Zawartość

• Nazewnictwo
• Zrozumienie numerów modeli
• Rdzenie, jednostki wykonawcze, ALU
• Krajobraz GPU zmienia się
• Zakończyć

Jeśli chodzi o grafikę na smartfony, większość urządzeń z Androidem korzysta z procesorów graficznych (GPU) z Qualcomm (Adreno) lub Arm (Mali), ale jak powiedziałby Yoda, jest inny.

Być może zauważyłeś nazwę PowerVR w odniesieniu do niektórych procesorów Android. PowerVR to seria procesorów graficznych od Imagination Technologies. Procesor MediaTek Helio P90 wykorzystuje PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 używa PowerVR 7XTP-MT4, a Helio P22 korzysta z PowerVR GE8320. Inne procesory MediaTek, w tym Helio P35, Helio X10 i MT8183 (znalezione w Amazon Kindle Fire HD) również korzystają z procesorów graficznych PowerVR.

To nie tylko MediaTek. Unisoc SC9861G-IA wykorzystuje PowerVR GT7200. Linia Atom Intela ma kilka modeli z procesorami graficznymi PowerVR. PowerVR można również znaleźć w procesorach Allwinner i Rockchip.

Słoń w pokoju to Apple. Do niedawna Apple włączało procesory graficzne Imagination do swoich procesorów serii A. Procesor Apple A4, znaleziony w iPhonie 4, używał PowerVR SGX 535. A5 i A6 używały PowerVR SGX543, A7 używał PowerVR G6430, A8 używał GX6450, a A9 używał GT7600. I tam wszystko skończyło się nagle. Podczas gdy A10 prawdopodobnie używał jakiegoś niestandardowego hybrydowego GPU, związek Apple z Imagination zmienił się drastycznie. Wynik był wstrząsem dla firmy na poziomie komercyjnym. Na górze były zmiany (CEO i CFO), firma sprzedała swój dział CPU MIPS, a ostatecznie resztę firmy przejęła Canyon Bridge, chiński fundusz private equity.

Słoń w pokoju to Apple.

Jednak procesory graficzne PowerVR nie umarły i może mieć świetlaną przyszłość. Procesory graficzne znajdują się nie tylko w smartfonach. Wszystkie urządzenia z dekoderów, telewizorów inteligentnych, samochodowych systemów informacyjno-rozrywkowych i sprzętu medycznego wykorzystują procesory graficzne. Po drugie, dalsze stosowanie procesorów graficznych PowerVR w nowych procesorach, takich jak Helio P90, oznacza, że ​​twórcy SoC nadal uważają GPU PowerVR za realną opcję. Po trzecie, obecny krajobraz GPU zmienia się i jeśli Wyobraźnia jest w stanie pokonać falę, może wyjść na wierzch. Więcej o tym później.

Nazewnictwo

Nazywanie rzeczy jest zawsze trudne, ale niektóre firmy są lepsze od innych. Schematy nazewnictwa układów GPU Qualcomm i Arm są stosunkowo proste. Schemat nazewnictwa Imagination GPU jest nieco bardziej dopracowany!

Pierwszą kluczową informacją jest to, że firma ma obecnie dwie główne architektury GPU: Łotr i Furian. Pierwsze procesory graficzne oparte na nieuczciwych komputerach zostały wydane w 2012 roku z procesorami graficznymi PowerVR Series6. Architektura Rogue była ulepszana i rozwijana przez lata i służyła jako podstawa dla wszystkich procesorów graficznych Imagination, aż do serii GP9 Series 9XE i Series9XM włącznie.

Furian to nowsza architektura GPU, pierwsza modernizacja architektury Imagination od 2012 roku. Obecnie istnieją dwa procesory graficzne Furian, PowerVR GT8525 i PowerVR GT8540. Oba są częścią serii PowerVR Series8XT, co jest nieco mylące, ponieważ procesory graficzne Series9XE i XM wykorzystują starszą architekturę Rogue, podobnie jak Series8XE i Series8XE Plus. Żadne ogłoszone procesory mobilne nie używają obecnie procesora graficznego Furian.

Zrozumienie numerów modeli

Procesory graficzne PowerVR zazwyczaj używają czterocyfrowych numerów modeli. GPU w Helio P90 to GM9446, podczas gdy Helio P22 korzysta z GE8320. Co oznaczają te wszystkie liczby?

Pierwsza cyfra to numer „serii”. Tak więc wszystkie procesory z serii Series8XE i XE Plus zaczynają się od 8. Procesory z serii Series9 zaczynają się od dziewięciu i tak dalej.

Druga cyfra wskazuje, ile pikseli jest przetwarzanych na cykl zegara. Zasadniczo podana liczba to połowa rzeczywistej liczby pikseli. Zatem „4” oznacza osiem pikseli na zegar, „2” oznacza zegar o czterech pikselach, a „1” oznacza dwa piksele na zegar.

Obecnie firma ma dwie główne architektury GPU: Łotr i Furian.

Trzecia cyfra wskazuje moc obliczeniową GPU. Niektórzy twórcy GPU podają liczbę „rdzeni” w GPU.Termin „rdzeń” jest otwarty na niektóre kreatywne rachunkowość, a także na pewne techniczne modyfikacje, co oznacza, że ​​to, co jeden sprzedawca rozumie przez „rdzeń”, różni się od drugiego. Zagłębię się w ten temat za chwilę, ale im wyższa trzecia cyfra, tym wyższa wydajność. Stawki są różne dla każdej generacji, ale dla procesorów graficznych Series9:

• 1 = 64 FLOPY / Zegar FP16
• 2 = 128 FLOP FP16 / Zegar
• 4 = 256 FLOP FP16 / Zegar

Ostatnia cyfra jest flagą funkcji. Na przykład GE8322 (zwróć uwagę na dwa na końcu) obsługuje kompresję bufora ramki PVRIC (bezstratny algorytm kompresji i dekompresji PowerVR), podczas gdy GE8340 (zwróć uwagę na zero) nie obsługuje tego.

Rdzenie, jednostki wykonawcze, ALU

Dawno temu, w odległym wszechświecie, procesory graficzne używały dwóch różnych typów shaderów. Shadery wierzchołków, które były odpowiedzialne za przeprowadzanie transformacji na liście punktów (wierzchołków) ze świata 3D do świata 2D płaskiego ekranu; oraz moduły cieniujące piksele, które obliczały kolor piksela na podstawie informacji o oświetleniu i teksturze. Te programy cieniujące były programowalne i ogólnie było więcej jednostek cieniujących Pixel niż jednostek wierzchołków.

Shadery stały się znane jako rdzenie, a wraz z pojawieniem się Unified Shader Model, w którym shader może działać jako shader Vertex lub Pixel, pojęcie rdzenia stało się jeszcze bardziej popularne.

W miarę postępu projektowania układów GPU kształt tych rdzeni zaczął się zmieniać. Wcześniej pojedynczy rdzeń modułu cieniującego zawierał całą niezbędną logikę, w tym planowanie, wykonywanie i wysyłanie instrukcji działających na module cieniującym (ponieważ są one programowalne). Aby zwiększyć przepustowość, projektanci GPU zaczęli zwiększać niektóre elementy projektu modułu cieniującego, czyniąc je „grubszymi” w środku. Może to podwoić lub zwiększyć czterokrotnie przepustowość rdzenia modułu cieniującego, ale teraz pojawia się pytanie, czy mieć jeden rdzeń z czterema jednostkami wykonawczymi czy czterema rdzeniami.

W procesorach graficznych PowerVR bity wykonujące rzeczywistą matematykę nazywane są jednostką logiczną arytmetyczną (ALU). Występują w smakach 16 i 32 bitowych i są pogrupowane w klastry.

PowerVR GX6650 ma sześć klastrów z 192 rdzeniami ALU 32-bitowymi (FP32), czy powinien być nazywany 192-rdzeniowym GPU? Może schemat nazewnictwa Imagination jest jednak najlepszym podejściem!

Krajobraz GPU zmienia się

Procesory graficzne miały kiedyś jedno zadanie i tylko jedno zadanie, grafikę 3D, ale czasy się zmieniają. Procesory graficzne obsługują teraz wszelkiego rodzaju bardzo równoległe zadania w obliczeniach naukowych i uczeniu maszynowym. Większość tego nadal dzieje się na superkomputerach lub komputerach wyposażonych w wiele wysokiej klasy kart graficznych. Jednak zaczyna spadać do mobilnych GPU. Nowoczesne flagowe smartfony mogą obsługiwać modele wnioskowania sieci neuronowej, np. Rozpoznawanie obiektów w aplikacji aparatu. Sam Android ma teraz interfejs API sieci neuronowej, który może korzystać z GPU, jeśli dostępne są odpowiednie sterowniki.

Procesory graficzne PowerVR są częścią tego zmieniającego się krajobrazu i są zgodne z OpenCL i HAL sieci neuronowej Androida. Jeśli uruchomienie sieci neuronowej na GPU to za mało, Imagination ma również akcelerator sieci neuronowej, który obsługuje sieć neuronową Androida HAL, Caffe i TensorFlow.

A potem jest Raytracing.

Potem jest raytracing. Nvidia pojawiła się ostatnio na pierwszych stronach gazet dzięki swoim komputerowym procesorom graficznym zdolnym do przeprowadzania śledzenia w czasie rzeczywistym. Jako odświeżacz, raytracing jest techniką, która „śledzi” ścieżkę promieni świetlnych w środowisku 3D. Ma na celu dokładne naśladowanie faktycznej fizyki światła. Rezultatem są wysoce realistyczne efekty oświetlenia, cieni, odbicia i załamania światła.

Wyobraźnia od lat jest liderem w dziedzinie sprzętowego raytracingu i chociaż nie ma go jeszcze w mobilnych procesorach firmy, z pewnością zyskuje popularność na komputerach stacjonarnych. Wyobraźnia nie sprzedaje obecnie kart graficznych z technologią raytracingu dla komputerów stacjonarnych, ale wyprodukowała sprzęt mobilny typu proof-of-concept, w tym PowerVR GR6500.

Być może zastanawiasz się, w jaki sposób firma, która nie sprzedaje żadnego sprzętu do raytracingu, może być „liderem sprzętowego raytracingu”. Odpowiedzią jest własność intelektualna. Wyobraźnia nie wytwarza układów, cała jej technologia GPU jest licencjonowana przez producentów układów, takich jak MediaTek, i wbudowana w procesory mobilne wraz z procesorem i innymi częściami.

To samo prawdopodobnie dotyczy technik i technologii sprzętowej raytracingu. Wyobraźnia nie ogłosiła publicznie, kto licencjonuje technologię raytracingu, ale możemy spekulować!

Rynek mobilnych kart graficznych jest płynny. Kontrakty są wygrywane, a kontrakty tracone. Producenci mobilnych procesorów zawsze szukają przewagi nad konkurencją pod względem wydajności, wydajności energetycznej, kosztów i funkcji. Chociaż Imagination i Apple mają dziś inne relacje, inni producenci układów potrzebują części GPU, w tym MediaTek. Poza MediaTek istnieją inne możliwości, nie tylko mobilne, ale także na innych rynkach, takich jak motoryzacja, rozrywka domowa i medycyna.

Czy Samsung kiedykolwiek odejdzie od obecnego dostawcy GPU? Co z Huawei? Czy nadal jest miejsce na PowerVR obok procesorów Intela? Co z Unisoc lub Pinecone Xiaomi, a nawet z długo plotkowaną kolejną iteracją procesora LG NUCLUN?

Zakończyć

Procesory graficzne PowerVR są alternatywną opcją GPU ekosystemu Androida po ofercie Qualcomm i Arm. Jeszcze nie widzieliśmy mobilnego procesora graficznego opartego na Furianie w prawdziwym układzie scalonym i byłoby interesujące, aby go zobaczyć. Wraz z nadejściem mobilnego uczenia maszynowego i obietnicami możliwej technologii raytracingu w procesorach mobilnych wszyscy byliby rozsądni, aby mieć oko na Wyobraźnię, ponieważ wszyscy możemy być zaskoczeni, gdy pojawią się kolejne procesory graficzne PowerVR!