Saturs
Runājot par viedtālruņu grafiku, vairums Android ierīču izmanto grafikas apstrādes vienības (GPU) vai nu no Qualcomm (Adreno), vai Arm (Mali), taču, kā teiktu Yoda, ir arī cita.
Varbūt esat pamanījis vārdu PowerVR saistībā ar dažiem Android procesoriem. PowerVR ir GPU sērija no Imagination Technologies. MediaTek Helio P90 procesors izmanto PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 izmanto PowerVR 7XTP-MT4, bet Helio P22 izmanto PowerVR GE8320. Citi MediaTek procesori, ieskaitot Helio P35, Helio X10 un MT8183 (atrodami Amazon Kindle Fire HD), arī izmanto PowerVR GPU.
Tas nav tikai MediaTek. Unisoc SC9861G-IA izmanto PowerVR GT7200. Intel Atom līnijai ir vairāki modeļi ar PowerVR GPU. PowerVR var atrast arī procesoros no Allwinner un Rockchip.
Zilonis istabā ir Ābols. Vēl nesen Apple iekļāva Imagination GPU savos A sērijas procesoros. Apple A4 procesoram, kas atrodams iPhone 4, tika izmantots PowerVR SGX 535. A5 un A6 izmantoja PowerVR SGX543, A7 izmantoja PowerVR G6430, A8 izmantoja GX6450, bet A9 izmantoja GT7600. Un ar to viss beidzās diezgan pēkšņi. Lai gan A10, iespējams, izmantoja kaut kādu pielāgotu hibrīda GPU, Apple attiecības ar Iztēle krasi mainījās. Rezultātā uzņēmumam bija sajukums komerciālā līmenī. Augšpusē notika izmaiņas (izpilddirektors un CFO), uzņēmums pārdeva savu MIPS CPU nodaļu, un galu galā uzņēmuma atlikušo daļu iegādājās Kanjona tilts, uz Ķīnu vērsts privātā kapitāla fonds.
Zilonis istabā ir Ābols.
Tomēr PowerVR GPU nemira, un tam, iespējams, ir gaiša nākotne. GPU ir atrodami ne tikai viedtālruņos. Visu veidu ierīces no televizora pierīcēm, viedajiem televizoriem, automašīnu informācijas un izklaides sistēmām un medicīnisko aprīkojumu izmanto GPU. Otrkārt, nepārtraukta PowerVR GPU lietošana jaunos procesoros, piemēram, Helio P90, nozīmē, ka SoC veidotāji joprojām uzskata PowerVR GPU par reālu iespēju. Treškārt, pašreizējā GPU ainava mainās, un, ja Iztēle var virzīties uz viļņa, tā varētu parādīties virsū. Vairāk par to vēlāk.
Nosaukšana
Nosaukt lietas vienmēr ir grūti, taču daži uzņēmumi ir labāki par citiem. Qualcomm un Arm's GPU nosaukumu shēmas ir samērā vienkāršas. Iztēles GPU nosaukšanas shēma ir nedaudz niansētāka!
Pirmā pamatinformācija ir tāda, ka uzņēmumam šobrīd ir divas galvenās GPU arhitektūras: Rogue un Furian. Pirmie uz Rogue balstītie GPU tika izlaisti 2012. gadā kopā ar PowerVR Series6 GPU. Rogue arhitektūra gadu gaitā tika uzlabota un attīstīta, un tā kalpoja par pamatu visiem Imaginations GPU līdz pat 2017. gada Series9XE un Series9XM GPU.
Furian ir jaunāka GPU arhitektūra, Imagination pirmais arhitektūras uzlabojums kopš 2012. gada. Šobrīd ir divi Furian GPU, PowerVR GT8525 un PowerVR GT8540. Abi ir daļa no PowerVR Series8XT klāsta, kas ir nedaudz mulsinoši, jo Series9XE un XM GPU izmanto vecāku Rogue arhitektūru, tāpat kā Series8XE un Series8XE Plus. Neviens paziņots mobilais procesors pašlaik neizmanto Furian GPU.
Izpratne par modeļa numuriem
PowerVR GPU parasti izmanto četrciparu modeļa numurus. GPU Helio P90 ir GM9446, savukārt Helio P22 izmanto GE8320. Ko visi šie skaitļi nozīmē?
Pirmais cipars ir “sērijas” numurs. Tātad visi Series8XE un XE Plus diapazona procesori sākas ar 8. Procesori Series9 diapazonā sākas ar deviņiem utt.
Otrais cipars norāda, cik pikseļu apstrādā vienā pulksteņa ciklā. Parasti norādītais skaitlis ir puse no faktiskā pikseļu ātruma. Tātad “4” nozīmē astoņus pikseļus vienā pulkstenī, “2” nozīmē četrus pikseļus vienā pulkstenī un “1” nozīmē divus pikseļus vienā pulkstenī.
Pašlaik uzņēmumam ir divas galvenās GPU arhitektūras: Rogue un Furian.
Trešais cipars norāda uz GPU apstrādes jaudu. Daži GPU veidotāji citē GPU “kodolu” skaitu.Termins “kodols” ir atvērts radošai grāmatvedībai un arī tehniskai rokdarbiem, kas nozīmē, ka tas, ko viens pārdevējs nozīmē “kodols”, atšķiras no otra. Es šajā mirklī padziļināšos nedaudz dziļāk, bet, jo augstāks ir trešais cipars, jo augstāks ir sniegums. Cenas ir atšķirīgas katrā paaudzē, bet Series9 GPU:
- 1 = 64 FP16 FOP / pulkstenis
- 2 = 128 FP16 FLOP / pulkstenis
- 4 = 256 FP16 FOP / pulkstenis
Pēdējais cipars ir funkcijas karogs. Piemēram, GE8322 (ņemiet vērā divus beigās) atbalsta PVRIC kadru bufera saspiešanu (PowerVR bezzaudējumu saspiešanas un dekompresijas algoritms), savukārt GE8340 (ņemiet vērā nulli) to neatbalsta.
Kodoli, izpildes vienības, ALU
Sen, tālu, tālu visumā, GPU izmantoja divu dažādu veidu ēnotājus. Vertex ēnotāji, kas bija atbildīgi par transformāciju veikšanu punktu (virsotņu) sarakstā no 3D pasaules uz plakanā ekrāna 2D pasauli; un pikseļu ēnotāji, kas aprēķināja pikseļa krāsu, pamatojoties uz informāciju par apgaismojumu un faktūru. Šie ēnotāji bija programmējami, un kopumā Pixel ēnotāju bija vairāk nekā Vertex ēnotāju.
Shaderi kļūst pazīstami kā serdeņi, un, parādoties vienotajam Shader modelim, kad shader varētu darboties kā Vertex shader vai Pixel shader, termins kodols kļuva vēl populārāks.
Tā kā GPU dizains attīstījās, šo serdeņu forma sāka sabojāt. Iepriekš vienā ēnojuma kodolā bija ietverta visa nepieciešamā loģika, ieskaitot shaderā darbojošos instrukciju plānošanu, izpildīšanu un nosūtīšanu (jo tās ir programmējamas). Lai palielinātu caurlaidspēju, GPU dizaineri sāka palielināt noteiktas shader dizaina daļas, padarot tās “treknākas” pa vidu. Tas varētu dubultot vai četrkāršot ēnojuma serdeņa caurlaidspēju, bet tagad jautājums kļūst par to, vai ir viens kodols ar četrām izpildes vienībām vai četriem kodoliem.
PowerVR GPU bitus, kas veic faktisko matemātiku, sauc par aritmētisko loģisko vienību (ALU). Viņiem ir 16 bitu un 32 bitu garša un tie ir sagrupēti klasteros.
PowerVR GX6650 ir seši klasteri ar kopumā 192 32 bitu (FP32) ALU serdeņiem, vai to vajadzētu saukt par 192 kodolu GPU? Varbūt vislabākā pieeja ir iztēles nosaukšanas shēma!
GPU ainava mainās
GPU agrāk bija tikai viens darbs un tikai viens darbs, 3D grafika, taču reizes, kad tie tiek mainīti ”. GPU tagad apstrādā visu veidu ļoti paralēlos uzdevumus zinātniskās skaitļošanas un mašīnmācības jomā. Lielākā daļa no tā joprojām notiek superdatoros vai mašīnās, kas izgatavotas ar vairākām augstākās klases grafikas kartēm. Tomēr tas sāk mazināties līdz mobilajiem GPU. Mūsdienu vadošie viedtālruņi var darbināt neironu tīkla secinājumu modeļus, piemēram, objektu atpazīšanai kameras lietotnē. Pašā Android ierīcē tagad ir neironu tīkla API, kas var izmantot GPU, ja ir pieejami pareizie draiveri.
PowerVR GPU ir daļa no šīm mainīgajām ainavām un ir savietojami ar OpenCL un Android neironu tīkla HAL. Ja ar neironu tīkla darbību GPU nepietiek, tad Imagination ir arī neironu tīkla paātrinātājs, kas atbalsta Android neironu tīklu HAL, Caffe un TensorFlow.
Un tad ir Raytracing.
Pēc tam notiek izsekošana. Nesen Nvidia veidoja virsrakstus ar saviem galddatoru GPU, kas spēj veikt reāllaika izsekošanu. Kā atsvaidzinātājs, staru izsekošana ir tehnika, kas “izseko” gaismas staru ceļam caur 3D vidi. Tā mērķis ir cieši atdarināt faktisko gaismas fiziku. Rezultāts ir ļoti reālistisks apgaismojums, ēnas, atstarošanas un refrakcijas efekti.
Iztēle gadiem ilgi ir bijusi līdere uz aparatūru balstītas izsekošanas jomā, un, lai gan tā vēl nav uzņēmuma mobilajos procesoros, tā noteikti iegūst vietu darbvirsmā. Iztēle šobrīd nepārdod galddatoriem paredzētas izsekošanas grafikas kartes, taču tā ir izstrādājusi dažas koncepcijas pierādīšanas mobilās aparatūras, tostarp PowerVR GR6500.
Jums varētu rasties jautājums, kā uzņēmums, kurš nepārdod faktisku aparatūras izsekošanas aparatūru, varētu būt “līderis uz aparatūru balstītas izsekošanas jomā”. Atbilde ir intelektuālais īpašums. Iztēle neveido mikroshēmas, visu tās GPU tehnoloģiju licencē mikroshēmu veidotāji, piemēram, MediaTek, un tā ir iekļauta mobilajos procesoros kopā ar CPU un citām detaļām.
Droši vien tas pats attiecas uz tās izsekošanas aparatūras paņēmieniem un tehnoloģijām. Iztēle nav publiski paziņojusi par to, kas licencē savu izsekošanas tehnoloģiju, bet mēs varam spekulēt!
Mobilo GPU tirgus ir mainīgs. Līgumi tiek uzvarēti un līgumi tiek zaudēti. Mobilo procesoru ražotāji vienmēr meklē priekšrocības salīdzinājumā ar konkurenci veiktspējas, enerģijas efektivitātes, izmaksu un funkciju ziņā. Lai gan Imagination un Apple šodien ir atšķirīgas attiecības, citiem mikroshēmu ražotājiem ir vajadzīgas GPU daļas, ieskaitot MediaTek. Papildus MediaTek ir arī citas iespējas, ne tikai mobilajos, bet arī citos tirgos, piemēram, automobiļu, mājas izklaides un medicīnas jomā.
Vai Samsung kādreiz atkāpsies no pašreizējā GPU piegādātāja? Kas par Huawei? Vai līdzās Intel planšetdatoru centrālajiem procesoriem joprojām ir vieta PowerVR? Kā ir ar Unisoc vai Xiaomi’s Pinecone, vai pat ilgi baumoto nākamo LG NUCLUN procesora atkārtojumu?
Satīt
PowerVR GPU ir Android ekosistēmas alternatīvā GPU opcija pēc Qualcomm un Arm piedāvājumiem. Mums vēl nav jāredz Fūrijas mobilais GPU faktiskajā mikroshēmā, un būtu interesanti to redzēt. Līdz ar mobilo mašīnu apguvi un solījumiem par iespējamo staru izsekošanas tehnoloģiju mobilajos procesoros, mums visiem būtu prātīgi sekot līdzi iztēlei, jo mēs visi varam būt pārsteigti, ieraugot, kur nākamais uznirst PowerVR GPU!
