Nvidia принесет суперграфику на смартфоны

С момента входа в ультрамобильный бизнес Nvidia так и не смогла продемонстрировать мощную мускулатуру видеографики. Графические сопроцессоры в составе вычислительных кристаллов Tegra до настоящего времени показывают посредственные результаты. Nvidia обвиняет в этом незрелую экосистему производителей оборудования, которые не желают строить изделия на базе крупноформатных чипов, наделяющих смартфоны и планшеты сильной графикой: миниатюризация — вот мода, препятствующая прогрессу в данной плоскости. К счастью, ничего не стоит на месте.

Ранее в этом году Nvidia поделилась продуктовым графиком на мобильные однокристальные системы, исходя из которого в 2014-м намечено рождение процессора под кодовым обозначением Logan, интегрирующего графику Kepler настольного уровня. На мероприятии SIGGRAPH 2013 впервые был показан работоспособный прототип чипа Logan. По итогам новинка должна получить коммерческое имя Tegra 5.

Поскольку процессор Logan, который показала Nvidia, вышел из сборочного цеха не так давно, мы имеем дело, очевидно, с чипом на обкатанной 28-нм технологической базе, а никак не на более современной 20-нм.

Nvidia не упоминала конфигурацию вычислительных процессорных ядер, но можно смело полагать, что речь идет о компоновке 4+1 с использованием микроархитектуры ARM Cortex-A15, причем, вероятно, чуть модернизированной. Компания сообщила, что с позиции графики Logan включает один мультипроцессор Kepler, интегрирующий 192 ядра CUDA.

Тактовые частоты не обсуждаются, но зато Nvidia указала на диаграмму, из которой следует, какие удивительные перспективы стоят за Logan.

Впрочем, впадать в экстаз не стоит, ведь мы наблюдаем конкуренцию за гигафлопсы, а не производительность в настоящих игрушках. Но даже пиковая теоретическая скорость арифметико-логического устройства ультрамобильной Kepler-графики должна превзойти таковую в PlayStation 3 или GeForce 8800 GTX (правда, пропускная способность памяти — отдельный вопрос).

Если, прибегнув к помощи анализа Adobe Photoshop, сравнить ультрамобильный вариант Kepler с графикой iPad 4, производительность первой окажется что-то вроде в 5,2 раз больше второй, идущей с чипом Imagination Technologies PowerVR SGX554MP4 (76,8 гигафлопс). Искомые 400 гигафлопс, разнесенные на 192-ядерную реализацию, дадут 2 флопса на ядро, или 384 флопс на такт. Для достижения 400 гигафлопс следует выставить тактовую частоту Kepler в 1 ГГц. Сие вполне достижимо с архитектурной точки зрения (хотя еще и не воплощалось на маломощных 28-нм чипах), однако для компактных устройств смартфонного класса не практично из-за повышенного энергопотребления, а вот для планшетов — в самый раз. Даже на половине указанной тактовой частоты производительность сравнима с уровнем PlayStation 3. Нет вестей и о том, какая используется подсистема памяти, в трехмерных играх означающая очень многое, но, учитывая серьезность бизнеса Kepler, есть крепкая надежда, что Nvidia с грядущим кристаллом Tegra 5 гордо вернется в мобильный мир.

Kepler, в отличие от видеографики предыдущих поколений Tegra, обращается к полностью унифицированной архитектуре, совместимой с OpenGL ES 3.0, OpenGL 4.4 и DirectX 11. Одна только совместимость на API-уровне — уже огромный шаг Nvidia вперед, означающий мгновенное привлечение разработчиков игр, которые смогут создавать кросс-платформенные тайтлы, эквивалентные на всем спектре устройств — персональных компьютерах, игровых консолях, мобильных платформах. В подтверждение вышесказанного Nvidia показала, как выглядит Unreal Engine 4 на тестовой Logan-системе, работающей под управлением Google Android.

Фирма также перенесла на рельсы Logan демонстрацию мимики лица Ira, дебютировавшую на оборудовании GeForce Titan в рамках весенней конференции GTC 2013. Да, шейдеры кожи упрощены, использованы мелкие текстуры, а разрешение рендеринга упало до 1080p — но результат, истребовавший лишь 2-3 ватта мощности, впечатляет.

Island, рисующий остров демонстрационный пример, изначально показывал себя на настольной архитектуре Fermi — в нашем случае мы увидели возможности мобильных OpenGL 4.3 и аппаратной тесселяции (замощения).

Макетная плата Logan идет с крупным теплоотводом, и в этом нет ничего удивительного, учитывая ранний экземпляр процессора. Размеры последнего, кстати, ожидаются сравнимыми с габаритами Tegra 4. Испытательный Android-стенд был подключен к 10,1-дюймовому экрану с разрешением 1920 на 1200 пикселей.

За глаза трудно свидетельствовать, насколько хорошо Kepler подходит для работы на ультранизкой мощности, особенно если до сих пор мы наблюдали ее развитие в окружении персональных компьютеров, где высокая относительно смартфонов и планшетов мощность вопросов не вызывает. Nvidia поспешила развеять страхи, явив воочию испытания новинки в бенчмарке GLBenchmark 2.7. Сравнения ради был взят Apple iPad 4, притом что тактовые частоты Kepler-графики на испытательном стенде Logan были занижены, дабы результирующая производительность совпадала с искомой для процессора A6X в «яблочном» планшете. Низкая частота подтверждает, что Kepler способна себя проявить на низких напряжениях.

Logan, в отличие от Tegra 3, включает одну шину напряжения, которая питает только графику. В ходе измерения искомого энергопотребления во время запуска внеэкранного 1080p-теста T-Rex HD в бенчмарке GLBenchmark 2.7 показано, что Kepler-реализация в Logan требует около 900 милливатт для запуска с производительностью на уровне iPad 4 (где-то одна пятая от пиковой для Logan). Для сравнения: энергопрожорливость графики в кристалле Apple A6X составила 2,6 ватт.

Вместе с тем было бы неверным сравнивать эти результаты, так как неизвестно, что еще Apple подвешивает к шине напряжения графики, но одно совершенно ясно: Kepler способна масштабироваться ниже отметки в 1 ватт. В действительности Nvidia не собирается выпускать Logan с энергопотреблением Kepler меньше 1 ватта, и потому коммерческие продукты будут характеризоваться большей производительностью и, конечно же, более высоким расходом энергии. Если всё сложится удачно, Logan-смартфоны покажут удвоенную по отношению к iPad 4 скорость, а Logan-планшеты — повышенную в четыре-пять раз.

Осталось подождать один год.

Предположим, энергоэффективность мобильной Kepler-архитектуры действительно столь впечатляет, тогда, учитывая обещание Nvidia лицензировать ее любой компании, картина рисуется в ярких тонах. Да, Kepler оптимизирована для низких мощностей, но ее подлежащая архитектура вряд ли серьезно отличается от последней для ноутбуков и десктопов. Мобильная Kepler сохранила все графические возможности, которые реализованы в ее старших братьях, ну разве что штуки вроде ядер FP64 CUDA исчезли за ненадобностью.

На протяжении нескольких последних лет мы мечтали, когда же настанет то будущее, в котором игры консольного уровня (Xbox 360, PlayStation 3) поступят в распоряжение мобильных устройств. Это будущее уже рядом.

Перенос Kepler-архитектуры в мобильное окружение Logan — важная часть стратегии Nvidia, которая придаст ее бизнесу впечатляющий импульс, подкрепленный едиными графическими API на всем спектре девайсов, от смартфонов до топовых десктопов. Разработчикам игр станет куда как интереснее создавать новые высококлассные развлечения: написав код один раз, его без труда можно перенести на любое совместимое устройство. Выгоду извлекут и вендоры мобильных операционных систем вместе с производителями смартфонов и планшетов: велика маркетинговая предпосылка заставить потребителей обновить парк портативных помощников с тем расчетом, что только на свежих изделиях запустится очередная волна игрушек. В свою очередь и пользователи не смогут удержаться от искуса получить море удовольствия от мощных гаджетов.

Logan появится, как ожидается, в первой половине 2014 года. Это нормальный срок, учитывая, что еще многое предстоит сделать. Впрочем, Nvidia в последнее время как-то подустала: после январского анонса Tegra 4 устройств на этой однокристальной системе можно сказать, что и не появилось, а уже начались разговоры о Tegra 5. Без оглядки, почему Tegra 4 не нашла коммерческого воплощения, демонстрация Logan преследует важную цель: показать жизнеспособность и перспективность даже ранних прототипов. Однако существует опасность повторения ситуации: Logan, очевидно, выберет 28-нм технологическую базу, хотя в следующем году мобильные процессоры должны войти в 20-нм поле — в итоге есть вероятность, что Tegra 5 останется, как и Tegra 3, на устаревшем производственном процессе.

Как бы то ни было, всё это не столь важно — главное, что удалось добиться впечатляющих результатов в соотношении производительности и энергопотребления. Если Nvidia и правда способна выдать графическую мощь уровня iPad 4 с расходом менее 1 ватта (либо гораздо большую скорострельность в диапазоне 2,5-5 ватт), Kepler ждет большой успех в мобильной отрасли.

© СОТОВИК