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Nvidia Tegra X1

NVIDIA X1

Der NVIDIA Tegra X1 (Tegra 6, Codename Erista) ist ein leistungsstarker ARM-SoC (System on a Chip) für (hauptsächlich Android-basierte) Tablets und eingebettete Systeme, beispielsweise Infotainment-Systeme von Fahrzeugen. Er wurde am 5. Januar 2015 – ein Jahr nach Tegra K1 – vorgestellt und integriert vier Cortex-A57- und vier Cortex-A53-Prozessorkerne. Als Grafikeinheit kommt bei Tegra X1 eine Maxwell-basierte GPU mit 256 CUDA-Kernen zum Einsatz. Der Speichercontroller beherrscht nun neben LPDDR3 auch LPDDR4 und ermöglicht so eine Bandbreite von bis zu 25,6 GB/s (2x 32 Bit LPDDR4-3200).

Prozessorteil

Ähnlich wie der Samsung Exynos 5433 oder Qualcomm Snapdragon 810 setzt Tegra X1 auf eine sogenannte big.LITTLE-Kombination aus vier sparsamen Cortex-A53- und vier leistungsstarken Cortex-A57-Kernen. Während die Konkurrenz jedoch ARMs Global Task Scheduling (GTS) unterstützt, sodass – falls nötig – auch alle 8 Kerne parallel genutzt werden können, hat Nvidia eine eigene Lösung auf Basis von Cluster Migration implementiert. Dies bedeutet, dass entweder die Cortex-A57- oder die Cortex-A53-Kerne aktiv sind, nie jedoch beide Quad-Core-Cluster gleichzeitig.

Obwohl sich dies tendenziell negativ auf Verbrauch und Performance auswirken dürfte, verspricht Nvidia eine im Vergleich zum Exynos 5433 nahezu verdoppelte Energieeffizienz. Hier könnten allerdings auch andere Faktoren wie der unterschiedliche Herstellungsprozess eine gewisse Rolle spielen. Die absolute CPU-Performance lässt sich aufgrund der bislang noch unbekannten Taktraten nur grob abschätzen; zu erwarten ist eine Maximalfrequenz von knapp über 2 GHz für die Cortex-A57-Kerne, womit Tegra X1 Anfang/Mitte 2015 zu den schnellsten ARM-SoCs auf dem Markt zählen dürfte.

Grafikeinheit

Nvidia will neue GPU-Architekturen künftig noch schneller in die eigenen Tegra-SoCs integrieren, zudem sollen die Designs generell stärker auf das Mobile-Segment ausgerichtet sein. Dies erspart aufwändige Anpassungen und trägt zu einer besseren Performance pro Watt bei.

Die Tegra X1 GPU verfügt über zwei Maxwell-SMMs, die jeweils 128 CUDA-Kerne und 8 TMUs beinhalten. Insgesamt kommt der Chip somit auf 256 Shadereinheiten und 16 TMUs, zudem wurde 16 ROPs verbaut. Bei einer maximalen Taktrate von 1.000 MHz ergibt sich daraus eine Rechenleistung von bis zu 512 GFLOPS (FP32) bzw. 1.024 GFLOPS (FP16). Bereits auf dem Papier übertrifft Tegra X1 so deutlich das Vorgängermodell (Tegra K1: 365 GFLOPS FP16/FP32 bei 950 MHz), zudem ist die Maxwell-Architektur pro GFLOP weit schneller als Kepler. Zu den unterstützten Grafik-APIs zählen unter anderem OpenGL ES 3.1, OpenGL 4.5, CUDA 6.0 sowie DirectX 11.2 (laut Nvidia auch DirectX 12, sobald veröffentlicht).

Erste Benchmarks bescheinigen Tegra X1 im GLBench rund die doppelte 3D-Performance von Tegra K1 oder der PowerVR GXA6850 im Apple A8X. Dies entspricht der Leistung einer einfachen dedizierten Notebook-Grafikkarte wie der GeForce GT 740M. Selbst anspruchsvollste Android-Spielen sollten damit auch in Auflösungen über FullHD flüssig bewältigt werden.

Features

Die überarbeitete Videoeinheit beherrscht nun auch den modernen H.265-Codec und kann 4K-Videos mit bis zu 60 fps wiedergeben; beim Encoding ist die Framerate auf 30 fps begrenzt. Des Weiteren werden auch viele weitere Codecs wie VP8, VP9 oder H.264 unterstützt. Dank HDMI 2.0 kann 4K60-Material auch an externe Displays ausgegeben werden (max. 2 Displays parallel).

Der integrierte Dual ISP bewältigt bis zu 1,3 GP/s und kann mit 6 Kameras (max. 100 MP, 4.096 Fokuspunkte) gleichzeitig umgehen.

Leistungsaufnahme

Tegra X1 dürfte erneut zu den energiehungrigsten ARM-SoCs am Markt zählen, sodass ein Einsatz in Smartphones relativ unwahrscheinlich ist. Auch in Tablets könnte der Chip womöglich nur mit leicht reduzierten Taktraten antreten. Die Fertigung erfolgt, genau wie beim Apple A8/A8X, in einem 20-Nanometer-Prozess bei TSMC.

SerieNVIDIA Tegra
CodenameErista (Cortex-A57 + A53)
Taktung2000 MHz
Level 1 Cache576 KB
Level 2 Cache2.5 MB
Anzahl von Kernen / Threads8 / 8
Herstellungstechnologie20 nm
Features4x Cortex-A57 + 4x Cortex-A53, 2x 32 Bit LPDDR4-1600 (25.6 GB/s, max. 4 GB), Maxwell-GPU (256 Shader, OpenGL ES 3.1, OpenGL 4.5, DirectX 11.2, CUDA 6.0), Dual ISP (1.3 GP/s), H.264/H.265 4K60 Encoding/Decoding, HDMI 2.0, eMMC 5.1
GPUNVIDIA Tegra X1 Maxwell GPU ( - 1000 MHz)
64 Bit64 Bit wird unterstützt
ArchitectureARM
Vorgestellt am05.01.2015

Benchmarks

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- Durchschnittliche Benchmarkergebnisse für diese Grafikkarte
* Smaller numbers mean a higher performance

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Testberichte für den NVIDIA Tegra X1 Prozessor

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Autor: Klaus Hinum (Update: 15.05.2018)