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Tegra 4/4i、Icera i500架构深度解析

义射频。当然,纯硬件或者纯软件的基带也没有,都是不同程度的综合,高通也不例外。至于哪些功能是硬件实现的,哪些又是软件做到的,谁都没公开过,具体要看怎样才能最好地控制功耗,做到资源重复利用最大化。

Icera基带更偏向软件这一侧,外置收发器处理向下转换之后就是完全软件的了。这样如何保证竞争力?秘密就在工艺上,NVIDIA选择了侧重性能的28nm HPM,而不是注重功耗的LP、HPL版本:使用高性能工艺,关闭不用的模块,而不是做一个更大、漏电率更低的SoC。NVIDIA宣称,这样可以让i500的面积比高通的MDM9x15小大约40%。

Icera的多年产品线都使用了相同的软件平台,只是随着网络通信技术的变化而更新,这就保持了很好的前后兼容性,毕竟PHY、协议堆栈完全都是软件的。

比如说,i500的多模调制解调软件就和i4xx系列完全一样,只是把改进了DXP使其支持15MHz、20MHz通道的LTE。

整个堆栈的规模是120万行C、DXP代码,编译后体积7.7MB。下图就是整个协议堆栈的示意图。

Icera i500的产品编号是“ICE9045”,28nm HPM工艺制造,搭配收发器型号ICE9245,工艺是看起来很老、但很适合的台积电65nm LP CMOS,通过数字界面与基带通信,执行所有的A2D、D2A。

ICE9045基本支持所有的3GPP通信标准,首发时最高LTE Cat.3,未来会升级到LTE Cat.4(软件编译更新就是了),WCDMA方面支持最高Cat.24 42Mbps(双载波64QAM),延续了i450上的Cat.18 16QAM 2x2 MIMO 28Mbps,不过未来可选升级到Cat.28 64QAM 2x2 MIMO 84Mbps。如果增加第二个ICE9245收发器,还支持4x4 MIMO LTE。

当然还有TD-SCDMA、GSM/EDGE,完整支持AMR-WB、VoLTE/IMS语音。

ICE9045包括两大一小三个DXP单元,其中两个大的最高频率1.3GHz。Icera的指令集也很有意思,分为两个不同的基本集,分别称为C、D。C就是适合C编译器的3GPP协议堆栈,管理物理界面之上的高层功能,是标量的,运行于DXP1单元之上。

D运行在DXP0、DXP2,是私有语言写的矢量指令集,运行于物理层上,正是它配合特定的库给了Icera基带灵活配置的能力。

NVIDIA毫不吝啬地公布了C、D的数据路径,可以看出在LTE配置中一个核心负责所有的反向快速傅立叶变换(FFT)和MIMO矩阵数学,第二个核心负责速率匹配与解码,二者负载基本相同,而且可以通过软件控制让每个核心都运行在尽可能低的频率和电压上。

面对高通已经获得广泛认可的MDM9x15、MDM9x25,Icera i500表现如何还有待考验。从展示的原型机“凤凰”(Phoenix)来看,Tegra 4i连接基站模拟器后可以很好地实现LTE Cat.3 100Mbps,升级到Cat.4还可以接近120Mbps,而这一切都是在出厂两周的芯片上得到的,前景应该不错。

【拍照也有GPU计算加速】

Tegra 4/4i都配备了名为“Chimera”(不同动物各部分构成的假想怪兽)的图像处理器(ISP),部分特性曾在CES 2013上介绍过,现在详细看看。

Tegra 4的创新不仅仅是四核A15,更重要的是通过加入新API,可利用GPU加速实现计算拍照功能,而不是仅仅依靠传统的ISP流水线。NVIDIA在这里对图像处理进行了自主增强,额外增加了GPU加速的“计算摄影拍照架构”,首次实现了HDR全景拍照、HDR静态拍照、实时物体追踪。

Chimera的编程部分我们就不多说了,深入的细节文档也尚未公布,你只要知道除了CPU,现在还可以用GPU来实现很多功能就可以了。值得玩味的是,NVIDIA一直在努力推行CUDA,不知道会不会将它引入到Tegra上呢(那得革新GPU架构)?又或者甚至支持OpenCL?

除了静态照片,Chimera引擎也可以在视频录制上大展身手,比如说HDR视频,传统上需要捕捉两倍的输出帧,想得到720p/30fps HDR视频就得捕捉720p/60fps,曝光也得有两种,捕捉完成后再合成。NVIDIA就将其简化为了单帧,可在CMOS传感器上(索尼IMX135、Aptina AR0833等等)将高曝光、低曝光图像重新交错组合成等量的一帧,而且这都是用GPU完成的,算法也是NVIDIA独有的。

效果也令人印象深刻,NVIDIA宣称可以获得3段式的动态范围(大约24dB),而且看不出人工合成的痕迹。以前的技术很容易在移动物体周围出现光晕和残影,因为那是用两个不同时间的帧合成的,NVIDIA HDR视频里甚至快速运动的物体都很干净。

NVIDIA还展示了HDR全景捕捉,使用标准全景云台GigaPan Epic 100,当然手持拍摄也可以。物体追踪也做了演示,或者说是增强版的脸部追踪,摄像头会提取物体特征,建立相关模型,然后进行追踪,不过对付快速运动的物体效果不是很好。

本文来源:驱动之家 作者:上方文Q

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