Nvidia através dos tempos

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1 Nvidia através dos tempos Adalberto B. C. Pereira 1 1 Instituto de Matemática e Estatística Universidade de São Paulo (USP) São Paulo SP Brazil adalbertoboso@gmail.com Resumo: Nos tempos atuais a computação móvel obteve um amplo destaque mercadológico das ultimas décadas. Seja na automatização de mecanismos como carros inteligentes prédios inteligentes, seja em recursos tecnológicos inteligentes utilizada para tornar pessoas conectadas ao mundo virtual. Tendo em vista essa tendência de mercado colossal a empresa Nvidia decidiu investir em tecnologias de processamento computacional para smartphones com os processadores Tegra. 1. Introdução O mercado computacional evoluiu muito das ultimas décadas, mas no ultimo ano a computação móvel, impulsionada pelos smartphones tem levado essa tecnologia a um novo patamar. Hoje em dia o smartphone é um dispositivo essencial par nos tornar conectados com o mundo virtual 24horas por dia, sendo uma extensão do corpo das pessoas. Todo esse comportamento tem influenciado socialmente a vida das pessoas de forma que as torna dependentes. Vendo essa tendência de mercado colossal a empresa conhecida por sua fabricação de placas de vídeo Nvidia decidiu investir em processadores para smartphones. A série de processadores fabricados são conhecidos por Tegra e são baseados na arquitetura ARM. A tecnologia ARM conta entra um sem-número de dispositivos inteligentes, que vão de relógios, televisores e roteadores domésticos a smartphones sofisticados como o iphone e o Palm Pre e alguns modelos de netbooks. Não há apenas um processador ARM. A linha é composta por dezenas de modelos de processadores, cada um com uma aplicação e recursos específicos, divididos em 14 famílias. O projeto mais recente, batizado de Cortex A9, é destinado a netbooks e promete ser mais poderoso do que o Atom, da Intel. A tecnologia ARM de processadores é projetada e desenvolvida pela ARM Holdings que, todavia, não possui nenhuma fábrica. Em vez disso, licencia o projeto a outras indústrias que queiram fabricar versões dos chips. Dentre os licenciados da ARM Holdings estão, além da Broadcom, empresas como Samsung, Freescale, LG, Phillips/NXP, Sharp, Yamaha e Texas Instruments. Mesmo a Intel, através de sua subsidiária DEC, fabrica suas próprias versões licenciadas. Um fato curioso sobre os processadores ARM é que não há versão do Windows para eles, a não ser o Windows Mobile, cujo único ponto em comum com seu irmão

2 para PCs é o nome. Todavia, há inúmeras versões de Unix e Linux para ele, entre elas o popular Ubuntu, o Android, o WebOS, sistema operacional do Palm Pre, e o iphone OS. Nvidia Tegra é uma série de system-on-a-chip para dispositivos móveis da Nvidia. Eles são empregados em smartphones, PDAs e tablets. O processador Tegra integra o processador de arquitetura ARM, CPU, northbridge, southbridge e controlador de memória num único empacotamento. O foco destes processadores é o baixo consumo de energia e alta performance para áudio e vídeo. 2. Tegra 2 As primeiras CPUs dual-core do mundo, para oferecer uma navegação mais rápida na web e um tempo de resposta mais ágil. A ARM Cortex-A9 integrada é a primeira CPU para dispositivo móvel com execução fora de ordem de forma a oferecer um processamento mais eficiente, resultando em uma melhor experiência geral. GPU GeForce com consumo de energia ultrabaixo (ULP) arquitetada para aplicativos de baixo consumo energético. A GPU GeForce ULP fornece uma capacidade de jogo excepcional e uma interface de usuário altamente responsiva e com visual atraente. Processadores de vídeo 1080p Assista e grave vídeo HD em full 1080p com os novos processadores de vídeo da NVIDIA. Eles oferecem suporte a uma ampla variedade de codecs e formatos, fornecendo compatibilidade superior com seu conteúdo existente e eliminando a necessidade de transcodificação. Podemos ver os detalhes técnicos na Figura 1 a seguir. Figura 1. Especificações técnicas do processador Tegra Tegra 3 Quad-Core com um quinto núcleo para economia de bateria - A inovadora arquitetura SMP variável da NVIDIA possibilita que quatro núcleos de performance sejam utilizados para potência máxima quando necessário, com cada núcleo ativado e desativado de maneira independente e automática, de acordo com a carga de trabalho. O núcleo economizador de bateria (ou núcleo acompanhante) lida com tarefas de baixo consumo de energia, como o estado de espera ativo e a reprodução de música e vídeo, e é transparente para o SO e os aplicativos.

3 NVIDIA DirectTouch - Esta é uma arquitetura de patente pendente que aprimora a capacidade de resposta a toques e reduz o consumo de energia, transferindo parte da carga do processamento de toques para o processador Tegra 3. Jogos em 3D estéreo Esse recurso tira proveito da premiada tecnologia NVIDIA 3D Vision para converter, de forma automática e em tempo real, jogos e aplicativos baseados em OpenGL em 3D estéreo. Tecnologia de monitor NVIDIA PRISM A PRISM (Pixel Rendering Intensity and Saturation Management, gerenciamento da intensidade e da saturação da renderização de pixels) reduz a potência da luz de fundo de um dispositivo móvel, ao mesmo tempo em que aprimora a cor do pixel para fornecer a mesma qualidade visual com uma duração de bateria substancialmente estendida. Segue detalhes técnicos do processador Tegra 3 na Figura 2 abaixo. Figura 2. Especificações técnicas do processador Tegra Tegra 4. A GPU NVIDIA com até 72 núcleos personalizados - Aproveite inovações únicas de dispositivos móveis em fotografia, mídia, jogos e na Web incluindo processamento de imagem de Alta faixa dinâmica (HDR), WebGL e HTML5. Processador Quad-Core ARM - O processador NVIDIA Tegra 4 tira proveito dos mais avançados núcleos de CPU já feitos da ARM, além de um núcleo para

4 economia de energia de segunda geração, para fornecer níveis recordes de desempenho e duração de bateria. A CPU ARM Cortex-A15 é o motor por trás do Tegra 4, e Tegra 4i possui a nova CPU ARM Cortex-A9 r4 que foi definida pela ARM com ajuda da NVIDIA e o núcleo de CPU mais eficiente em sua categoria. SMP variável - A arquitetura SMP variável da NVIDIA permite que quatro núcleos de desempenho sejam utilizados para oferecer potência máxima, quando necessário, com cada núcleo sendo ativado e desativado de maneira independente e automática com base na carga de trabalho. O núcleo único economizador de bateria lida com tarefas de baixo consumo de energia, como o estado de espera ativo e a reprodução de música e vídeo, e é totalmente transparente para o SO e os aplicativos. Câmera fotográfica computacional - Nunca mais perca aquela foto única ativando recursos como HDR e tente manter-se estável tempo suficiente para capturar a cena de forma adequada. A nova arquitetura móvel de fotografia computacional inovadora reúne a potência de processamento da CPU, GPU e ISP para melhorar muito o processamento móvel de imagem. Isso permitiu a criação da primeira câmera HDR sempre disponível, com recursos como preview HDR ao vivo, fotos HDR instantâneas, vídeo HDR, fotos em sequência HDR, flash HDR e panorâmica HDR, além do primeiro recurso de rastreamento por toque em um telefone celular. Modem NVIDIA i500 LTE - O i500 é um modem LTE e suporta qualquer dispositivo com Tegra como um chipset separado, mas complementar. Tegra 4i é um processador de chip único que fornece um processador para todos os usos e integra uma versão otimizada do modem i500. A Figura 3 abaixo mostra detalhes técnicos do processador Tegra 4 e Tegra 4i.

5 Figura 3. Especificações técnicas do processador Tegra 4 e Tegra 4i. 5. Tegra Roadmap. Em 2010 os chips Tegra se projetaram para o mercado predizendo onde queriam estar em termos de processamento como mostra a Figura 4 a seguir. Buscando sempre estar a frente das concorrentes em termos de processamento e economia de energia fornecendo o melhor desempenho.

6 Figura 4. Projeção dos processadores Tegra em termos de processamento na vertical e tempo na horizontal. Podemos notar neste roadmap seguinte mostrado na Figura 5 que a Nvidia conseguiu manter sua palavra nos processadores lançados nos últimos anos. Figura 5. Projeção dos processadores Tegra em termos de processamento na vertical e tempo na horizontal. 6. Comparação de desempenho com empresas concorrentes A seguir será mostrados testes de desempenhos de processadores em marcas de celulares diversos.

7 O primeiro teste de desempenho é analisado com a execução de aplicativos nos celulares listados. A Figura 6 mostra os resultados do teste. Figura 6. Teste de desempenho com aplicações diversas.. Consumo energético, celulares com Tegra 3 conseguem executar 12 horas de vídeos em FullHD, a Figura 7 mostra o resultado do teste comparando Tegra 2 e Tegra 3. Figura 7. Teste de desempenho energético comprando Tegra 3 e Tegra 2. Por ultimo foi testado o uso da internet em navegadores web com seus devidos recursos gráficos.

8 Figura 8. Teste de desempenho utilizando navegador web e seus recursos gráficos. Com os testes mostrados, podemos demonstrar a superioridade em termos de performance e desempenho da tecnologia Tegra associado a arquitetura ARM. 7. Modelos e Fabricantes que usam tegra. Celulares com processadores Tegra divulgados no site Nvidia: HTC One X Tegra 3. Motorola Photon 4G Tegra 2. Motorola Electrify Tegra 2. Motorola Droid X2 Tegra 2. Samsung Captivate Glide Tegra 2. Tablets mais conhecidos com processadores Tegra divulgados no site Nvidia: Google Nexus 7 Tegra 3. Acer Iconia Tab A500 Tegra 2 ASUS Eee Pad Transformer Prime Tegra 3 ASUS Eee Pad Transformer Tegra 2 Lenovo IdeaPad K1 Tegra 2 Motorola Xoom Tegra 2 Nabi 2 Tegra 2 Sony Tablet S Tegra 2 Toshiba Excite 10 Tablet Tegra 3.

9 8. Conclusão. Foi apresentado neste artigo a tecnologia Tegra associado a arquitetura ARM proposta pela empresa Nvidia para smartphones e tablets. Foi mostrado a superioridade tecnológica da empresa em relação as concorrentes. Apesar de estar em destaque em recursos tecnológicos os processadores Tegra não são muito difundidos no mercado, algumas marcas poucas marcas de smartphones e tablets aderiram a utilização de processadores Tegra em seus dispositivos. Para virar esse jogo a Nvidia busca aliar-se a empresas para ter exclusividade na fabricação dos celulares com processadores Tegra. Referências Copyright 2013 NVIDIA Corporation, acesso em 22 de maio de < Palestra ministrada pelo diretor Richard Cameron da Nvidia no brasil na SBGames 2012.