Proyecto Denver

El proyecto Denver es el nombre en clave de una unidad central de procesamiento diseñada por Nvidia que implementa los conjuntos de instrucciones ARMv8-A de 64/32 bits mediante una combinación de un decodificador de hardware simple y una traducción binaria basada en software ( recompilación dinámica ) donde "la capa de traducción binaria de Denver se ejecuta en software, a un nivel inferior al del sistema operativo, y almacena secuencias de código optimizadas y de acceso común en una caché de 128 MB almacenada en la memoria principal". ^{[ 2 ]} Denver es una tubería superescalar en orden muy amplia . Su diseño la hace adecuada para la integración con otros núcleos SIP (por ejemplo, GPU , controlador de pantalla , DSP , procesador de imágenes , etc.) en un solo chip que constituye un sistema en un chip (SoC). 

El proyecto Denver está dirigido a computadoras móviles, computadoras personales , servidores y supercomputadoras . ^{[ 3 ]} Los núcleos correspondientes se han integrado en la serie Tegra SoC de Nvidia. Inicialmente, los núcleos Denver se diseñaron para el nodo de proceso de 28 nm (modelo Tegra T132, también conocido como " Tegra K1 "). Denver 2 fue un diseño mejorado creado para el nodo de 16 nm , más pequeño y eficiente (modelo Tegra T186, también conocido como " Tegra X2 ").

En 2018, Nvidia lanzó un diseño mejorado (nombre en clave: " Carmel ", basado en ARMv8 (64 bits; variante: ARM-v8.2 ^{[ 1 ]} con superescalar de 10 vías, seguridad funcional, ejecución dual, paridad y ECC) que se integró en el SoC Tegra Xavier, ofreciendo un total de 8 núcleos (o 4 pares de doble núcleo). ^{[ 4 ]} El núcleo de CPU Carmel admite SIMD avanzado completo (ARM NEON), VFP (Vector Floating Point) y ARMv8.2-FP16. ^{[ 1 ]} Las primeras pruebas publicadas de los núcleos Carmel integrados en el kit de desarrollo Jetson AGX por expertos de terceros tuvieron lugar en septiembre de 2018 e indicaron un rendimiento notablemente mayor, como cabría esperar para esta manifestación física del mundo real en comparación con los sistemas predecesores, a pesar de todas las dudas que implica la rapidez utilizada de dicha configuración de prueba en general y en particular. ^{[ 5 ]} El diseño Carmel se puede encontrar en el modelo Tegra T194 (" Tegra Xavier ") que está diseñado con un Tamaño de la estructura: 12 nm. 

• Procesador superscalar en serie con arquitectura de procesamiento en paralelo
• Decodificador bidireccional para instrucciones ARM
• Traducción binaria en tiempo real del código ARM a instrucciones VLIW internas mediante un traductor de hardware, utilizando emulación por software como alternativa.
• La traducción puede reordenar las instrucciones ARM y eliminar las que no contribuyen al resultado ^{[ 2 ].}
• Hasta 7 microoperaciones por ciclo de reloj con instrucciones VLIW traducidas; no puede ejecutarse simultáneamente con el decodificador ARM.
• Caché L1 : 128  KiB de instrucciones + 64 KiB de datos por núcleo ( asociativo por conjuntos  de 4 vías )
• 2 MiB de caché L2 compartida entre dos núcleos Denver (asociativa por conjuntos de 16 vías) ^{[ 6 ]} 
• Denver también reserva 128  MiB de memoria principal para almacenar el código VLIW traducido; esta parte de la memoria es inaccesible para el sistema operativo principal.
• Velocidades de reloj de hasta 2,5  GHz en el proceso TSMC de 28 nm ^{[ 7 ]}

Una CPU Denver de doble núcleo se combinó con una solución de GPU basada en Kepler para formar el Tegra K1  ; el K1 de doble núcleo de 2,3 GHz basado en Denver se utilizó por primera vez en la tableta HTC Nexus 9 , lanzada el 3 de noviembre de 2014. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Sin embargo, tenga en cuenta que el Tegra K1 de cuatro núcleos, aunque usa el mismo nombre, no está basado en Denver.

El Nvidia Tegra X2 tiene dos núcleos Denver2 emparejados con cuatro núcleos Cortex-A57 usando un enfoque HMP (Arquitectura Multiprocesador Heterogénea) coherente. ^{[ 10 ]} Están emparejados con una GPU Pascal .

El Tegra Xavier cuenta con una GPU Volta y varios aceleradores de propósito especial. Los 8 núcleos de la CPU Carmel están divididos en 4 macrobloques ASIC (cada uno con 2 núcleos), interconectados mediante una matriz de interconexión y 4 MiB de memoria L3 compartida.

La existencia del Proyecto Denver se reveló en el Consumer Electronics Show de 2011. ^{[ 11 ]} En un artículo de preguntas y respuestas del 4 de marzo de 2011, el CEO Jen-Hsun Huang reveló que el Proyecto Denver es un desarrollo de CPU con arquitectura ARMv8-A de 64 bits de cinco años en el que cientos de ingenieros ya habían trabajado durante tres años y medio y que también tiene retrocompatibilidad con el conjunto de instrucciones ARM de 32 bits (ARMv7) . ^{[ 12 ]} El Proyecto Denver se inició en la empresa Stexar (Colorado) como un procesador compatible con x86 que utiliza traducción binaria, similar a los proyectos de Transmeta . Stexar fue adquirida por Nvidia en 2006. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

Según Tom's Hardware, en el equipo de Denver hay ingenieros de Intel , AMD , HP , Sun y Transmeta , y tienen una amplia experiencia en el diseño de CPU superescalares con ejecución fuera de orden , palabras de instrucciones muy largas (VLIW) y multihilo simultáneo (SMT). ^{[ 16 ]}

Según Charlie Demerjian, la CPU del Proyecto Denver podría traducir internamente las instrucciones ARM a un conjunto de instrucciones interno, utilizando firmware en la CPU. ^{[ 17 ]} También según Demerjian, el Proyecto Denver originalmente estaba diseñado para admitir código ARM y x86 utilizando la tecnología de transformación de código de Transmeta, pero se cambió al conjunto de instrucciones ARMv8-A de 64 bits porque Nvidia no pudo obtener una licencia para las patentes de Intel . ^{[ 17 ]}

El primer dispositivo de consumo con núcleos de CPU Denver, el Google Nexus 9 , se anunció el 15 de octubre de 2014. La tableta fue fabricada por HTC e incorpora el SoC Tegra K1 de doble núcleo. El Nexus 9 fue el primer dispositivo Android de 64 bits disponible para los consumidores. ^{[ 18 ]}

• Comparación de núcleos ARMv8-A

• Valich, Theo (20 de septiembre de 2012). "NVIDIA Project Boulder al descubierto: el competidor de Tegra se esconde en el grupo de GPU" .
• Gwennap, Linley (18 de agosto de 2014). "La primera CPU de Nvidia es un éxito. Denver utiliza la traducción dinámica para superar a sus rivales móviles" (PDF) . MPR, Linley Group.