Benchmark Redakcija
Dragoljub Radovanović
Tegra 3 tehnologija u praksi i njene prednosti
Iako smo se nedavno susreli sa prvim Tegra 3 uređajem i u njegovom tekstu dotakli Tegra 3 platforme, odlučili smo da malo proširimo priču i da vam istaknemo prednosti koje donosi Tegra 3 odvojimo u posebnom članku. U ovom tekstu možete pronaći više informacija o tome koje su beneficije Tegra 3 platforme, čitati o novim tehnologijama koje koristi, o tome kako je rešena i optimizovana potrošnja energije, koliko je quad core rešenje bolje od dual-core rešenja, ali i pored teorije dobiti konkretne rezultate koje smo izvršili u popularnim benchmark aplikacijama, i u njima videti koliko je Tegra 3 moćnija od Tegre 2…
Tegra 3 tehnologija i njene prednosti
U februaru 2011-e godine, Nvidia je predstavila i demonstrirala Projekat Kal-El (Tegra 3), prvi na svetu mobilni procesor sa četiri jezgra. Kal-El projekat između ostalog obećava nova iskustva, robusniji mulitasking, bolji kvalitet gejminga, i brže web pretraživanje. Pored toga, Projekat Kal-El produžava vek trajanja baterije tako što njegova CPU jezgra rade na nižoj frekvenciji, a ipak, on uspeva da vrši više posla od dvojezgarnih ili jednojezgarnih procesora.
Drugi industrijski lideri su se složili da je quad core pravi smer, i takođe najavili svoje linije quad core mobilnih procesora. Dok će dodavanje više jezgara poboljšati performanse i smanjiti potrošnju u mnogo slučajeva, dodatne tehnologije mogu da pomognu u ovom još više.
Nova dodatna tehnologija kod Nvidia Kal-El procesora, je njegova Variable Symetric Multiprocessing (vSMP) tehnologija. Ranije nije obelodanjeno u javnosti, da vSMP uključuje i peto CPU jezgro (takozvano “Kompanjon” jezgro) napravljeno koristeći specijalni silikonski proces male snage, koji izvršava zadatke na niskoj frekvenciji za aktivni standby režim, reprodukciju muzike, pa čak i video reprodukciju.
Četiri glavna “quad” jezgra su napravljena koristeći standardni silikonski proces kako bi postigli veće frekvencije, dok troše manje energije u odnosu na dual core u mnogim zadacima. Svih pet jezgara su identične ARM Cortex A9 centralne procesorske jedinice, koje se individualno pale i gase u zavisnosti od tereta posla. Kompanjon jezgro je nevidljivo u operativnom sistemu, za razliku od trenutnih Asinhronih SMP arhitektura, što znači da operativni sistem i aplikacije nisu svesne ovog jezgra, ali automatski imaju korist od njega. Ova stragija značajno smanjunje softverski trud i nove zahteve za kodiranje.
Optimizacija za ključne slučajeve mobilne upotrebe
Istraživanja o mobilnoj upotrebi pokazuju da su mobilni uređaji tipično u aktivnom standby stanju čak 80 procenata vremena, a intenzivne procesorske mobilne aplikacije samo 20 procenata. Zamislite kako se vaš uređaj nalazi u vašem džepu ili na stolu u “Aktivnom Standby-u” – ili kada korisnik ne interaktuje aktivno sa uređajem i kada procesor ili radi pozadinske zadatke ili pokreće aplikacije koje zahtevaju niže performanse, koje ne zahtevaju interakciju od strane korisnika. Sa druge strane, kada koristite vaš uređaj – surfujete internetom, proveravate E-mail, igrate igre, pokrećete multimedijalne aplikacije i tako dalje – uređaj je u režimu intenzivnih performansi, koje zahtevaju jedno ili više CPU jezgara da rade na većim frekvencijama.
Imajte u vidu, da kada je uređaj u aktivnom standby stanju, mnogi zadaci se još uvek odigravaju u pozadini – E-mail sinhronizacija, sinhronizacija društvenih medija, pokretni wallpaper-i, aktivni widget-i, itd. Takvi zadaci mogu da budu procesirani od strane samo jednog jezgra, koje radi na mnogo nižim frekvencijama. Korisnici generalno ne mare kolik brzo je pozadinski zadatak procesiran, već žele samo da se izvrši i da pri tome ne potroši puno baterije. Kada je uređaj u aktivnom standby stanju, vek trajanja baterije može biti drastično poboljšan umanjenjem potrošnje aktivnog standby stanja kod mobilnih procesora.
Variable Symmetric Multiprocessing
Nvidia Projekat Kal-El je prvi mobilni SoC uređaj koji je implementirao i patentirao Variable Symmetric Multiprocesssing (vSMP) tehnologija, koja ne samo da minimizuje potrošnju energije aktivnog standby stanja, već u zavisnosti od potrebe takođe pruža maksimalne quad core performanse. Kao dodatak glavnim Cortex A9 jezgrima visoke performanse, Kal-El poseduje i peto jezgro niske snage, takođe Cortex A9 CPU, koji je nazvano “Kompanjon” jezgro, koje je optimizovano da umanji potrošnju aktivnog standby režima i da izvršava manje zahtevne zadatke.
Projekat Kal-El takođe uključuje druge patentirane vSMP tehnologije koje pametno upravljaju distribucijom obima posla između glavnih jezgara i Kompanjon jezgra, u zavisnosti od aplikacije i zahteva operativnog sistema. Taj menadžment je izvršava od strane Nvidia Dynamic Voltage, Frequency Scaling (DVFS) u CPU Hot-Plug menadžment softvera i ne zahteva bilo kakve druge specijalne modifikacije operativnog sistema.
Kompanjon jezgro niske potrošnje (peto jezgro)
Peto jezgro poseduje identičnu unutrašnju arhitekturu kao glavna četiri Cortex A9 CPU jezgra, ali pošto je izgrađeno na procesu male snage, u spektru niskih performansi i niskih frekvencija, ono koristi manje energije u poređenju sa glavnim CPU jezgrima, koja su znatno jača i brža.
Merenja potrošnje u Kal-El procesoru pokazuju da ovo peto Kompanjon jezgro donosi veće performanse po jednom vatu, u poređenju sa glavnim jezgrima na operacionim frekvencijama ispod 500 MHz, tako da je maksimalna operaciona frekvencija Kompanjon jezgra ograničena na 500 MHz.
Koja je zapravo glavna uloga petog jezgra? Kompanjon jezgro se pre svega koristi u aktivnom standby režimu i kada se izvršavaju pozadinski procesi kao &ˇto su Email sinhronizacija, osvežavanje Twitter i Facebook statusa, itd. Ono se takođe koristi za aplikacije koje ne zahtevaju preteranu moć procesiranja, kao što je strimovanje zvuka, offline zvuk, i za online i offline video reprodukciju. Treba istaći da se audio i video reprodukcija, sa dodatkom video enkodiranja, pre svega oslanjaju na hardverski bazirane enkodere i dekodere, a najmanje na sam procesor.
Za razliku od Kompanjon jezgra, glavna CPU jezgra moraju da rade na većim frekvencijama, kako bi donela veće performanse. Samim tim, ona su izgrađena na brzo-procesnoj tehnologiji, koja im dozvoljava da se skaliraju do veoma visokih operacionih frekvencija, na nižim opsezima napona. Tako da su glavna jezgra sposobna da pruže bolje performanse, bez značajnog povećanja u dinamičkoj potrošnji energije.
Koristeći kombinaciju glavnih jezgara optimizovanih za performanse i Kompanjon jezgra optizovanog za energiju, Variable Symmetric Multiprocessing tehnologija ne samo da donosi ultra nisku potrošnju energije u aktivnom stadby stanju, već takođe, u zavisnosti od potrebe, maksimalne quad core perfornanse za zahtevne aplikacije kao što su gejming, web surfovanje, Flash mediji i video konferencije. vSMP tehnologija uspešno kombinuje beneficije snage i performansi, sa optimizovanim za snagu CPU B i optimizovanim za performanse CPU A, pokazanim u slici ispod.
Dakle, da rezimiramo, Kompanjon jezgro postaje aktivno kada je uređaj u aktivnom standby režimu i kada se izvršavaju procesi kojima nisu potrebna glavna četiri jezgra da bi bili izvršeni, tako da uključivanjem petog pomoćnog jezgra za te procese, umesto upošljavanja glavnih jezgara, znatno se produžava vek baterije. Pomoćno jezgro jeste veoma korisno, ali treba se fokusirati i na glavna četiri jezgra.
Dinamičko uključivanje i isključivanje jezgara u zavisnosti od obima posla
Kada je glavno jezgro ugašeno i mobilni procesor koristi glavna jezgra za procesiranje, CPU Guverner i CPU menadžment logike nastavljaju da prate CPU opterećenje i utilizaciju glavnih jezgara, dinamički uključujući i isključujući jedno do četiri jezgra. Na primer, aplikacije kao što su Email, proste igrice, ili slanje poruka, tipično zahtevaju snagu samo jednog od četiri glavna jezgra. Za više zahtevnije aplikacije kao što Flash opterećeno web pretraživanje, ili težak multitasking, CPU menadžer može da uključi dva jezgra. Kako bi bili isporučeni zahtevi maksimalne efikasnosti, kao što su gejming u klasi konzola, stvaranje medija ili njena obrada, sva četiri jezgra će biti uključena, kako bi bila isporučene maksimalne performanse koje zahteva aplikacija (ili aplikacije).
Beneficije vSMP tehnologije u potrošnji energije
Upotrebom Variable Symetric Multiprocessing (vSMP) tehnologije koja kontroliše koliko će jezgara biti uključeno za različite slučajeve korišćenja i upotrebom petog jezgra za nezahtevne procese, koje znatno smanjuje nepotrebno “curenje” energije, potrošnja energije u odnosu na Tegra 2 procese je niža u svim slučajevima.
Beneficije Quad-Core procesora u odnosu na Dual-Core
Sa dodatkom vSMP tehnologije, važno je zapamtiti da je više jezgara bolje za menadžment energije, nego manje jezgara. Kao primer, Quad Core CPU isporučuje manji napon na svim tačkama performansi, u poređenju sa Dual Core procesorima. Razlog tome je to što sva četiri jezgra mogu da rade na nižoj frekvenciji, a samim tim i manjem naponu, kada procesiraju istu količinu posla kao Dual Core CPU. Pošto je snaga proporcionalna kvadratu napona, ukupna CPU snaga može da bude manja – a da u isto vreme izvršava istu količinu posla.
U tabeli ispod pokazana je izmerenja potrošnja energije i nivo performansi Kal-El Projekta, u poređenju sa konkurentnim Dual Core procesorima koji pokreću Coremark benchmark, popularni mobilni benchmark koji meri jednojezgarne ili višejezgarne performanse. Treba obratiti pažnju na tabelu ispod, u kojoj da Kal-El procesor troši 2-3 puta manje snage od konkurentnih rešenja, kada je ograničen na isti nivo performansi – kada svaki procesor izvršava okvirno 5 hiljada Coremark “rada”. Čak i kada Kal-El radi na višoj frekvenciji, on izvršava više od dva puta količine Coremark “rada”, a u isto vreme troši manje energije od dual core rešenja.
Prelazimo, sa teorije, na nešto detaljnije rezultate koje pruža Tegra 3 platforma. U nastavku teksta takođe možete videti kolika je zapravo razlika u performansama uređaja sa Tegra 3 platformom, kada ga poredimo sa uređajem koji poseduje Tegra 2 rešenje, odnosno ilustraciju koliko je Tegra 3 moćnija.
Tegra 3 performanse u praksi
Kako bi vam prikazali koliki napredak u performansama Tegra 3 donosi u poređenju sa Tegra 2 rešenjem, iskoristićemo rezultate koje su pružili nedavno testirani Asus Transformer Prime TF201 tablet i njegov prethodnik Asus Transformer TF101, koji poseduje Tegra 2 čip. Rezultati koje ćete videti u nastavku dobijeni su pomoću popularnih Android benchmark aplikacija, koje imaju ulogu da testiraju performanse procesora, ali takođe i performanse GPU čipa. Ostavićemo i detaljniji opis šta koja aplikacija meri.
Quadrant Advanced je popularna benchmark aplikaciju, sa kojom ste verovatno upoznati. Ona pokreće seriju CPU, I/O 2D i 3D testova, za koju dodeljuje određen broj poena i na kraju ih sabira u konačan rezultat.
NenaMark 1 je OpenGL ES 2.0 grafički benchmark, koji opterećuje GPU grafičkim elementima kao što su refleksije, dinamičke senke, parametrične površine, čestice i različiti modeli svetla.
Vellamo je benchmark aplikacija koja testira performanse browser-a Android mobilnih uređaja. On testira stabilnost, networking, JavaScript, rendering i korisničko iskustvo, tako da je dobrim delom baziran na realnim testovima i situacijama sa kojima se srećemo tokom pretraživanja interneta.
Antutu je benchmark alatka koja provodi vaš uređaj kroz performanse memorije, CPU integer-a, CPU floating point, 2D i 3D grafičke performanse, brzinu upisa/čitanja SD kartice i I/O performansu databaza.
Linpack je isključivo CPU benchmark aplikacija. Ona meri brzinu vašeg uređaja tako što meri koliko miliona floating point operacija u sekundi (MFLOPS) vaš uređaj može da uradi za što kraće vreme. Poseduje dve opcije Single Thread i Multi Thread.
BenchmarkPi je jednostavan benchmark koji računa koliko je vašem uređaju potrebno milisekundi da izračuna Pi (3.14…) vrednost.
CF-Bench je alatka koja između ostalog meri performanse memorije i procesora, a ona je specifično namenjena uređajima sa više jezgra, gde je očigledno koliko je Prime dobio veći rezultat u poređenju sa TF101 modelom.
BrowserMark nije aplikacija, već se ovaj test pokreće direktno iz Browsera uređaja. Ukratko, BrowserMark je namenjen da ispita koliko je brz vaš Browser.
Sunspider je takođe još jedna alatka, koja nije aplikacija, već se takođe pokreće iz Browsera. Sunspider je JavaScript benchmark koji testira JavaScript jezik, tako da je takođe vezana za brzinu Browsera.
Electopia je ujedno igra i OpenGL ES 2.0 benchmark, koji testira performanse GPU čipa. Poseduje dve rezolucije, Fullscreen, gde se benchmark odvija preko celog ekrana, i WXGA, gde je benchmark smešten u manji prozor, kod kojeg su naravno bolje performanse.
Zaključak
Nakon pročitane teorije i dobijanja rezultata izvršenih testova, lako možete zaključiti koliko je povećanje u performansama i smanjivanju potrošnje energije Tegra 3 platforme u odnosu na Tegru 2. Ono što je takođe jako zanimljiv koncept kod ove tehnologije, je to što pored četiri jezgra koje pružaju veće performanse pri manjoj potrošnji, Tegra 3 takođe poseduje i peto Kompanjon jezgro, koje dodatno poboljšava potrošnju energije i smanjuje njeno nepotrebno curenje. Zahvaljujući svojoj snazi i performansama, ova tehnologija takođe omogućava kvalitetan 3D gejming igrama sa odličnom grafikom, ali i nešto u čemu Tegra 2 nije bila najbolja, a to je reprodukcija visokoprofilnog HD materijala, koji je reprodukovan veoma tečno na Tegri 3.
Ukoliko od svog uređaja želite maksimalne moguće performanse, a uz to nisku potrošnju energije, Tegra 3 quad-core uređaji se jasno nameću kao bolja alternativa dvojezgarnim rešenjima. Nvidia nam je pružila odličnu tehnologiju, koja će naše iskustvo u korišćenju uređaja sa njenim Tegra 3 čipom zaista podići na novi nivo. Ova kompanija se ne zaustavlja na Kal-El Tegra 3 čipu, već je prethodno najavila još tri čipa – Wayne za 2012-u, Logan za 2013-u i Stark za 2014-u godinu, o kojima ćemo takođe imati sličan tekst, kada budu bili dostupni. Do tada, uživajte u beneficijama koje nudi aktuelni Kal-El čip i Tegra 3 plaforma…
