طموحات NVIDIA وراء Tegra K1 و Shadow of the Shield 2

تعد NVIDIA لاعبًا رئيسيًا في سوق معالجات الرسومات، وهي المنافس الرئيسي لشركة AMD (المعروفة سابقًا باسم ATI) وأيضًا لشركة Intel. في الهاتف المحمول، سلاح NVIDIA يسمى "Tegra". لقد اعتمد الأمريكي استراتيجية مشابهة لتلك المستخدمة في سوق GPU. إنهم لا يستهدفون سوق الهاتف المحمول بنسبة 100%، بل يستهدفون سوق المعلومات المرئية. كيزاكو؟ جميع المجالات والمنتجات التي تتضمن المعالجة البصرية. ومن الواضح أن هذا لا يمثل 100% من السوق، إلا أن الحصة تظل كبيرة جدًا.

وهذا أحد الأسباب التي تدفعهم إلى تحفيز شركائهم في مجال نشر ألعاب الهاتف المحمول. "نحن نؤمن بالألعاب على Android» أوضح لي ديبو دالا (رئيس شركة Tegra في NVIDIA). مما يعني أن فيلم "Flappy Bird" لا يثير اهتمام الأمريكيين على الإطلاق. إنه يشم شيئًا كبيرًا: لعبة للاعبين المتحمسين، بعيدًا عن احتياجات اللاعبين العاديين. في الواقع، أعلنت NVIDIA للتو عن تعاون فريد مع Valve، مبتكر Half-Life، من أجل منفذ Portal إلى المحطات المتنقلة.

مستوحاة من الأبطال الخارقين

يبدأ كل شيء في 15 فبراير 2011 في نسخة المؤتمر العالمي للجوال 2011 حيثقدمت NVIDIA مشروع Kal-El، الذي عُرف لاحقًا باسم Tegra 3. في ذلك الوقت، كان من المقرر استبدال سوبرمان - أو كال-إل - بعدد من الأبطال الخارقين الآخرين في الكتب المصورة. كان واين هو التالي (Tegra 4 الشهير)، يليه لوغان وستارك. وبعد ذلك بقليل، قامت NVIDIA بتقسيم بنيتها إلى نوعين مختلفين.

كان كل من Wayne و Gray كلاهما Tegra 4: كان Wayne هو Tegra 4 مع اتصال Wi-Fi (الذي يجهز الأجهزة اللوحية على سبيل المثال)، وكان Gray هو Tegra 4i (للهواتف الذكية) مع توافقه مع 4G LTE بفضل مودم Icera الخاص به (الموجود على الويكو واكس). وأخيرًا، لوغان، الذي نسميه الآن Tegra K1 (Tegra 5). دون أن ننسى الجيل القادموالتي تحمل اسم إريستا(ابن لوغان، الذي ليس لديه قوى خارقة بالمناسبة).

Google وNVIDIA، حلفاء لهما وجهات نظر مختلفة

في أوائل عام 2013، قدمت NVIDIA جهاز Shield،وحدة تحكم الألعاب التي اختبرناها. إنه منتج تم تصميمه مباشرة من قبل شركة Santa Clara للترويج لمنصة Tegra الخاصة بها. علاوة على ذلك، سيستمر Shield في لعب دور مهم لـ NVIDIA، حتى لو كانت وحدة التحكم المحمولة التي تعمل بنظام Android متاحة فقط في الولايات المتحدة في الوقت الحالي.

أما بالنسبة لتصميم الألعاب للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وكذلك وحدات تحكم Android، مثل Shield، فإن NVIDIA لديها طموحات كبيرة. ومع ذلك، فإن NVIDIA ليست على نفس الصفحة تمامًا مثل Google. في الواقع، بالنسبة لألعاب NVIDIA، يجب أيضًا تكييفها مع الوضع الأفقي، وليس الوضع الرأسي فقط. يقوم Google Play بدفع الهواتف الذكية أولاً، ولكن وحدة التحكم مثل Shield لها متطلبات مختلفة. لا ينبغي أن يكون استخدام شاشة اللمس هو الطريقة الوحيدة للتحكم في ألعاب Android. ويجب على جوجل مراجعة موقفها، فالعديد من أجهزة أندرويد، مثل Mad Catz Mojo، أو Gear على سبيل المثال، تختلف عن الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية الموجودة في السوق. لا تعمل هذه الأجهزة مثل الهاتف الذكي أو الجهاز اللوحي، ولسوء الحظ فإن واجهات برمجة التطبيقات الخاصة بشركة Google تحد من عمليات التكامل وتفرض قيودًا على المطورين والمصنعين.

بالإضافة إلى ذلك، قالت Nvidia إنه لا ينبغي اختبار الألعاب على الشاشات الصغيرة فحسب، بل يجب أيضًا توصيلها عبر HDMI (أو عبر Miracast) بالشاشات الكبيرة، مثل أجهزة التلفزيون. يجب تشجيع المطورين على تكييف قوائم الألعاب وواجهة المستخدم مع أحجام الشاشات الأكبر.

في معرض جي تي سي 2014لم تكشف NVIDIA بعد عن Shield 2، كما توقعنا. ومع ذلك، ظله يلوح في جميع أنحاء غرفة المعيشة. تمكنت من مقابلة أحد مديري "المتنقلين"،ديبو دالا الذي أكد لي أن "كان الجهاز في مرحلة النموذج الأولي«، تم إنشاؤه فقط (في الوقت الحالي) لأغراض العرض التوضيحي. بالطبع، يجب أن يدمج Shield 2 أحدث إصدار من NVIDIA Tegra K1.

Tegra هي عائلة كبيرة من البنى المتنقلة. تذكر أن Tegra 2 كانت أول بنية ثنائية النواة تحت نظام Android. حاول Tegra 3 أن يكون أول بنية رباعية النواة. لقد كانت، على سبيل المثال، شركة نفط الجنوب لجهاز Asus Nexus 7 الأول. فشل Tegra 4 في إقناع السوق، بشكل مسبق بسبب مشكلة التوقيت. لقد خرج هذا الأخير من الدورة وبالتالي فاته رفوف نهاية العام. لذلك ركزت NVIDIA على إطلاق K1 بإستراتيجية جيدة الإعداد.

سيتم تقديم Tegra K1 (أو Tegra 5 إذا كنت تريد) في نسختين. في غضون أسابيع قليلة، سيكون الإصدار الأول من K1 قياسيًا إلى حد ما مع رباعي النواة (4 +1) يعتمد على وحدة المعالجة المركزية Cortex-A15 (32 بت مثل Tegra 4). ثم في النصف الثاني من عام 2014سيكون الإصدار الثاني من K1 متاحًا ثنائي النواة يعتمد على بنية 64 بت (ARMv8) ووحدة معالجة مركزية داخلية تسمى دنفر. وبالتالي سيكون الإصداران من K1 متطابقين، مع نفس وحدة معالجة الرسومات، ولكن وحدة المعالجة المركزية ستكون مختلفة. وحدة معالجة الرسومات الخاصة بـ K1 هي Kepler الوحشية التي تحتوي على 192 مركزًا (1 SMX).

سيكون الجهاز اللوحي Tegra Note 7 من أوائل المنتجات التي ستستفيد من K1،أخذناها بين أيدينا خلال MWC 2014

لقد كنت مهتمًا بوحدة المعالجة المركزية Denver لأنها أول بنية داخلية لشركة NVIDIA وهي في الأساس بنية 64 بت (ARMv8). إذا عدنا إلى الوراء، فقد ذكرت NVIDIA مشروع Denver في عام 2011 (خلال معرض CES)، وتم تقديم وحدة المعالجة المركزية هذه كنواة فائقة من شأنها أن تُحدث ثورة في أجهزة الكمبيوتر والخوادم - ولكن من الغريب أنها ليست الهواتف الذكية أو الأجهزة اللوحية. يبدو الآن أن الأجهزة المحمولة قد عادت إلى الواجهة مرة أخرى، لذلك ما زلت متشككًا بشأن استهلاك هذه النوى للطاقة. يتم تصنيع نوى Denver (وبقية SoC) باستخدام عملية HPM (28 نانومتر) الخاصة بـ TSMC وسيتم تسجيلها حتى 2.5 جيجا هرتز، دون نسيان ذاكرة التخزين المؤقت L1D وL1I التي تزيد إلى 128 كيلو بايت و64 كيلو بايت.

حتى الان جيدة جدا. ولكن ما هو مثير للاهتمام حقًا، بعيدًا عن سرعات الساعة وذاكرة التخزين المؤقت، هو دعم مجموعة تعليمات ARMv8 64 بت مع بنية المعالج التي تسمح بالتوازي على مستوى تعليمات الكتابة ذات 7 اتجاهات. مما يعني أن دنفر يمكنها إكمال تعليمات متعددة في دورة ساعة واحدة. عندما تعلن NVIDIA عن وحدة معالجة مركزية قادرة على تنفيذ 7 قنوات "فائقة السلمية"، فهذا يعني أن لديها موارد الأجهزة لتنفيذ 7 تعليمات في كل دورة على مدار الساعة. ولذلك ينبغي لنا أن نتوقع أداء مثيرا للإعجاب. ولسوء الحظ، فإن الأداء المثير للإعجاب يتناغم مع استهلاك كبير للطاقة. هذه إحدى النقاط الحساسة في K1 64 بت. من الواضح أننا نفتقر إلى المعلومات في الوقت الحالي لنقول أي شيء.

سيتم تجهيز الغالبية العظمى من المنتجات التي سيتم إصدارها تحت K1 هذا العام بمعالج K1 32 بت، والذي يستخدم جزءًا من بنية Tegra 4 (وحدة المعالجة المركزية Cortex-A15 رباعية النواة) ولكن مع وحدة معالجة الرسومات Kleper ونواتها البالغ عددها 192 مركزًا. يبدو أن الإصدار 64 بت K1 هو منتج انتقالي لـErista، الجيل التالي من بنية الأجهزة المحمولة. من المتوقع أن يكون Erista في عام 2015، ويمكن أن يعتمد على وحدة المعالجة المركزية Denver (64 بت في ARMv8) مع وحدة معالجة الرسومات Maxwell.

CUDA، أداة مخصصة لحوسبة GPU

كيف نستفيد من كل هذه القوة؟ لدى NVIDIA أداة لإنشاء تطبيقات متوافقة مع حوسبة GPU: CUDA. CUDA يعادل RenderScript (الذي تروج له Google) أو Open CL. يتطلب هذا القليل من الشرح... اليوم، يتم تطوير الغالبية العظمى من تطبيقات Android بلغة Java ويتم تشغيلها على محرك التنفيذ Dalvik (أو ART). ومع ذلك، للاستفادة من الموارد الرسومية التي توفرها بنيات الأجهزة المحمولة، لا يمكن للمطورين والناشرين استخدام Java كلغة ببساطة. يجب عليهم استخدام لغة قادرة على التدخل في طبقات أقل بكثير من نظام Android. هذا هو بالضبط ما يقدمه RenderScript، أو حتى Open CL. يُطلق على حل NVIDIA اسم CUDA، ومن المفترض أن يعيد بعض الذكريات لمحبي وحدات معالجة الرسومات على أجهزة الكمبيوتر.

ميزة بنيات ARM هي أنها تستهلك القليل جدًا من الطاقة. وهذا هو السبب الذي يفسر نجاحهم الكبير في القطاعات الرئيسية، مثل الصحة أو السيارات. لذلك تعمل NVIDIA على دفع NVIDIA K1 من خلال تشجيع الناشرين على استخدام CUDA.

لن نرى العديد من ألعاب الهاتف المحمول أو التطبيقات السائدة التي تستخدم CUDA، لأنه من الواضح أنه يشجع التجزئة على Android، نظرًا لأن البنى التي تحتوي على وحدة معالجة الرسومات NVIDIA هي الوحيدة القادرة على تشغيلها. لذلك تستهدف NVIDIA سوق تطبيقات الأعمال، كما رأينا خلال الكلمة الافتتاحية حيث تم الإعلان عن التعاون مع Audi لإنشاء سيارة بدون سائق. لا يزال بإمكان ناشرو الألعاب استخدام CUDA بشكل غير مباشر من خلال واجهات برمجة التطبيقات التي توفرها NVIDIA، مما يتيح الخيارات والتأثيرات الرسومية في بعض الألعاب.

Jetson TK1، مجموعة التطوير

كما استفادت NVIDIA من هذا الحدث للإعلان عن Jetson TK1. تبدو هذه البطاقة كجهاز كمبيوتر صغير، ولكنها في الواقع مجموعة تطوير تعتمد على Tegra K1 SoC. حتى لو كان TK1 يعتمد (مسبقًا) على الإصدار الأول من K1، فإنه يظل طريقة جيدة لفهم تقنية NVIDIA. للطلاب الذين ليس لديهم الاستثمار الكافي للحصول على بطاقة GTX... على سبيل المثال.

سيكلف 192 دولارًا فقط (إشارة إلى 192 نواة لوحدة معالجة الرسومات) ، ومن المغري بعض الشيء استخدام واحدة لاستخدامها كجهاز كمبيوتر مكتبي أو NAS أو مركز وسائط Android (مع PLEX عليه). ومن المقرر توفر هذا المنتج في نهاية النصف الأول من عام 2014.

السيارات والصحة والتحليل المالي ...

تتمثل الحدود التالية لـ NVIDIA في صناعة السيارات في استخدام العرض في الوقت الفعلي في التسويق والاتصالات، مع القدرة على اختيار الطلاء والشبكات والمفروشات والعناصر الأخرى، ورؤيتها على الفور كعرض واقعي.

لكن الدفع الحقيقي لـ NVIDIA في عالم السيارات يكمن في الواقع داخل المركبات التي تحتوي على وحدة مبنية حول Tegra K1: Tegra K1 VCM. تهدف هذه الوحدة إلى جلب مرونة المعالج القابل للبرمجة إلى صناعة السيارات التي تعتمد إلى حد كبير على الصناديق السوداء التي لا يمكن اختراقها.

ومع خيار تحديث الأنظمة بمرور الوقت، يمكن للميزات الجديدة مثل أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) أن تساعد في تطوير وظائف بسيطة مثل اكتشاف الأشياء وتجنب اصطدام المركبات، وهو نوع من "الطيار الآلي للسيارات". وبطبيعة الحال، هذه هي بدايات السيارة بدون سائق.

كما تم عرض القوة الرسومية لـ Tegra K1 VCM مع أدوات جديدة لشاشات لوحة المعلومات الرقمية، وذلك باستخدام أداة جديدة تسمى Project Mercury. تسمح هذه المجموعة من أدوات العرض والتخصيص لشركات صناعة السيارات بإنشاء مقاييس ومؤشرات مفصلة للغاية وواقعية.

يمكن أيضًا استخدام Tegra K1 في الطب، أو حتى في التحليل المالي. لدى Tegra K1 حدود في جميع الحالات، ولا تسمح بنية الهاتف المحمول هذه بحساب الدقة المزدوجة، وهو أمر ضروري للتطبيقات العلمية (لجعل التقديرات التقريبية متسقة مع خوارزميات موحدة وموثوقة). لتنفيذ هذا النوع من الحساب، سيتعين عليك الاتصال ببطاقات GTX.

المستقبل؟ توحيد!

تعد شريحة Tegra K1 أول شريحة Tegra تجمع بين بنية مماثلة لنظيرتها في الكمبيوتر الشخصي. بالنسبة لـ NVIDIA وصناعة الأجهزة المحمولة، فهذه لحظة تاريخية. البنية المعنية تحمل الاسم الرمزي Kepler وهي معروفة جيدًا على أجهزة الكمبيوتر الشخصية لأنها زادت بشكل كبير من كثافة طاقة الحوسبة في NVIDIA.

عندما تقوم Qualcomm أو Samsung بتسليط الضوء على توافق "Open GL ES 3.0"، يمكن لـ NVIDIA تشغيل Open GL 4.4 وUnreal Engine 4 مثل أجهزة الكمبيوتر الحالية.

ما هي الميزة بالنسبة لنا؟ سيؤدي استخدام دعم 4.4 GL وDX11 إلى تسهيل نقل ألعاب الكمبيوتر إلى Android بشكل كبير. علاوة على ذلك، سارعت NVIDIA إلى الإشارة إلى أن جهاز Tegra K1 الخاص بها سيكون أقوى بكثير من Xbox 360 وPlaystation 3، الجيل السابق من وحدات التحكم المنزلية.

لذا يمكنك أن تتخيل الأسباب التي تدفع NVIDIA إلى تشجيع تطوير ألعاب AAA على Android. مع إمكانية استخدام Shield المتصل مباشرة عبر HDMI (أو Miracast - لاسلكي) بالتلفزيون الخاص بك، توفر NVIDIA آفاقًا رائعة للاعبين، سواء كانوا عاديين أو متحمسين.

على أمل أن تشجع طموحات NVIDIA Google على تسريع تطوير نظام Android البيئي، بما يتجاوز سوق الألعاب العادية.