者 Tegra3,虽然也算是当时最早的四核 A9 处理器之一,但与 Tegra2 相比,Tegra3 除了增加两个 CPU 核心和 50%的绘图单元并加入了 Neon 指令集之外几乎毫无改进。技术上缺乏足够的支持、市场上口碑已经不算很好,加上 Tegra 芯片一直没有集成基带方案,手机制造商需要自行外挂基带处理器,无形中增大了产品开发难度并增加了开发成本。

Tegra3 的少数精品手机:小米 3(移动版)

结果,Tegra3 时代的手机阵营明显缩水,Nvidia 一方面意识到没有集成基带所导致的市场推广困难问题,另一方面也不得不开始思索新的产品发展方向……

 

● 专注游戏与车机的 Tegra4 与毫无存在感的 4i

早在 Tegra2 时代,Nvidia 就凭借着 PC 市场的影响力和自身对未来技术方向的敏锐嗅觉,“勾搭”上了大众集团,为大众的汽车多媒体系统提供主控。虽然在手机市场上性能不济,但 Tegra2 的性能远胜过以往任何一款车用处理器,足以为汽车提供划时代的多媒体交互体验。(你们要知道,直至 2016 年,许多国产车机所使用的主控性能甚至没有超过 Tegra2)

奥迪 A8 上的矩阵式大灯,使用三个 Tegra3 控制灯光强度和照射角

到了 Tegra4 时代,Nvidia 已经很明显地放弃了手机平台:4 核心 A15 +72ALU 分离式架构 GPU 的设计可谓简单粗暴地堆规格。新加入性能强大的独立 ISP 看似是为移动设备摄像头服务,不如说是为车用图像识别做着铺垫。也许是为了进一步强调自身 GPU 在游戏上的优势,Nvida 只花了几个月的时间,就研发出了 SHIELD 掌机。除了业界领先的移动游戏性能之外,SHIELD 的卖点还包括与 PC 之间的游戏串流控制——换句话说,得益于 GeForce 而起家的 Tegra,如今再度成为了 GeForce 的附庸。

SHIELD 掌机,或者说 SHIELD 有屏手柄(笑)

当然,老黄并没有完全放弃手机市场,Tegra4 家族中也包括一款集成基带的 Tegra 4i,但此时 Nvidia 在移动市场已经份额全失,4i 如同石沉大海,没有惊起任何波澜。随着 Tegra 4i 的结束,Nvidia 也就正式告别了手机主控市场。

 

● 智能汽车与超算的时代:Tegra K1、X1 以及以后

可以看出,从 Tegra2 到 Tegra4,Nvidia 在技术层面上一直都没有创新,只是在不断地堆规格。这并不是因为 NV 缺乏创新能力,而恰恰是因为他们的概念过于超前,需要等待合适的制程来实现。有些悲剧的是,在下定决心离开手机市场之后,Nvidia 终于等到了两样能够让他们实现梦想的技术:一是自研的 Denver 超标量处理器架构,二是能耗比极高的 Kepler GPU 架构,将二者结合起来,于是就诞生了空前强大的 Tegra K1 处理器。

Tegra K1 拥有多达 192 个统一架构的 GPU ALU(算术逻辑单元),不仅仅比 Tegra4 多了一倍还多,更重要的是架构上从 GeForce 7(G71)一举“跃迁”到了 GeForce GTX Titan(GK200),在编程上大幅简化了,对最新的并行计算技术和人工智能模拟也可以实现很好的支持。Nvidia 指望将 Tegra K1 用于智能客厅娱乐系统以及未来的智能交通设备。

在那之后,我们又看到了采用 256 个 ALU Maxwell 架构 GPU 的 Tegra X1,更强的性能和更高的能效比,Nvida 已经完全走上了一条“移动超级电脑”之路。基于 Tegra X1 研发的 Drive PX 自学习行车电脑就是 NV 野心的明证。

在今年的 CES2016 上,Nvida 刚刚发布了最新的 Drive PX2:其使用了四个 Cortex A57+两个 Denver 的 CPU,还有尚未发布的 Pascal 架构 GPU,号称超越 GTX Titan 的计算性能。值得回味的是,Nvidia 甚至没有为新主控单独命名——也许对于 NV 来说,Tegra 的名号已经不再重要,Drive PX 所代表的未来智能交通才是 NV 的新未来。

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