【干货】解析英伟达的汽车“芯”Tegra Parker！

英伟达的Tegra系列由于没有基带支持、本身功耗控制以及市场导向等问题，在手机发展上折戟，同时也随着平板市场的萎缩而渐渐销声匿迹。目前，采用Tegra芯片的产品除了英伟达自家的平板电脑外，就只有谷歌、微软、惠普等厂商部分产品了。

不过在汽车智能化市场，Tegra产品却打出了一片天地，英伟达不但推出了Driver CX系列数字化座舱，还推出了专门面向自动驾驶的Driver PX系列产品，核心都是Tegra处理器。2016年8月，英伟达又发布了全新的TegraParker，这一次，又有什么新的技术出现呢？

在自动驾驶技术上，眼前比较流行的实现路径之一就是汽车通过搭载各种摄像头、雷达、红外线等探测器采集图像数据，再将这些信息通过中央处理系统的深度学习算法进行处理和分析，最后发出指令来控制汽车并实现自动驾驶。在这个过程中，深度学习算法所需要的并行计算能力就显得颇为重要，而GPU在这方面有天生的优势，高度并行、海量规模的架构能很好的满足深度学习的需求。

在之前的发布会上，英伟达在展示全新一代的Driver PX2时，就曾提到这款自动驾驶处理平台搭载了两颗全新的Tegra处理器和全新一代Pascal架构的GPU，整机的深度学习能力高达24DL TOPS(深度学习每秒计算兆次)，远超前代产品。其中Pascal架构的GPU自然是重头戏，不过两颗全新的Tegra处理器也不可小觑。不过当时英伟达并没有公布太多这两颗处理器的信息，直到2016年8月，英伟达终于正式发布了这款被称为全新的Tegra Parker处理器。

▲英伟达在之前的路线图中出现过Tegra Parker的身影，相比最终发布的产品变动还是相当大的，比如GPU部分就升级为了Pascal，CPU部分也不只是Denver。

▲英伟达CEO黄仁勋手持DriverPX2，宣布Tegra Parker的发布。

“2+4+256”超强规格，令人震撼

按照惯例，首先来看TegraParker的规格。

和之前的TegraX1、Tegra K1 A15版本完全不同的是，在TegraParker拥有6个CPU核心，且英伟达自有的Denver系列架构又出现了，还升级到了Denver 2。宏观上来看，Tegra Parker的CPU部分有两个簇，其中一个簇中包含了2颗Denver 2架构的CPU核心，另一个簇中包含了4颗Cortex-A57架构的核心，两个簇之间通过缓存后再使用HMP总线互联并保证缓存一致性。

▲Tegra Parker的核心结构简图。

▲Driver PX2使用了2个Tegra Parker处理器。

缓存方面，TegraParker的2个Denver 2核心和4个Cortex-A57核心分别配备了2MB的L2缓存，然后双方的L2缓存再通过一致性单元连接在一起。L1缓存方面有点复杂，Denver 2和之前的Denver一样，使用了128KB指令缓存搭配64KB数据缓存；而Cortex-A57则是48KB指令缓存搭配32KB数据缓存，从缓存容量的差别上就能看出双方架构设计存在巨大差异。内存方面支持LPDDR4内存，带宽为50GB/s，支持ECC校验，相比上代产品大幅度提升。

▲Tegra Parker对比上两代产品，进步巨大。

GPU方面，之前的Tegra X1使用的是Maxwell架构，集成了256个CUDA Core。在TegraParker上，GPU的架构采用了更先进的Pascal，CUDA Core数量还是256个，性能功耗比进一步提升。

不过，本次英伟达几乎没有给出任何有关Denver 2架构的信息，也没有说明新的架构在何处进行了升级。只是简略提到了Denver2依旧是7-way的超标量架构、支持乱系执行、每瓦特性能非常优秀、支持低功耗模式等。

有关Denver架构的一些背景知识

说起Denver2，就不能不提及Denver。Denver是英伟达在2014年发布的自研CPU架构及产品，这也是英伟达首次以自主研发的姿态进入CPU市场。在Denver上，英伟达采用了完全不同于ARM公版架构的设计，其类似全美达的VLIW超长指令集架构、支持OOO乱序执行。Denver的7-way的超标量管线很少见，L1缓存为4-way，128KB指令缓存搭配64KB数据缓存，16-way的2MBL2缓存。

Denver的频率非常高，一般可达2.3GHz到2.5GHz，性能表现也非常不错。它的性能特点在于注重单线程性能，甚至可以媲美“单线程性能之王”苹果A系列处理器，比如在大部分综合测试中，单核心性能部分Denver核心的Tegra K1处理器的都和苹果A8X处理器基本持平。

Denver以及其后续产品的发展，一直是业内关注的重点。只不过Denver 2发布后，目前还没有太多资料，也只有等待未来进一步测试才能得知其性能究竟如何。

工艺方面，TegraParker升级到了TSMC 16nm FinFET工艺，在晶体管密度、电压等方面要比之前半代工艺TSMC 20nm要强很多。

再来看看核心的搭配问题。这次Tegra Parker的CPU部分采用的是“2+4”的模式，一般来说，如果采用ARM的big.LITTLE架构的话，应该是“高性能核心+节能核心”的模式，但是Tegra Parker却是“Big+Super”也就是“高性能核心+超高性能核心”的模式，这样一来，Tegra Parker面向的市场基本就放弃了手机，甚至平板上使用Tegra Parker可能也会存在散热问题。不过，Tegra Parker面向的市场应该就是车载和大尺寸设备，并不用太担心功耗问题，这样的搭配反而能取得最好的性能。

▲Tegra Parker的处理器部分结构简图

▲Tegra Parker上对CPU部分做出的一些特殊设计。

另外，Tegra Parker中还有一些问题需要考虑：比如为什么使用两颗Denver 2搭配四颗Cortex-A57而不是四颗(甚至六颗)Denver2？为什么不是六核心Cortex-A57(或者Cortex-A72)？对此英伟达做出了一些解释。比如自动驾驶需要更强大的单核心性能、无论是自动驾驶还是游戏都需要更多的核心、总性能需要进一步提升等。而且为了满足这六颗核心高效率运作，英伟达还设计了多项辅助技术，其中自动排序技术可以让Task能够自动排序运行在正确的CPU核心上、当计算需要改变时可以自动移动Task或者线程去正确的核心、在不同的核心簇之间移动任务时保证缓存一致性等。

当然，有一种猜测是可能在汽车自动驾驶的应用场景中，需要单线程性能强悍的核心来对某些事项实现高效率的处理，性能要求较低但并行性要求较高的事项可能会交给四颗Cortex-A57来充分发挥，这也是比较实际的设计方案。

为自动驾驶优化Tegra Parker的功能性设计

除了核心设计外，还有一些功能性的内容。比如存储方面，Tegra Parker支持eMMC 5.2，SATA接口，比前代规格更进一步。视频方面支持2160p的60Hz编解码；摄像头方面支持12路HDR摄像头，都远胜前代产品。

▲Tegra Parker的特性一览

在自动驾驶方面，TegraParker支持最新的以太网音视频桥接技术，这是一项新的IEEE 802技术，主要目的在于建立高质量、低延迟、时间同步的音视频以太网络，实现实时音视频流的传输，这在自动驾驶上能够提供同步的音视频数据，提高安全性。此外，Tegra Parker还提供了Dual CAN和QSPI的支持，其中CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称,是博世推出的现场总线标准，已经成为了ISO 11898国际标准。CAN总线主要优点在于结构简单、各节点可以自由通信、节点数量理论上不限制等，在汽车上有重要应用。Tegra Parker支持双CAN接口。QSPI则是Queued SPI的简写，属于SPI接口的扩展，属于一种高效的传输接口，多见于工业设备和汽车等场合。

在安全方面，TegraParker支持Automotive Rated SoC，更宽泛的适应性设计、片上安全管理等技术，这些技术都是全新加入。虚拟化方面，Tegra Parker也支持最多8路硬件虚拟化，以便支持更多虚拟用户的使用。

▲Tegra Parker支持虚拟化技术

性能英伟达说它打遍天下无敌手

看完规格基本后，再来看看性能。目前由于不存在Tegra Parker的相关设备，因此性能都来自于英伟达的官方内容。在偏重整数性能的SpecInt2K测试中，如果Tegra Parker的性能是1的话，那么苹果A9X最多只有0.6，华为的麒麟950也是0.6，三星Exynos 8890略低，高通的骁龙820大约只有0.4左右。英伟达宣称TegraParker的处理器性能比A9X等处理器最多提升67%，比骁龙820提升高达150%。

▲英伟达给出的Tegra Parker性能，只有CPU部分，测试条件不是很明确。

除了处理器性能外，有关Tegra Parker的功耗、GPU性能方面基本就没有任何信息了。对于GPU性能，考虑英伟达目前在GPU届的地位以及Pascal架构GPU出众的表现，TegraParker应该是目前所有ARM SoC中顶尖的选择。

功耗方面，从架构设计来看，Tegra Parker的功耗肯定不会太低，猜测其在最极端情况下有可能会达到15W～20W左右。因为之前Tegra X1的功耗最高可能在15W附近，Tegra Parker与其类似，但是加入了2个Denver 2核心，即使制程改换，但是晶体管数量变多、频率提升，功耗也会持续上升。当然，英伟达如果考虑将Tegra Parker集成在SHILED游戏机中的话，应该会在功耗控制、频率控制上有另外的方案,功耗也可能会大幅度降低，甚至有可能低于10W。

▲Driver PX2上的TegraParker

写在最后

总的来看，TegraParker的规格相当令人震撼，完全是以面向较高性能场合而设计的处理器，虽然其性能无法和英特尔、AMD的高端X86处理器相媲美，但是在诸如车载、娱乐等场合还是相当适用的。而且这次英伟达是铁了心杀入汽车市场，准备彻底投入了这个庞大的蓝海，誓不回头了。Tegra Parker和英伟达的自动驾驶技术一起，带给英伟达的不光是股价飙升、也不光是汽车市场，而有可能是未来十年发展的根基。

不仅如此，从TegraParker的发布、以及英伟达现在官网都没有Tegra Parker的介绍等迹象可以看出，Tegra这个品牌有可能在未来会离普通消费者越来越远。因为没有大量移动终端的加持、全身心进入汽车市场的话，消费者将逐渐淡忘这个品牌。对全新的汽车用户来说，根本没必要去了解汽车用的谁家的处理器，最多只有极客在购车时会考虑自动驾驶模块来自于哪家。一个品牌的逐渐隐退，换来的可能是一个千亿级的巨大市场，英伟达的闷声大发财之路，才刚刚开始呢。