NVIDIA Tegra

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Tegra T20 (Tegra 2) と T30 (Tegra 3)
 
Motorola Xoomに実装されたTegra 2

NVIDIA Tegra（エヌビディア テグラ）は、NVIDIAによるARM系の省電力統合型プロセッサ（SoC[1]）のシリーズ。スマートフォンやタブレット型コンピュータ、Nintendo Switch、nVidia Shield（TV）、自動車のインフォテインメントシステムなどに使用されている。

概要[編集]

Tegraには、1チップ内に独立したプロセッサコアが機能別に搭載されている（ARMプロセッサ、GPU、2Dエンジン、HD動画のエンコーダ・デコーダ、オーディオ処理、画像処理）。使っていない機能のプロセッサは電源が遮断され、消費電力を下げる（100 - 500mW程度）[2]。

初代モデルTegra APX2500は2008年にAPX 2600は2009年に発表、Tegra600および650チップはスマートフォン向けに設計された。Tegraを使用した最初の製品はマイクロソフトのZune HDである。
2011年頃に登場したTegra2が徐々にタブレット等に搭載され始めた[3]。

高速処理機能が求められるスマートフォンやタブレット機器等のモバイル端末向けSocとして打ち出されたが、採用シェア率は低く、自社開発を行ったタブレットゲーム機nVidia Shieldへの搭載などが行われた（Tegra K1）[4]。

また2010年には自動運転車載用コンピュータとしてアウディがTegra採用を表明し、その後は他にもフォルクスワーゲンや、電気自動車ベンチャーのテスラモーターズのEV車「Model S」にも採用された。車載分野では、Tegraとともにメモリなどの周辺ICや電子部品を搭載したモジュール製品『Tegra VCM（Visual Computing Module）を展開しており、これらはTegraのアップグレードを容易にするとしている[5]。

2017年に発売された任天堂ハイブリッドゲーム機Nintendo Switchへの搭載が発表され[6]、2018年にはTegraのみで15億3000万ドルの収益を記録した（内訳は9億7200ドルがSwitch、5億5800万ドルが自動車）[7]。

特徴[編集]

  • 省電力でありながらグラフィック性能が高い
  • コンピュータに必要な機能が1枚のチップに収まっているので、チップセットの面積が小さい
  • 世界初のデュアルコアARM Cortex A9 CPUを搭載 （Tegra 2）
  • 世界初のクアッドコアARM Cortex A9 CPUを搭載 （Tegra 3）
  • 低周波数で低消費電力動作を実現する第5のコンパニオンCPUコアを搭載 （Tegra 3）

仕様[編集]

Tegra 250[8]
製造プロセス アーキテクチャ CPU GPU メモリ 動画 エンコード 画面解像度 モデム
コア数 クロック コア数 演算性能
Tegra APX 2500, 2600 ARM11 1 0.6 GHz NEON 非対応 (Advanced SIMD) LPDDR-333 720p@30fps 854x480 (LCD)
1280x1024 (CRT)
1280x720 (HDMI) 		なし
Tegra 600 0.7 GHz 1280x1024
Tegra 650 0.8 GHz LPDDR-400 1080p@24fps 1680x1050
Tegra 230 40 nm[9] Cortex-A9 2 1.0 GHz VFPv3-D16 (VFPv3に対してレジスタ数が半分)
NEON 非対応 (Advanced SIMD) 		8 (VS : 4 PS : 4)[10] 単精度 5.6 GFLOPS (333 MHz)[11] シングルチャネル LPDDR2-600 1080p 1024x600 (LCD)
1280x1024 (CRT)
1920x1080 (HDMI)
Tegra 250 シングルチャネル LPDDR2-600, 667 1680x1050 (LCD)
1600x1200 (CRT)1920x1080 (HDMI)
Tegra 3 / Tegra 4
製造プロセス アーキテクチャ CPU GPU メモリ 動画 エンコード 画面解像度 モデム
コア数 クロック 演算性能 L2 キャッシュ コア数 演算性能
Tegra 3 40 nm[12] Cortex-A9 4 + 1[13] 1.3 - 1.7 GHz VFPv3
NEON 対応 (Advanced SIMD) 		単精度 27.2 GFLOPS[14]
倍精度 10.2 GFLOPS[15] 		1 MB[16] 12 (VS : 4 PS : 8[17]) 単精度 12.48 GFLOPS (520 MHz[18])[19] 32bit シングルチャネル DDR3-L 1600, LPDDR2-1066 1440p 2048x1536(LCD)
1920x1200(CRT)
1920x1080(HDMI) 		なし
Tegra 4i 28 nm[20] Cortex-A9 R4 ? - 2.3 GHz VFPv4
NEON 対応 (Advanced SIMD) 		単精度 36.8 GFLOPS[21]
倍精度 13.8 GFLOPS[22] 		60 (VS : 20 PS : 40[23]) 単精度 79.2 GFLOPS (660 MHz[24]) 32bit シングルチャネル LPDDR3-2133 1920x1200(LCD)
1920x1080(HDMI) 		LTE Cat4
HSPA+
TD-HSPA
GSM / GPRS / EDGE
Tegra 4 Cortex-A15 r2 1.2 - 1.9 GHz 単精度 60.8 GFLOPS[25]
倍精度 15.2 GFLOPS[26] 		2 MB + 0.5 MB[27] 72[28] (VS : 24 PS : 48[29] 単精度 96.768 GFLOPS
(672 MHz[30]) 		32bit デュアルチャンネル DDR3-L, LPDDR3-1866 3200x2000(LCD)
3840x2160(HDMI) 		なし
Tegra K1 / Tegra X1 / Tegra X2
製造プロセス アーキテクチャ CPU GPU メモリ 動画 エンコード 画面解像度 モデム
コア数 クロック 演算性能 L2 キャッシュ コア数 クロック 演算性能
Tegra K1

(32ビット)

28 nm[31] (TSMC HPM) Cortex-A15 r3 4 + 1 ? - 2.3 GHz 単精度 73.6 GFLOPS[32]
倍精度 18.4 GFLOPS[33] 		2 MB + 0.5 MB[34] CUDA Kepler
Unified Shader 192コア 		950 MHz 単精度 365 GFLOPS [35] 64bit デュアルチャンネル LPDDR3, DDR3-L 14.9 GB/s H.264, VP8など 2160p 30fps 3840x2160 (LCD)
4096x2160 (HDMI) 		なし
Tegra K1

(64ビット)

Denver 2 ? - 2.5 GHz[36] 単精度 40 GFLOPS[37]
倍精度 20 GFLOPS[38] 		2 MB[39]
Tegra X1[40] 20 nm (TSMC 20 SoC) Cortex-A57 + Cortex-A53[41] 4 + 4[42] Cortex-A57 1.9 GHz[43] 2 MB + 0.5 MB[44] CUDA Maxwell 256コア[45] 1024 MHz 単精度 512 GFLOPS [46]半精度 1 TFLOPS 64bit LPDDR4, LPDDR3, DDR3 25.6 GB/s[47] H.265, VP9など 2160p 30fps 4096x2160 60fps
Tegra X1+[48][49] 16 nm 1267 MHz[50] 単精度 649 GFLOPS

半精度 1298 GFLOPS

64bit LPDDR4X
Tegra X2 (Parker)[51] 16 nm Denver 2 + Cortex-A57 2 + 4 2.0 GHz + 2.0 GHz 2 MB + 2 MB CUDA Pascal 256コア 1465 MHz 単精度 750 GFLOPS

半精度 1.5 TFLOPS

128bit LPDDR4 58.4 GB/s H.265, VP9など 2160p 60fps
Xavier[52] 12 nm Nvidia Custom Carmel 8 2.26 GHz 8MB[53] CUDA Volta 512コア 1377 MHz 単精度 1410 GFLOPS

半精度 2.820 TFLOPS

256-bit LPDDR4X 137GB/s H.265,VP9など 4K 60fps 3840x2160 60fps

グラフィック性能[編集]

Tegra 650のグラフィック性能は「GeForce 6」シリーズ相当で、『Quake III Arena』を46fpsで実行できる[54]。Tegra 250は1024x600の解像度を60fpsで実行できる[55]。

Tegra 3は12コアのGeForce GPUを搭載しており、Tegra 2と比べ約3倍のグラフィックス性能を持つ[56]。また、最新のビデオ・エンジンを実装することで、1080p、40Mbpsのビデオを再生することが可能[56]。このほか、ステレオスコピック3Dにも対応する。

Tegra 4は72コアのGeForce GPUを搭載しており、Tegra 3の約6倍、Tegra 2の約20倍のグラフィック性能を持つ[57]

Tegra K1はTegra 4の3.75倍のグラフィック性能をもっており[58]第7世代の据え置きゲーム機（PS3/Xbox 360）の性能を超えている[59]。

Tegra X1はTegra K1の1.5～2倍のグラフィック性能。正式にFP16に対応しており、最大で1TFLOPSの演算能力を有する[60][61]。

メモリ帯域[編集]

ARMアーキテクチャのデュアルコアCPUで LPDDR2 SDRAM を利用している場合はデュアルチャネル（32ビット×2）を採用しているものが多い中、Tegra 2 と Tegra 3 はシングルチャネル（32ビット×1）を採用している。

Tegra 3の省電力技術[編集]

「4-PLUS-1」
メインである4つのコアに加え、低性能・低消費電力のコンパニオンコアを状況に応じて活用する技術。端末のパフォーマンスが必要なときは4つのコアから必要な数のコアを使い、不要なときは低消費電力のコンパニオンコアだけで動作して全体の消費電力を削減する。ビデオ再生時では最大61%、Web閲覧では最大30%の消費電力の削減が可能[62]。
PRISM Display Technology（プリズム・ディスプレイ・テクノロジ）
液晶の消費電力を低減するための技術。液晶に表示される画像・動画のピクセル1つ1つを分析して、明るい色に置き換えることで、バックライトを暗くしても同じ明るさを維持する。バックライトの消費電力を最大40%削減できる[63]。
DirectTouch（ダイレクト・タッチ）
タッチパネルの消費電力を削減する技術。タッチパネルの制御を専用チップではなくTegra 3で行うことで、消費電力およびチップ面積を低減する。また、タッチパネルの制御にTegra 3のパフォーマンスを活用できるため、タッチレスポンスが向上する[63]。

用途[編集]

Tegra APX 2500は携帯電話などの搭載に適しており、Tegra 600/650はUMPCなどの搭載に適している。また、Tegra 3はスマートフォンやタブレット端末への搭載に適している。同チップを搭載する端末では、テレビに繋いで大画面に出力できるほか、対応するPS3、Wii、Xboxなどのゲームコントローラーをつなげて、家庭用ゲーム機レベルの3Dゲームが楽しめる[63]。

なお、Tegraシリーズは、クアルコム社のモバイル向けプロセッサSnapdragonや、TI社のモバイル向けプロセッサOMAPなどと競合する。

サポートするOS[編集]

Tegraを搭載した製品[編集]

Tegra 2以降のプロセッサを搭載したスマートフォン・タブレットを、NVIDIAでは「Tegraスーパー・フォン」「Tegraスーパー・タブレット」と呼ぶ。

競合製品[編集]

脚注[編集]

[脚注の使い方]
  1. ^ System on a Chipの略称
  2. ^ 【PC Watch】 【COMPUTEX 2009レポート】NVIDIA、Tegraベースのネットブックなど多数のデザインウインを明らかに ～国内キャリアからも登場か
  3. ^ NVIDIA、モバイル機器向け「Tegra」の高性能ぶりをアピール
  4. ^ NVIDIAが放つ「ゲーマー向けAndroidタブレット」の気になるところを片っ端から検証してみたNVIDIA　SHIELD Tablet
  5. ^ NVIDIAが「Tegra」の車載展開を加速、自動運転や「iOS in the Car」もカバー
  6. ^ [NVIDIA、「まさにWin-Win」だったという任天堂との協力関係は20年先まで見据える https://automaton-media.com/articles/newsjp/nvidia-expects-2-decades-of-relationship-with-nintendo/]
  7. ^ Nvidia Reportedly Made $972 Million From the Nintendo Switch
  8. ^ “NVIDIA Tegra FAQ (PDF)” (英語). 2009年6月28日閲覧。
  9. ^ NVIDIAのゲームマシン「SHIELD」の心臓部となる「Tegra 4」の正体
  10. ^ The Tegra 4 GPU, NVIDIA Claims Better Performance Than iPad 4
  11. ^ AnandTech - Qualcomm Snapdragon S4 (Krait) Performance Preview - 1.5 GHz MSM8960 MDP and Adreno 225 Benchmarks
  12. ^ NVIDIAのゲームマシン「SHIELD」の心臓部となる「Tegra 4」の正体
  13. ^ バッテリーセーバーコア
  14. ^ 4 FLOPS/cycle * 1.7 GHz * 4 コア
  15. ^ 1.5 FLOPS/cycle * 1.7 GHz * 4 コア
  16. ^ 【レポート】NVIDIA、Tegra 4の詳細をついに公開 - CPUだけでなくGPUも大規模アーキテクチャ変更と明らかに (3) より高性能な製造プロセスを利用するTegra 4i - パソコン - マイナビニュース
  17. ^ NVIDIAのゲームマシン「SHIELD」の心臓部となる「Tegra 4」の正体
  18. ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】NVIDIAがMWCに合わせて「Tegra 4/4i」の詳細を明らかに
  19. ^ AnandTech - Qualcomm Snapdragon S4 (Krait) Performance Preview - 1.5 GHz MSM8960 MDP and Adreno 225 Benchmarks
  20. ^ NVIDIAのゲームマシン「SHIELD」の心臓部となる「Tegra 4」の正体
  21. ^ 4 FLOPS/cycle * 2.3 GHz * 4 コア
  22. ^ 1.5 FLOPS/cycle * 2.3 GHz * 4 コア
  23. ^ 【レポート】NVIDIA、Tegra 4の詳細をついに公開 - CPUだけでなくGPUも大規模アーキテクチャ変更と明らかに (3) より高性能な製造プロセスを利用するTegra 4i - パソコン - マイナビニュース
  24. ^ 【レポート】NVIDIA、Tegra 4の詳細をついに公開 - CPUだけでなくGPUも大規模アーキテクチャ変更と明らかに (3) より高性能な製造プロセスを利用するTegra 4i - パソコン - マイナビニュース
  25. ^ 8 FLOPS/cycle * 1.9 GHz * 4 コア
  26. ^ 2 FLOPS/cycle * 1.9 GHz * 4 コア
  27. ^ 【レポート】NVIDIA、Tegra 4の詳細をついに公開 - CPUだけでなくGPUも大規模アーキテクチャ変更と明らかに (3) より高性能な製造プロセスを利用するTegra 4i - パソコン - マイナビニュース
  28. ^ NVIDIA Tegra 4 processor details leaked
  29. ^ )NVIDIAのゲームマシン「SHIELD」の心臓部となる「Tegra 4」の正体
  30. ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】NVIDIAがMWCに合わせて「Tegra 4/4i」の詳細を明らかに
  31. ^ NVIDIAのゲームマシン「SHIELD」の心臓部となる「Tegra 4」の正体
  32. ^ 8 FLOPS/cycle * 2.3 GHz * 4 コア
  33. ^ 2 FLOPS/cycle * 2.3 GHz * 4 コア
  34. ^ 【レポート】NVIDIA、Tegra 4の詳細をついに公開 - CPUだけでなくGPUも大規模アーキテクチャ変更と明らかに (3) より高性能な製造プロセスを利用するTegra 4i - パソコン - マイナビニュース
  35. ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】NVIDIAの最強モバイルSoC「Tegra K1」の省電力技術の秘密 - PC Watch
  36. ^ Nvidia details 64-bit Denver Tegra K1, claims Haswell-class performance for first 64-bit Android chip | ExtremeTech
  37. ^ 8 FLOPS/cycle * 2.5 GHz * 2 コア
  38. ^ 4 FLOPS/cycle * 2.5 GHz * 2 コア
  39. ^ Nvidia details 64-bit Denver Tegra K1, claims Haswell-class performance for first 64-bit Android chip | ExtremeTech
  40. ^ “NVIDIA Tegra X1”. Techpowerup. 2020年1月11日閲覧。
  41. ^ AnandTech | NVIDIA Tegra X1 Preview & Architecture Analysis
  42. ^ AnandTech | NVIDIA Tegra X1 Preview & Architecture Analysis
  43. ^ NVIDIA® Jetson™ TX1 Supercomputer-on-Module Drives Next Wave Of Autonomous Machines | Parallel Forall
  44. ^ AnandTech | NVIDIA Tegra X1 Preview & Architecture Analysis
  45. ^ AnandTech | NVIDIA Tegra X1 Preview & Architecture Analysis
  46. ^ AnandTech | NVIDIA Tegra X1 Preview & Architecture Analysis
  47. ^ AnandTech | NVIDIA Tegra X1 Preview & Architecture Analysis
  48. ^ “SHIELD TV PRO PRODUCT SPECS”. NVIDIA. 2020年1月11日閲覧。
  49. ^ “REVIEW: NVIDIA Shield TV 2019 with the new Tegra X1+ SoC”. androidpctv. 2020年1月11日閲覧。
  50. ^ “Switch's next Tegra X1 looks set to deliver more performance and longer battery life”. EUROGAMER. 2020年1月11日閲覧。
  51. ^ “NVIDIA Tegra X2”. Techpowerup. 2020年1月11日閲覧。
  52. ^ “NVIDIA Jetson AGX Xavier”. Techpowerup. 2020年1月11日閲覧。
  53. ^ “Jetson AGX Xavier Developer Kit” (英語). NVIDIA Developer (2018年7月9日). 2020年2月3日閲覧。
  54. ^ 4Gamer.net ― NVIDIAのMichael Rayfieldゼネラルマネージャーに聞く，Tegraの現在と今後 (Tegra)
  55. ^ NVIDIA Tegra Multi-processor Architecture
  56. ^ a b ITmedia ― NVIDIA、「Tegra3」を正式に発表
  57. ^ NVIDIA Tegra 4 processor details leaked
  58. ^ Tegra K1 ‘SuperChip’ First Benchmarks Surface – Almost 4 Times Faster than Tegra 4, Blows the Competition Away
  59. ^ 【詳報】NVIDIA、KeplerアーキテクチャGPUの次世代SoC「Tegra K1」～PS3、Xbox 360の性能を超える
  60. ^ 1TFLOPSの実現はモバイルSoCとしては初となる。
  61. ^ ［CES 2015］次世代SoC「Tegra X1」のグラフィックス性能は現行Tegra K1の1.5～2倍に。1TFLOPSの処理性能で狙うのは自動車業界
  62. ^ NVIDIA - 低消費電力と高性能を両立させるマルチコアCPUアーキテクチャー
  63. ^ a b c マイナビニュース - 最小消費電力で最大パフォーマンスを目指す「Tegra3」 - NVIDIAが説明会を解説
  64. ^ NVIDIA Tegra
  65. ^ Downloads | Tegra Developer Zone
  66. ^ Microsoft，「次期Windows」におけるARMサポートを公表 - 4Gamer
  67. ^ [1] QNX CAR2 が NVIDIA Tegraプロセッサファミリをサポート - Blackberry QNX
  68. ^ 多聞天 (Tamonten)（2015年4月12日時点のアーカイブ）
  69. ^ “Avionic Design Tegra 2 (T290) Tamonten Processor Module - Product Brief”. Avionic Design. 2012年5月30日閲覧。
  70. ^ “ASUSTeK、「Eee Pad」を「ASUS Pad」に改名～第1弾はTegra 3搭載の「TF300T」”. Impress PC Watch. (2012年5月17日). http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/20120517_533498.html 2012年5月17日閲覧。 
  71. ^ Audi connect and infotainment
  72. ^ a b 「Nintendo Switchのチップ解剖から考えるデグレード版Tegra X1を選んだ理由 (1/3)」『EE Times Japan』。2018年11月2日閲覧。

外部リンク[編集]

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