Indhold

• navngivning
• Forståelse af modelnumrene
• Kerner, eksekveringsenheder, ALU'er
• GPU-landskabet ændrer sig
• Wrap-up

Når det kommer til smartphone-grafik, bruger de fleste Android-enheder grafikbehandlingsenheder (GPU'er) fra enten Qualcomm (Adreno) eller Arm (Mali), men som Yoda ville sige, er der en anden.

Du har måske bemærket navnet PowerVR i forhold til nogle Android-processorer. PowerVR er en GPU-serie fra Imagination Technologies. MediaTek Helio P90-processoren bruger PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 bruger PowerVR 7XTP-MT4, og Helio P22 bruger PowerVR GE8320. Andre MediaTek-processorer, herunder Helio P35, Helio X10 og MT8183 (findes i Amazon Kindle Fire HD) bruger også PowerVR GPU'er.

Det er heller ikke kun MediaTek. Unisoc SC9861G-IA bruger PowerVR GT7200. Intels Atom-linje har flere modeller med PowerVR GPU'er. PowerVR findes også i processorer fra Allwinner og Rockchip.

Elefanten i rummet er Apple. Indtil for nylig har Apple integreret Imaginations GPU'er i sine A-serien processorer. Apple A4-processor, der findes på iPhone 4, brugte PowerVR SGX 535. A5 og A6 brugte PowerVR SGX543, A7 brugte PowerVR G6430, A8 brugte GX6450, og A9 brugte GT7600. Og det var her det hele endte pludseligt. Mens A10 sandsynligvis brugte en slags brugerdefineret hybrid GPU, ændrede Apples forhold til Imagination drastisk. Resultatet var en omvæltning for virksomheden på kommercielt niveau. Der var ændringer øverst (CEO og CFO), virksomheden solgte sin MIPS CPU-afdeling, og til sidst blev resten af ​​virksomheden erhvervet af Canyon Bridge, en Kina-fokuseret private equity-fond.

Elefanten i rummet er Apple.

PowerVR GPU'er døde dog ikke, og det har potentielt en lys fremtid. GPU'er findes i mere end bare smartphones. Alle former for enheder fra set-top-bokse, smarte tv'er, bilinfotainmentsystemer og medicinsk udstyr bruger alle GPU'er. For det andet betyder den fortsatte brug af PowerVR GPU'er i nye processorer som Helio P90, at SoC-producenter stadig betragter PowerVR GPU som en levedygtig mulighed. For det tredje ændrer det aktuelle GPU-landskab sig, og hvis Imagination er i stand til at ride på bølgen, kunne det komme ud på toppen. Mere om det senere.

navngivning

At navngive ting er altid svært, men nogle virksomheder er bedre end andre. Qualcomms og Arm's GPU's navneplaner er relativt ligetil. Navngivningsskemaet til Imagination GPU er lidt mere nuanceret!

Det første vigtige stykke information er, at virksomheden i øjeblikket har to store GPU-arkitekturer: Rogue og Furian. De første Rogue-baserede GPU'er blev frigivet i 2012 med PowerVR Series6 GPU'er. Rogue-arkitekturen er blevet tilpasset og udviklet i årenes løb og fungerede som fundamentet for alle Imaginations GPU'er til og med 2017's Series9XE og Series9XM GPU'er.

Furian er en nyere GPU-arkitektur, Imagination's første arkitekturfornyelse siden 2012. Der er to Furian GPU'er i øjeblikket, PowerVR GT8525 og PowerVR GT8540. Begge er en del af PowerVR Series8XT-serien, hvilket er lidt forvirrende, da Series9XE og XM GPU'er bruger den ældre Rogue-arkitektur, ligesom Series8XE og Series8XE Plus. Ingen annoncerede mobile processorer bruger i øjeblikket en Furian GPU.

Forståelse af modelnumrene

PowerVR GPU'er bruger normalt firecifrede modelnumre. GPU'en i Helio P90 er GM9446, mens Helio P22 bruger GE8320. Hvad betyder alle disse tal?

Det første ciffer er "serienummer". Så alle processorer i serien Series8XE og XE Plus starter med en 8. Processorerne i serien9-serien starter med en ni osv.

Det andet ciffer angiver, hvor mange pixels der behandles pr. Urcyklus. Generelt er det specificerede antal halvdelen af ​​den faktiske pixelhastighed. Så "4" betyder otte pixels pr. Ur, "2" betyder fire pixel pers-ur, og "1" betyder to pixels pr. Ur.

Virksomheden har i øjeblikket to store GPU-arkitekturer: Rogue og Furian.

Det tredje ciffer er en indikation af processorkraften i GPU'en. Nogle GPU-producenter citerer antallet af "kerner" i GPU.Udtrykket "kerne" er åben for noget kreativt regnskab og også for teknisk håndbølgning, hvilket betyder, at hvad en leverandør betyder med en "kerne" er forskellig fra en anden. Jeg vil dykke ind i dette emne lidt dybere i et øjeblik, men jo højere det tredje ciffer er, jo højere er ydelsen. Priserne er forskellige i hver generation, men for Series9 GPU'er:

• 1 = 64 FP16 FLOPs / ur
• 2 = 128 FP16 FLOPs / ur
• 4 = 256 FP16 FLOPs / ur

Det sidste ciffer er et funktionsflag. For eksempel understøtter GE8322 (bemærk de to i slutningen) PVRIC-rammebufferkomprimering (PowerVRs tabsfri komprimerings- og dekomprimeringsalgoritme), mens GE8340 (bemærk nulet) ikke understøtter det.

Kerner, eksekveringsenheder, ALU'er

For længe siden, i et univers langt, langt væk, brugte GPU'er to forskellige typer skygger. Vertex-skyggerne, der var ansvarlige for at udføre transformationer på en liste over punkter (vertikater) fra 3D-verdenen til 2D-verdenen på en fladskærm; og Pixel-skygger, der beregnet farven på en pixel baseret på belysning og teksturinformation. Disse shaders var programmerbare, og der var generelt flere Pixel-shaders end Vertex-shaders.

Skyggerne bliver kendt som kerner, og med ankomsten af ​​den Unified Shader Model, hvor en shader kunne fungere som en Vertex shader eller en Pixel shader, blev udtrykket kerne endnu mere populær.

Efterhånden som GPU-design blev avanceret, begyndte formen på disse kerner at forringes. Tidligere indeholdt en enkelt shader-kerne al den nødvendige logik, inklusive planlægning, udførelse og afsendelse af instruktionerne, der kører på shaderen (fordi de er programmerbare). For at øge kapaciteten begyndte GPU-designere at øge visse dele af shader-designet, hvilket gjorde dem "federe" i midten. Dette kan fordoble eller firdobles gennemstrømningen af ​​en shader-kerne, men nu bliver spørgsmålet, om man skal have en kerne med fire udførelsesenheder eller fire kerner.

I PowerVR GPU'er kaldes bitene, der udfører den faktiske matematik, Arithmetic Logic Unit (ALU'er). De kommer i 16bit og 32bit smag og er samlet i klynger.

PowerVR GX6650 har seks klynger med i alt 192 32bit (FP32) ALU-kerner, skal det kaldes en 192-kerne-GPU? Måske er Imagination's navneplan trods alt den bedste tilgang!

GPU-landskabet ændrer sig

GPU'er plejede kun at have et job og kun et job, 3D-grafik, men de gange er de a-changin '. GPU'er håndterer nu alle former for meget parallelle opgaver inden for videnskabelig computing og maskinlæring. Det meste af det sker stadig på supercomputere eller på maskiner bygget med flere avancerede grafikkort. Dog begynder det at sive ned til mobile GPU'er. Moderne flagskibs smartphones kan køre neurale netværksinferensmodeller til ting som genkendelse af genstande i kameraappen. Android selv har nu et neuralt netværks API, som kan bruge GPU, hvis de rigtige drivere er tilgængelige.

PowerVR GPU'er er en del af dette skiftende landskab og er kompatible med OpenCL og Android's neurale netværk HAL. Hvis det ikke er nok at køre et neuralt netværk på GPU, har Imagination også en neural netværksaccelerator, der understøtter Android's neurale netværk HAL, Caffe og TensorFlow.

Og så er der Raytracing.

Så er der raytracing. Nvidia kom for nylig med overskrifter med sine desktop GPU'er, der var i stand til at udføre realtidsstråling. Som en genopfriskning er raytracing en teknik, der "sporer" lysstrålerens sti gennem et 3D-miljø. Det sigter mod at efterligne den faktiske lysets fysik. Resultatet er meget realistisk belysning, skygger, refleksion og brydningseffekter.

Fantasi har været førende inden for hardwarebaseret raytracing i årevis, og selvom den endnu ikke er i virksomhedens mobile processorer, vinder den bestemt grund på skrivebordet. Fantasi sælger i øjeblikket ikke raytracing-grafikkort til desktops, men det har produceret noget proof-of-concept-mobile hardware inklusive PowerVR GR6500.

Du spekulerer måske på, hvordan et firma, der ikke sælger nogen egentlig raytracing-hardware, kan være en "førende inden for hardwarebaseret raytracing." Svaret er intellektuel ejendom. Fantasi laver ikke chips, al dens GPU-teknologi er licenseret af chipproducenter, som MediaTek, og inkorporeret i mobile processorer sammen med en CPU og andre dele.

Det samme er sandsynligvis tilfældet med dens raytracing-hardwareteknikker og teknologi. Fantasi har ikke offentliggjort nogen meddelelser om, hvem der licenserer sin raytracing-teknologi, men vi kan spekulere!

Det mobile GPU-marked er flydende. Kontrakter vindes, og kontrakter går tabt. Mobilprocessorproducenter er altid på udkig efter en fordel i forhold til deres konkurrence med hensyn til ydelse, effektivitet, omkostning og funktioner. Mens Imagination og Apple har et andet forhold i dag, har andre chipproducenter brug for GPU-dele, inklusive MediaTek. Ud over MediaTek er der andre muligheder, ikke kun inden for mobil, men også på andre markeder som bil, hjemmeunderholdning og medicinsk.

Vil Samsung nogensinde flytte væk fra sin nuværende GPU-leverandør? Hvad med Huawei? Er der stadig et sted til PowerVR sammen med Intels tablet-CPU'er? Hvad med Unisoc eller Xiaomis Pinecone eller endda den langrøstede næste iteration af LGs NUCLUN-processor?

Wrap-up

PowerVR GPU'er er Android-økosystemets alternative GPU-mulighed efter tilbudene fra Qualcomm og Arm. Vi har endnu ikke set en Furian-baseret mobil GPU i en faktisk chip, og det ville være interessant at se en. Med fremkomsten af ​​mobil maskinlæring og løfterne om mulig strålingssporingsteknologi i mobile processorer, ville vi alle være kloge til at holde øje med Fantasien, for vi kan alle blive overrasket over at se, hvor PowerVR GPU'er dukker op næste!