Conţinut

• Denumire
• Înțelegerea numerelor modelului
• Cores, unități de execuție, ALU
• Peisajul GPU se schimbă
• Învelire

Când vine vorba de grafică pentru smartphone-uri, majoritatea dispozitivelor Android folosesc unități de procesare grafică (GPU), fie de la Qualcomm (Adreno), fie Arm (Mali), dar, cum ar spune Yoda, mai există.

Poate ați observat numele PowerVR în legătură cu unele procesoare Android. PowerVR este o serie GPU de la Imagination Technologies. Procesorul MediaTek Helio P90 utilizează PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 folosește PowerVR 7XTP-MT4, iar Helio P22 folosește PowerVR GE8320. Alte procesoare MediaTek, inclusiv Helio P35, Helio X10 și MT8183 (găsite în Amazon Kindle Fire HD) folosesc, de asemenea, GPU-uri PowerVR.

De asemenea, nu este doar MediaTek. Unisoc SC9861G-IA folosește PowerVR GT7200. Linia Atom de la Intel are mai multe modele cu GPU-uri PowerVR. PowerVR poate fi găsit și în procesoare de la Allwinner și Rockchip.

Elefantul din cameră este Apple. Până de curând Apple a inclus GPU-urile Imagination în procesoarele sale din seria A. Procesorul Apple A4, găsit în iPhone 4, a folosit PowerVR SGX 535. A5 și A6 au folosit PowerVR SGX543, A7 a folosit PowerVR G6430, A8 a folosit GX6450 și A9 a folosit GT7600. Și de aici totul s-a încheiat destul de brusc. În timp ce A10 a folosit probabil un fel de GPU hibrid personalizat, relația Apple cu Imagination s-a schimbat drastic. Rezultatul a fost o tulburare pentru companie la nivel comercial. Au fost schimbări în vârf (CEO și CFO), compania și-a vândut divizia CPU MIPS și, în cele din urmă, restul companiei a fost achiziționat de Canyon Bridge, un fond de capital privat centrat în China.

Elefantul din cameră este Apple.

Cu toate acestea, GPU-urile PowerVR nu au murit și poate avea un viitor luminos. GPU-urile se găsesc mai mult decât în ​​smartphone-uri. Toate dispozitivele de la set-top box-uri, televizoare inteligente, sisteme de informare auto și echipamente medicale, toate folosesc GPU-uri. În al doilea rând, utilizarea continuă a GPU-urilor PowerVR la procesoarele noi, precum Helio P90, înseamnă că producătorii de SoC consideră încă GPU PowerVR ca o opțiune viabilă. În al treilea rând, actualul peisaj al GPU se schimbă și, dacă imaginația este capabilă să călărească valul, ar putea să apară deasupra. Mai multe despre asta mai târziu.

Denumire

Denumirea lucrurilor este întotdeauna grea, dar unele companii sunt mai bune decât altele. Schemele de denumire ale GPU Qualcomm și ale lui Arm sunt relativ simple. Schema de denumire a imaginii GPU este ceva mai nuanțată!

Primul element cheie este că compania are în prezent două arhitecturi majore de tip GPU: Rogue și Furian. Primele GPU-uri bazate pe Rogue au fost lansate în 2012 cu ajutorul GPU-urilor PowerVR Series6. Arhitectura Rogue a fost modificată și dezvoltată de-a lungul anilor și a servit drept temelie pentru toate GPU-urile de imaginații până la GPU-urile Series9XE și Series9XM din 2017.

Furian este o nouă arhitectură GPU, prima reînnoire a arhitecturii din Imagination din 2012. Există două GPU Furian în acest moment, PowerVR GT8525 și PowerVR GT8540. Ambele fac parte din gama PowerVR Series8XT, care este puțin confuză, deoarece GPU-urile Series9XE și XM folosesc arhitectura Rogue mai veche, la fel și Seria8XE și Series8XE Plus. Nici un procesor mobil anunțat nu folosește un GPU Furian în prezent.

Înțelegerea numerelor modelului

GPU-urile PowerVR folosesc, în general, numere de model din patru cifre. GPU în Helio P90 este GM9446, în timp ce Helio P22 folosește GE8320. Ce înseamnă toate aceste numere?

Prima cifră este numărul „serie”. Așadar, toate procesoarele din seria Series8XE și XE Plus încep cu 8. Procesoarele din gama Series9 încep cu nouă, etc.

A doua cifră indică câți pixeli sunt prelucrați pe ciclu de ceas. În general, numărul specificat este jumătate din rata pixelilor efectivi. Deci „4” înseamnă opt pixeli pe ceas, „2” înseamnă ceas cu patru pixeli, iar „1” înseamnă doi pixeli pe ceas.

Compania are în prezent două arhitecturi majore de tip GPU: Rogue și Furian.

A treia cifră este o indicație a puterii de procesare a GPU. Unii producători de GPU citează numărul de „nuclee” în GPU.Termenul „nucleu” este deschis la o anumită contabilitate creativă și, de asemenea, la o oarecare tehnică de mână, ceea ce înseamnă că ceea ce înseamnă un furnizor printr-un „nucleu” este diferit de altul. Voi cufunda în acest subiect un pic mai adânc într-o clipă, dar cu cât a treia cifră cu atât este mai mare performanța. Tarifele sunt diferite în fiecare generație, dar pentru GPU-urile seria9:

• 1 = 64 FP16 FLOP-uri / Ceas
• 2 = 128 FP16 FLOP-uri / Ceas
• 4 = 256 FP16 FLOP-uri / Ceas

Ultima cifră este un steag caracteristic. De exemplu, GE8322 (notează cele două la sfârșit) acceptă compresia de tampon fotovoltaic PVRIC (algoritmul de compresie și decompresie fără pierdere al PowerVR), în timp ce GE8340 (notă zero), nu îl acceptă.

Cores, unități de execuție, ALU

Cu mult timp în urmă, într-un univers îndepărtat, departe, GPU-urile foloseau două tipuri diferite de shaders. Shaders Vertex, care au fost responsabili de efectuarea transformărilor pe o listă de puncte (vârfuri) din lumea 3D în lumea 2D a unui ecran plat; și Shaders Pixel, care au calculat culoarea unui pixel pe baza informațiilor de iluminare și textură. Aceste shadere erau programabile și, în general, existau mai multe shadere Pixel decât shaders Vertex.

Shaders-ul devine cunoscut sub numele de nuclee și odată cu apariția Modelului Unified Shader, unde un shader ar putea acționa ca un shader Vertex sau un shader Pixel, termenul de nucleu a devenit și mai popular.

Pe măsură ce proiectele GPU au avansat, forma acestor nuclee a început să se transforme. Anterior, un singur miez de umbră conținea toată logica necesară, inclusiv programarea, execuția și trimiterea instrucțiunilor care rulează pe shader (deoarece acestea sunt programabile). Pentru a crește randamentul, designerii GPU au început să crească anumite părți ale designului shader, făcându-le „mai grase” la mijloc. Acest lucru ar putea dubla sau quadrupla debitul unui miez de umbră, dar acum se pune întrebarea dacă să avem un nucleu cu patru unități de execuție sau patru nuclee.

În GPU-urile PowerVR, biții care fac matematica propriu-zisă se numesc Aritmetică Logică Unitate (ALU). Acestea au arome de 16 biți și 32 de biți și sunt grupate în clustere.

PowerVR GX6650 are șase clustere cu un nucleu ALU de 192 32 biți (FP32), ar trebui să fie numit un GPU de 192 nuclee? Poate că schema de denumire a imaginației este cea mai bună abordare până la urmă!

Peisajul GPU se schimbă

GPU-urile obișnuiau să aibă o singură slujbă și o singură slujbă, grafică 3D, dar de câte ori sunt modificate. GPU-urile se ocupă acum de tot felul de sarcini extrem de paralele în calculul științific și în învățarea mașinii. Cea mai mare parte se întâmplă în continuare la supercomputere sau pe mașini construite cu mai multe plăci grafice de înaltă calitate. Cu toate acestea, începe să se reducă la GPU-urile mobile. Smartphone-urile emblematice moderne pot rula modele de inferență de rețea neuronală, pentru lucruri precum recunoașterea obiectelor în aplicația de fotografiat. Android în sine are acum o API de rețea neuronală care poate utiliza GPU, dacă sunt disponibile driverele potrivite.

GPU-urile PowerVR fac parte din aceste schimbări ale peisajului și sunt compatibile cu OpenCL și rețeaua neuronală HAL Android. Dacă rularea unei rețele neuronale pe GPU nu este suficientă, atunci Imaginația are, de asemenea, un accelerator de rețea neuronală care acceptă rețeaua neuronală HAL, Caffe și TensorFlow.

Și apoi există Raytracing.

Apoi, există raytracing. Nvidia a făcut titluri recent cu GPU-urile sale desktop, capabile să efectueze raytracing în timp real. Ca reîmprospătare, raytracing-ul este o tehnică care „urmărește” calea razelor de lumină printr-un mediu 3D. Acesta își propune să imite îndeaproape fizica reală a luminii. Rezultatul este efectele de iluminare, umbre, reflectare și refracție extrem de realiste.

Imaginația este lider în raytracing-ul hardware de ani de zile și, deși nu se află încă în procesoarele mobile ale companiei, cu siguranță câștigă teren pe desktop. În prezent, imaginația nu vinde carduri grafice pentru computere desktop, dar a produs niște hardware-uri mobile de probă a conceptului, inclusiv PowerVR GR6500.

S-ar putea să vă întrebați cum o companie care nu vinde niciun hardware real de raytracing ar putea fi „lider în domeniul raytracing-ului bazat pe hardware”. Răspunsul este proprietatea intelectuală. Imaginația nu face cipuri, toată tehnologia GPU este licențiată de producătorii de cipuri, cum ar fi MediaTek, și încorporată în procesoarele mobile împreună cu un procesor și alte părți.

Același lucru este valabil probabil și în ceea ce privește tehnicile și tehnologiile sale hardware. Imaginația nu a făcut niciun anunț public despre cine își licențează tehnologia de raytracing, dar putem specula!

Piața GPU mobilă este fluidă. Contractele sunt câștigate și contractele sunt pierdute. Producătorii de procesoare mobile caută întotdeauna un avantaj peste concurența lor în ceea ce privește performanța, eficiența energetică, costul și funcțiile. În timp ce Imagination și Apple au o relație diferită astăzi, alți producători de cipuri au nevoie de piese GPU, inclusiv MediaTek. Dincolo de MediaTek, există și alte posibilități, nu numai în domeniul mobil, dar și pe alte piețe precum automobile, divertisment pentru locuințe și servicii medicale.

Samsung se va îndepărta vreodată de actualul său furnizor de GPU? Dar Huawei? Mai există un loc pentru PowerVR alături de procesoarele Intel pentru tablete? Cum rămâne cu Pinecone-ul lui Unisoc sau Xiaomi, sau chiar următoarea iterație a procesării NUCLUN a LG?

Învelire

GPU-urile PowerVR reprezintă opțiunea alternativă de GPU a ecosistemului Android după ofertele de la Qualcomm și Arm. Încă am văzut o GPU mobilă bazată pe Furian într-un cip real și ar fi interesant să vedem una. Odată cu apariția învățării mașinilor mobile și a promisiunilor unei tehnologii de raytracing posibil în procesoarele mobile, am fi cu toții înțelepți să urmărim imaginația, pentru că s-ar putea să fim cu toții surprinși să vedem unde apar următoarele GPU-uri PowerVR!