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TX2--Tegra架构介绍

2020-10-16 16:30:51

一、Tegra发展以及各Tegra对比

1、Tegra发展

（1）2008年2月，NVIDIA与Microsoft合作开发基于ARM11架构的APX 2500应用处理器发布。

（2）随后英伟达发布Tegra产品Tegra 600 和 Tegra 650，集成的显示核心是基于GeForce 6，并加入了对CUDA和双精度浮点运算的支持。

2、Tegra发展图谱

3、各Tegra简要对比

二、Tegra X1/X2 架构解析

1、Tegra X1架构解析

（1）NVIDIA GeForce Maxwell 图形处理单元（GPU)；

（2）四核 ARM Cortex-A57 核心；

（3）64位DRAM接口提供了高宽带；

（4）基于一个Cortex-A9处理器和独立RAM的独立音频子系统；

（5）双显示控制器；

（6）高性能H.265/H.264视频硬件编码器，以及编码器完全支持超高清的10位像素4K视频60fps。

2、Maxwell架构解析

（1）相对Kepler而言，Maxwell重构了新的SMM以提高效率，全新的数据通路管理与组织；

（2）每个SMM包含4个Warp Schedulers；

（3）每个Warp Scheduler可以在每个Warp周期发起两条指令；

（4）Maxwell的CUDA Core是Kepler性能的1.4倍；

（5）2 SMM * 4 Warp Scheduler * 32 CUDA Core Processing Blocks = 256 CUDA Core

3、CUDA Core

4、Kepler VS Maxwell

5、GTX 980 VS TX1

6、Tegra X2架构解析

（1）NVIDIA Pascal 图形处理单元（GPU）架构；

（2）双核NVIDIA Denver 2 ARM CPU 核心，加四核ARM Cortex-A57核心；

（3）基于一个Cortex-A9处理器和独立RAM的独立音频子系统；

（4）基于独立的ARM Cortex-R5F 传感器处理器；

（5）基于独立的ARM Cortex-R5F 处理器子系统用于处理启动和能量管理；

（6）基于独立的ARM Cortex-R5F 处理器子系统用于处理摄像头管理；

（7）128位DRAM接口提供了高宽带的LPDDR4支持。

7、Pascal 架构解析

（1）相对于Kepler，Pascal简化了数据通路组织与管理，降低了Die区域大小，降低了数据传输时的能量消耗；

（2）新的SM调度器架构基于Maxwell调度器，且更加的智能化，即提高了性能有降低了功耗；

（3）一个SM内有2个Warp Scheduler，每个Warp Scheduler 可以在每个Warp周期发起两条指令；

（4）一个Warp Scheduler内有32个单精度CUDA Core。

8、Pascal VS Maxwell

9、Jetson TX1 VS Jetson TX2

10、TX1处理器性能

11、TX1图形性能

三、ARM Cortex-A57架构解析

1、ARM处理器家族

2、ARM Cortex-A57架构解析

（1）完全遵循 ARMv8-A 指令集规范；

（2）超标量，可变长度，乱序执行流水线；

（3）带有分支目标缓冲（BTB）与全局历史缓冲（GHB）RAM，一个返回堆栈，以及一个间接预测器的动态分支预测；

（4）AMBA 4 AXI 一致性扩展（ACE）或CHI 主机接口；

（5）实现了加速器一致性端口（ACP）为AXI4一致性从机接口；

（6）支持基于ETMv4架构的嵌入式跟踪单元（ETM）;

（7）支持基于PMUv3架构的性能监控单元（PMU）;

（8）用于多处理器调试的交叉触发接口（CTI）;

（9）通用中断控制器（GIC）CPU接口。

3、ARM Cortex-A57的性能

4、AArch32 VS AArch64

5、NEON架构解析

（1）架构分析

（2）NEON数据读取模式

（3）NEON架构对比

四、Tegra工作原理与软件架构

1、Tegra 工作原理

2、Tegra中断控制

（1）一共有0-192号全局中断，由六个中断控制器分别管理；

（2）TX1中断控制器分为两类：GIC400与LIC；

（3）GIC400是ARM Cortex-A57 的中断控制器；

（4）LIC是属于轻量级BPMP处理器的中断控制器；

（5）任何处理器都可以发送一个软件中断给其它一个或多个处理器（包括自身），但是IPI中断志限于A57之间（包括自身）；

（6）每个ARM处理器都有两个引脚来接收IRQ和FIQ中断，因为低电平触发，因此命名nFIQ和nIRQ；

3、Component 软件结构

（1）OS Images：JetPack包含来自Ubuntu的样例文件系统；

（2）Libraries：CUDA Toolkit（Linux下CUDA开发工具链）、TensorRT and cuDNN（高性能深度学习应用）、VisionWorks and Opencv（视觉计算应用）；

（3）Developer Tools：Tegra Graphics Debugger（调试OpenGL控制台级别地工程）、Tegra System Profiler（系统调试跟踪分析器，提高CPU效率）、PerfKit（提供访问GPU性能统计）、Samples（NVIDIA GameWorks Vulkan 以及 OpenGL 范例）。

4、VisionWorks 软件结构