Innhold
Når det gjelder smarttelefongrafikk, bruker de fleste Android-enheter grafikkbehandlingsenheter (GPUer) fra enten Qualcomm (Adreno) eller Arm (Mali), men som Yoda vil si, det er en annen.
Du har kanskje lagt merke til navnet PowerVR i forhold til noen Android-prosessorer. PowerVR er en GPU-serie fra Imagination Technologies. MediaTek Helio P90-prosessoren bruker PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 bruker PowerVR 7XTP-MT4, og Helio P22 bruker PowerVR GE8320. Andre MediaTek-prosessorer inkludert Helio P35, Helio X10 og MT8183 (funnet i Amazon Kindle Fire HD) bruker også PowerVR GPUer.
Det er heller ikke bare MediaTek. Unisoc SC9861G-IA bruker PowerVR GT7200. Intels Atom-linje har flere modeller med PowerVR GPU-er. PowerVR kan også finnes i prosessorer fra Allwinner og Rockchip.
Elefanten i rommet er Apple. Inntil nylig innlemmet Apple Fantasys GPUer i A-serien prosessorer. Apple A4-prosessoren, som finnes på iPhone 4, brukte PowerVR SGX 535. A5 og A6 brukte PowerVR SGX543, A7 brukte PowerVR G6430, A8 brukte GX6450, og A9 brukte GT7600. Og det var her det hele endte ganske brått. Mens A10 sannsynligvis brukte en slags tilpasset hybrid GPU, endret Apples forhold til Imagination drastisk. Resultatet var en omveltning for selskapet på kommersielt nivå. Det var endringer på toppen (administrerende direktør og finansdirektør), selskapet solgte MIPS CPU-divisjonen, og til slutt ble resten av selskapet kjøpt opp av Canyon Bridge, et Kina-fokusert private equity-fond.
Elefanten i rommet er Apple.
PowerVR GPUer døde imidlertid ikke, og potensielt har en lys fremtid. GPU-er finnes i mer enn bare smarttelefoner. Alle slags enheter fra set-top-bokser, smarte TV-er, bilinfotainmentsystemer og medisinsk utstyr, bruker alle GPU-er. For det andre betyr fortsatt bruk av PowerVR GPUer i nye prosessorer, som Helio P90, at SoC-produsenter fortsatt anser PowerVR GPU som et levedyktig alternativ. For det tredje endrer det nåværende GPU-landskapet seg, og hvis Imagination klarer å sykle på bølgen, kan det komme ut på toppen. Mer om det senere.
Naming
Å navngi ting er alltid vanskelig, men noen selskaper er bedre enn andre. Navneplanene til Qualcomms og Arm's GPU er relativt enkle. Navneplanen til Imagination GPU er litt mer nyansert!
Den første viktige informasjonen er at selskapet i dag har to store GPU-arkitekturer: Rogue og Furian. De første Rogue-baserte GPU-ene ble utgitt i 2012 med PowerVR Series6 GPU-er. Rogue-arkitekturen har blitt tilpasset og utviklet gjennom tidene og fungerte som grunnlaget for alle Fantasier-GPU-er til og med 2017's Series9XE og Series9XM GPU-er.
Furian er en nyere GPU-arkitektur, Imaginations første arkitekturoppdatering siden 2012. Det er to Furian GPU-er for øyeblikket, PowerVR GT8525 og PowerVR GT8540. Begge deler er en del av PowerVR Series8XT-serien, noe som er litt forvirrende siden Series9XE og XM GPU-er bruker den eldre Rogue-arkitekturen, det samme gjør Series8XE og Series8XE Plus. Ingen kunngjorte mobile prosessorer bruker en Furian GPU for øyeblikket.
Forstå modellnumrene
PowerVR GPUer bruker vanligvis firesifrede modellnumre. GPU i Helio P90 er GM9446, mens Helio P22 bruker GE8320. Hva betyr alle disse tallene?
Det første sifferet er "serienummer". Så alle prosessorer i serien Series8XE og XE Plus starter med en 8. Prosessorene i serien9-serien starter med en ni, og så videre.
Det andre sifferet indikerer hvor mange piksler som behandles per klokkesyklus. Generelt er det spesifiserte tallet halvparten av den faktiske pikselhastigheten. Så “4” betyr åtte piksler per klokke, “2” betyr fire piksler per klokke, og “1” betyr to piksler per klokke.
Selskapet har i dag to store GPU-arkitekturer: Rogue og Furian.
Det tredje sifferet er en indikasjon på prosessorkraften til GPU. Noen GPU-produsenter oppgir antall “kjerner” i GPU.Begrepet "kjerne" er åpent for noe kreativt regnskap og også for teknisk håndbølge, noe som betyr at det en leverandør mener med en "kjerne" er forskjellig fra en annen. Jeg vil dykke litt nærmere i dette emnet på et øyeblikk, men jo høyere det tredje sifret er, desto høyere er ytelsen. Prisene er forskjellige i hver generasjon, men for Series9 GPU-er:
- 1 = 64 FP16 FLOPs / klokke
- 2 = 128 FP16 FLOPs / klokke
- 4 = 256 FP16 FLOPs / klokke
Det siste sifferet er et funksjonsflagg. For eksempel støtter GE8322 (merk de to på slutten) PVRIC-rammebufferkomprimering (PowerVRs tapsfri komprimerings- og dekompresjonsalgoritme), mens GE8340 (merk null) ikke støtter den.
Kjerner, utførelsesenheter, ALUer
For lenge siden, i et univers langt, langt borte, brukte GPU-er to forskjellige typer skyggelegger. Vertex-skyggeleggerne, som var ansvarlige for å utføre transformasjoner på en liste over punkter (toppunkt) fra 3D-verdenen til 2D-verdenen til en flatskjerm; og Pixel shaders, som beregnet fargen på en piksel basert på belysning og teksturinformasjon. Disse skyggeleggerne var programmerbare og generelt var det flere Pixel-skyggeleggere enn Vertex skyggelegger.
Skyggeleggerne blir kjent som kjerner, og med ankomsten av Unified Shader Model, der en shader kunne fungere som en Vertex shader eller Pixel shader, ble begrepet kjerne enda mer populært.
Etter hvert som GPU-designen avanserte, begynte formen på disse kjernene å forandre seg. Tidligere inneholdt en enkelt shader-kjerne all nødvendig logikk, inkludert planlegging, utførelse og utsendelse av instruksjonene som kjører på shaderen (fordi de er programmerbare). For å øke gjennomstrømningen begynte GPU-designere å øke visse deler av skyggdesignet, noe som gjorde dem "feitere" i midten. Dette kan doble eller firedobler gjennomstrømningen til en skyggekjerne, men nå blir spørsmålet om du vil ha en kjerne med fire utførelsesenheter eller fire kjerner.
I PowerVR GPUer kalles bitene som gjør den faktiske regnestykket Arithmetic Logic Unit (ALUs). De kommer i 16bit og 32bit smaker og er gruppert i klynger.
PowerVR GX6650 har seks klynger med totalt 192 32bit (FP32) ALU-kjerner, skal det kalles en 192-kjerne GPU? Kanskje er Imaginations navneplan tross alt den beste tilnærmingen!
GPU-landskapet er i endring
GPU-er hadde en jobb og bare en jobb, 3D-grafikk, men de gangene de er a-changin '. GPU-er håndterer nå alle slags svært parallelle oppgaver innen vitenskapelig databehandling og maskinlæring. Det meste av dette skjer fremdeles på superdatamaskiner eller på maskiner bygd med flere high-end grafikkort. Imidlertid begynner det å sive ned til mobile GPU-er. Moderne flaggskip-smarttelefoner kan kjøre nevrale nettverkets inferensmodeller, for ting som objektgjenkjenning i kameraappen. Android selv har nå et neuralt nettverks API som kan bruke GPU, hvis de riktige driverne er tilgjengelige.
PowerVR GPUer er en del av dette skiftende landskapet og er kompatible med OpenCL og Android sitt nevrale nettverk HAL. Hvis det ikke er nok å kjøre et nevralt nettverk på GPU, har Imagination også en nevralt nettverksakselerator som støtter Android sitt nevrale nettverk HAL, Caffe og TensorFlow.
Og så er det Raytracing.
Så er det stråling. Nvidia kom overskrifter nylig med sine stasjonære GPU-er som er i stand til å utføre sanntids stråling. Som en oppfrisker er stråling en teknikk som "sporer" banen til lysstråler gjennom et 3D-miljø. Den har som mål å etterligne den faktiske lysets fysikk. Resultatet er svært realistiske effekter på belysning, skygger, refleksjon og refraksjon.
Fantasi har vært ledende innen maskinvarebasert raytracing i mange år, og selv om det ennå ikke er i selskapets mobile prosessorer, vinner den absolutt terreng på skrivebordet. Fantasi selger foreløpig ikke raytracing-grafikkort til stasjonære maskiner, men det har produsert noe proof-of-concept-mobil maskinvare inkludert PowerVR GR6500.
Du lurer kanskje på hvordan et selskap som ikke selger faktisk raytracing-maskinvare kan være en "leder innen maskinvarebasert raytracing." Svaret er åndsverk. Fantasi lager ikke chips, all sin GPU-teknologi er lisensiert av brikkeprodusenter, som MediaTek, og er integrert i mobile prosessorer sammen med en CPU og andre deler.
Det samme er trolig tilfellet med maskinvareteknikker og teknologi for raytracing. Fantasi har ikke gitt noen offentlige kunngjøringer om hvem som lisensierer sin raytracing-teknologi, men vi kan spekulere!
Det mobile GPU-markedet er flytende. Kontrakter er vunnet og kontrakter går tapt. Produsenter av mobile prosesser er alltid på jakt etter en fordel for konkurransen når det gjelder ytelse, effektivitet, pris og funksjoner. Mens Imagination og Apple har et annet forhold i dag, trenger andre brikkeprodusenter GPU-deler, inkludert MediaTek. Utover MediaTek er det andre muligheter, ikke bare innen mobil, men også i andre markeder som bilindustri, hjemmeunderholdning og medisinsk.
Vil Samsung noen gang komme bort fra sin nåværende GPU-leverandør? Hva med Huawei? Er det fortsatt et sted for PowerVR sammen med Intels tablet-CPUer? Hva med Unisoc eller Xiaomis Pinecone, eller til og med den lenge ryktede neste iterasjonen av LGs NUCLUN-prosessor?
Wrap-up
PowerVR GPUer er Android-økosystemets alternative GPU-alternativ etter tilbudene fra Qualcomm og Arm. Vi har ennå ikke sett en Furian-basert mobil GPU i en faktisk brikke, og det ville være interessant å se en. Med ankomsten av mobil maskinlæring og løftene om mulig strålingssporingsteknologi i mobile prosessorer, ville vi alle være kloke å følge med på Fantasi, fordi vi alle kan bli overrasket over å se hvor PowerVR GPUer dukker opp neste gang!
