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NVIDIAの4コア Tegra " Kal-El " は5番目のコア搭載、低負荷時に特化して低消費電力を実現

Ittousai, @Ittousai_ej
2011年9月21日, 午前07:00 in Kal-El
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NVIDIAが次世代モバイルプロセッサ " Kal-El " のホワイトペーパー2編を公開し、Kal-Elがクアッドコアのほか低負荷時の動作に特化したもうひとつのCPUコア「コンパニオンコア」を搭載することを初めて明らかにしました。コンパニオンコアはメインの4コアと同じARM Cortex-A9ベースでありつつ、低クロック・低電圧でのパフォーマンスに特化したCPUコア。

Kal-El は アクティブスタンバイ時や音楽・動画再生時などCPU負荷が低い状態ではコンパニオンコアのみを最大500MHz の低クロックで動作させ、負荷に応じてメインCPUコア1つ~4つに切り替える新手法 "vSMP" (Variable Symmetrical Multi Processing)により、すべてのシナリオで従来のシングル~デュアルコアプロセッサより高い性能と長時間駆動の両立をうたっています。(5コアと呼ばないのはコンパニオンとメイン4コアが排他動作だから)。


NVIDIAの次世代 Tegra こと" Kal-El " (開発名)といえば、ARM Coterx-A9 ベースの4CPUコアと、「12コア」の新GPUにより、従来のデュアルコア Tegra 2 より総合5倍のパフォーマンスをうたうプロセッサ。NVIDAは Kal-El について高い処理能力とともに、すべてのシナリオで従来より低い消費電力を実現すると公言してきました。同じ負荷ならば一般にコア数が多いほうが消費電力は低くなることはマルチコアプロセッシングの原則(※)ですが、極端に負荷が低い場合も含めて「すべてのシナリオで」同等以上に優れていると主張できた理由がこの5番目のコアにあったことになります。(※消費電力は電圧の二乗に比例するから。おなじタスクをシングルコア高クロック(高電圧)で処理するより、マルチコア低クロック(低電圧)のほうが全体で低くなる)。

公開されたホワイトペーパー " Variable SMP - A Multi-Core CPU Architecture for Low Power and High Performance " によれば、5つめの Companion core はメインの4コアとおなじARM Cortex-A9アーキテクチャでありながら、リーク電流が少なく低負荷時の動作に最適化されたLP(低消費電力)プロセスで製造されるCPUコア。低負荷時ではコンパニオンコアのみが最大500MHz の低クロックで動き、負荷に応じてGHzクロックのメイン4コアと排他で動作します。

NVIDIAいわく、Kal-El の "vSMP" の利点は高性能と低消費電力の両立に加えて、OSやアプリからは透過的に動作する(特にvSMP用にコーディングする必要がない)、コンパニオンとメインCPUコアはL2キャッシュを共有し排他で動作するためキャッシュのコヒーレンシが確保できる(同期のペナルティーがない)、アシンクロナス動作に比べて電源設計を簡略化できることなどを挙げています。

ホワイトペーパー中の比較図によれば、Tegra 2 比の消費電力はLP0(もっとも低い待機時)で28%低く、MP3再生時で14%、HD動画再生時には61%、ゲームでは34% Kal-El が下回っています。また Coremark実行時のスコアと消費電力では、ライバルのTI OMAP4 (各コア1GHz動作)や Snapdragon QC8660(1.2GHz)と比較して、同等の処理能力(スコア 5600前後) では消費電力が半分から三分の一、同等の消費電力ではスコアが約2倍(11667)という結果が示されています。

Kal-El を搭載した製品は、まずタブレットが今年の秋から年末にかけて店頭に並ぶ予定 (NVIDIA CEO Jen-Hsun Huang氏の発言より)。スマートフォンでの採用はやや遅れると見られています。


source NVIDIA (1), (2)


今回明らかになったコンパニオンコアとはあまり関係ないものの、Kal-El のパフォーマンスを示すデモ " Glowball " 。転がるボールが光源になり反射や影がリアルタイムに処理されるダイナミックライティング、樽やカーテンが決め打ちアニメではなくリアルタイム演算で動くフィジックスシミュレーションなどに注目。

今回公開されたホワイトペーパーでは、Tegra 2とKal-Elで同じデモを実行した場合、Glowballでは 13FPS (Tegra 2) 対 35fps (Kal-El)、Lost Planet 2 では15fps 対 32fps というベンチマークが示されています。





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