Teknolojik Derin Dalış: Nvidia Kal-El platformu

Tegra 2 platformuyla endüstride ilk defa çift çekirdekli ARM platformunu kullanıma sunan Nvidia, bu sayede çok sayıda akıllı telefon tasarımı kazanmış aynı zamanda Android Honeycomb işletim sistemi için Google'ın referans platform tedarikçisi olmayı başarmıştı.

GPU üretimindeki deneyimini ARM tabanlı yongada sistem platformlarının geliştirilmesinde kullanan Nvidia, buradaki hız avantajı sayesinde sektördeki köklü rakiplerine fark atarak piyasaya ilk giren üretici olmanın faydalarını görürken hatta Texas Instruments, yatırımcı toplantısında Nvidia'nın en az bir çeyrek önde olduğunu açıklayarak şirketin bu alandaki hızlı gelişimini de gözler önüne sermişti. 2008 yılında duyurduğu birinci nesil Tegra (APX 2x00) serisi ile istediğini bulamayan ve sadece Microsoft Zune HD ile Samsung M1 gibi medya oynatıcılarında kendisine yer bulabilen Nvidia için patlama noktası Tegra 2 oldu ve şirket uzunca bir süre çift çekirdekli platform sağlayan tek üretici olarak kalmayı başardı.



Önümüzdeki bir kaç yıl içerisinde tüm gelirlerinin 1/3'ünü Tegra operasyonundan elde etmeyi hedefleyen Nvidia, bu hedefi doğrultusunda yatırımlarına hız kesmeden devam ediyor. Tegra 2 ile çift çekirdekli ilk ARM paltformunu sunan firma, Şubat ayındaki Mobil Dünya Kongresi'nde Kal-El kod adını taşıyan ve henüz resmi olarak doğrulanmasa da Tegra 3 adı altında sunulması beklenen yeni platformuyla bir başka ilke daha imza atarak dört çekirdekli ilk ARM paltformunu tanıtmıştı.

Artan rekabet koşulları çerçevesinde yeni mobil uygulamalara, daha güçlü çoklu uygulama yeteneklerine, daha yüksek oyun performansına ve daha hızlı internet deneyimi ile tek ve çift çekirdekli ARM çözümlerine kıyasla evet yalış okumadınız tek ve çift çekirdekli platformlara kıyasla daha uzun pil ömrüne imza atabilmek adına geliştirilen dört çekirdekli Kal-El platformu için Nvidia, merak edilen bazı öndetaylara açıklık getiren Kal-El dökümanları yayınladı. Yazımızın ilerleyen bölümlerinde Kal-El'in teknik özelliklerine daha yakından bakacağız ve performans değerlerini inceleyeceğiz.

Nvidia hemen her açıklamasında, 40nm üretim teknolojisiyle hazırladığı çift çekirdekli Tegra 2 platformuna kıyasla, aynı üretim teknolojisini kullanan Kal-El platformunun hem daha hızlı olacağını hem de daha az güç tüketeceğini ve bu sayede cihazların pil süresine olumlu katkı yapacağını ifade ediyor. Ancak bu noktada çekirdek sayısı ve grafik işlem birimindeki işlem birimleri iki kat artan Kal-El yongada sistem platformunun aynı üretim teknolojisinde enerji verimliliğini nasıl arttıracağı büyük merak konusu idi.

Yayınlanan yeni dökümanlara göre Nvidia'nın en büyük kozu vSMP (Variable Symmetric Multiprocessing) yani Değişken Simetrik Çokluişlem Teknolojisi olacak. Kal-El platformunun tasarım anlamındaki asıl sürprizi bu noktada ortaya çıkıyor ve platformun aslında dört değil beş çekirdekli olduğu anlaşılıyor. Ortak çekirdek olarak kullanılan ve bir nevi "gizli joker" görevi üstlenecek olan beşinci çekirdek üretim teknolojisi anlamında bazı farklılıklar içerirken, enerji verimliliğinin düşürülmesinde de en büyük rolü üstleniyor.

Nvidia'nın tasarım yani ortak çekirdek anlayışı aslında pek yeni sayılmaz, Texas Instruments da temel görevler için ortak çekirdek tasarımı uygulayan firmalardan biri ancak daha önceki tasarımlardan ortak çekirdek, ana çekirdeklerden farklı olarak daha basit mimari tasarımları örneğin Cortex-M3'ü baz alıyordu fakat Nvidia'nın en büyük yeniliklerinden biri tüm çekirdeklerin Cortex-A9 tasarımını temel alması


Kal-El platformu için yayınlanan yeni dökümanların detaylarına inmeden önce platformu daha genel hatları ile bir kez daha hatırlamakta fayda var. Beş çekirdekli tasarıma sahip olan Kal-El'de, 1MB büyüklüğünde Seviye 2 bellek kullanılıyor. 12 adet paralel işlem birimine sahip yeni nesil GeForce ULV grafik yongasının eşlik ettiği platformda, mimari bazda yapılan güncellemeler sayesinde, Tegra 2 ile kıyaslandığında performansın 3 kat arttırıldığı ifade ediliyor.

Bellek tarafında ise ciddi bir güncelleme bulunmuyor ve aynı Tegra 2 platformunda olduğu gibi Kal-El de tek kanal 32-bit LPDDR2 bellek kontrolcüsü ile geliyor ancak bu noktada hız tarafında bir güncelleme olduğunu ve Kal-El ile 800MHz hızındaki belleklerin daha efektif kullanılacağı ifade ediliyor. Açıkçası bellek kontrolcüsüyle ilgili endüstride bazı çekinceler olduğunu da belirtmek gerekiyor zira Texas Instruments çift çekirdekli mevcut OMAP4 çözümlerinde bile çift kanal bellek kontrolcüsü kullanırken, Nvidia'nın dört çekirdekli tasarımında da tek kanal kontrolcü ile devam etmesinin performans ne derece etki edeceği merak konusu. Ancak Nvidia tarafından yapılan açıklamalara göre tek kanal bellek kontrolcüsünün zaten doldurulamadığı ve çift kanal kontrolcünün katkı yapmanın ötesinde fazladan güç tüketimine neden olduğunu yönünde.

Nidia'nın haklı olup olmadığını Kal-El tabanlı cihazlar ve dört çekirdek destekli uygulamaların sayısı arttıkça daha net anlayacağız. 80mm^2 civarındaki zar alanı ile Kal-El, Tegra 2'ye kıyasla %60 daha büyük ancak Apple iPad 2'de kullanılan ve yakın zamanda iPhone 4S ve/veya iPhone 5'te de kullanılması beklenen çift çekirdekli Cortex-A9 tasarımına sahip A5 işlemcisinden ise %30 daha küçük. Bu noktada Nvidia'nın üretim teknolojilerindeki uzmanlığını konuşturduğunu söylemek mümkün zira bilindiği üzere şirketin, Tayvan merkezli hacimli döküm firması ile TSMC ile köklü bağları bulunuyor ve üretim sürecinde çok yakın çalışıyorlar.