Obsah
Pokiaľ ide o grafiku smartfónov, väčšina zariadení s Androidom používa jednotky na spracovanie grafiky (GPU) od Qualcomm (Adreno) alebo Arm (Mali), ale ako hovorí Yoda, existuje ešte jedna.
Možno ste si všimli názov PowerVR vo vzťahu k niektorým procesorom Android. PowerVR je séria GPU od spoločnosti Imagination Technologies. Procesor MediaTek Helio P90 používa PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 používa PowerVR 7XTP-MT4 a Helio P22 používa PowerVR GE8320. Ostatné procesory MediaTek vrátane Helio P35, Helio X10 a MT8183 (nachádzajúcich sa v Amazon Kindle Fire HD) tiež používajú GPU PowerVR.
Nie je to len MediaTek. Unisoc SC9861G-IA používa PowerVR GT7200. Rad Intel Atom má niekoľko modelov s GPU PowerVR. PowerVR nájdete aj v procesoroch Allwinner a Rockchip.
Slonom v miestnosti je Apple. Spoločnosť Apple donedávna začlenila GPU Imagination do svojich procesorov série A. Procesor Apple A4, nájdený v iPhone 4, používal PowerVR SGX 535. A5 a A6 používali PowerVR SGX543, A7 používal PowerVR G6430, A8 používal GX6450 a A9 používal GT7600. A to je miesto, kde to všetko skončilo dosť náhle. Zatiaľ čo A10 pravdepodobne používala nejaký vlastný hybridný GPU, vzťah spoločnosti Apple s predstavivosťou sa drasticky zmenil. Výsledkom bol otras pre spoločnosť na komerčnej úrovni. Na vrchole boli zmeny (generálny riaditeľ a finančný riaditeľ), spoločnosť predala svoju divíziu CPU MIPS a zvyšok spoločnosti nakoniec získal Canyon Bridge, fond súkromného kapitálu zameraný na Čínu.
Slonom v miestnosti je Apple.
GPU PowerVR však nezomreli a má potenciálne svetlú budúcnosť. GPU sa nachádzajú iba vo smartfónoch. Všetky zariadenia od set-top boxov, inteligentných televízorov, informačných systémov pre autá a zdravotníckych zariadení, všetky používajú GPU. Po druhé, ďalšie používanie GPU PowerVR v nových procesoroch, ako je Helio P90, znamená, že tvorcovia SoC stále považujú GPU PowerVR za životaschopnú možnosť. Po tretie, súčasná krajina GPU sa mení a ak je predstava schopná prejsť vlnu, mohla by vyjsť na vrchol. Viac o tom neskôr.
pomenovanie
Pomenovanie vecí je vždy ťažké, ale niektoré spoločnosti sú lepšie ako iné. Schémy pomenovávania GPU Qualcomm a Arm sú relatívne jednoduché. Schéma pomenovávania imaginárnej GPU je o niečo jemnejšia!
Prvou kľúčovou informáciou je, že spoločnosť má v súčasnosti dve hlavné architektúry GPU: Rogue a Furian. Prvé GPU založené na Rogue boli vydané v roku 2012 s GPU PowerVR Series6. Rogueská architektúra bola v priebehu rokov vylepšená a vyvíjaná a slúžila ako základ pre všetky GPU Imaginácií až do a vrátane 2017 GPU Series9XE a Series9XM.
Furian je novšia architektúra GPU, prvá prestavba architektúry spoločnosti Imagination od roku 2012. V súčasnosti existujú dve Furianské GPU, PowerVR GT8525 a PowerVR GT8540. Obidve sú súčasťou série PowerVR Series8XT, čo je trochu mätúce, pretože GPU Series9XE a XM používajú staršiu architektúru Rogue, rovnako ako Series8XE a Series8XE Plus. Žiadny ohlásený mobilný procesor v súčasnosti nepoužíva Furian GPU.
Pochopenie čísla modelu
GPU PowerVR všeobecne používajú štvorciferné čísla modelov. GPU v modeli Helio P90 je GM9446, zatiaľ čo model Helio P22 používa model GE8320. Čo znamenajú všetky tieto čísla?
Prvá číslica je číslo „série“. Takže všetky procesory v rade Series8XE a XE Plus začínajú s 8. Procesory v rade Series9 začínajú s deviatimi atď.
Druhá číslica označuje, koľko pixelov sa spracováva za cyklus hodín. Všeobecne je špecifikované číslo polovica skutočnej rýchlosti pixelov. Takže „4“ znamená osem pixelov za hodinu, „2“ znamená štyri hodiny obrazových hodín a „1“ znamená dva pixely za hodinu.
Spoločnosť má v súčasnosti dve hlavné architektúry GPU: Rogue a Furian.
Tretia číslica je indikáciou spracovateľského výkonu GPU. Niektorí výrobcovia GPU uvádzajú počet „jadier“ v GPU.Pojem „jadro“ je otvorený pre niektoré tvorivé účtovníctvo a tiež pre niektoré technické ručné práce, čo znamená, že to, čo jeden predajca znamená „jadro“, sa líši od iného. O chvíľu sa ponorím do tejto témy, ale čím vyššia je tretia číslica, tým vyšší je výkon. Sadzby sa líšia v každej generácii, ale pre GPU série9:
- 1 = 64 FP16 FLOPs / Clock
- 2 = 128 FP16 FLOPs / Clock
- 4 = 256 FP16 FLOPs / Clock
Posledná číslica je príznak funkcie. Napríklad GE8322 (všimnite si dva na konci) podporuje kompresiu vyrovnávacej pamäte snímok PVRIC (bezstratový kompresný a dekompresný algoritmus PowerVR), zatiaľ čo GE8340 (všimnite si nulu) ho nepodporuje.
Jadrá, vykonávacie jednotky, ALU
Už dávno, vo vesmíre ďaleko, ďaleko, GPU používali dva rôzne typy shaderov. Vertex shadery, ktoré boli zodpovedné za vykonávanie transformácií na zozname bodov (vrcholov) z 3D sveta do 2D sveta plochej obrazovky; a Pixel shaders, ktoré vypočítali farbu pixelu na základe informácií o osvetlení a textúre. Tieto shadery boli programovateľné a vo všeobecnosti bolo viac pixelových shaderov ako vertexových shaderov.
Shadery sa stávajú známymi ako jadrá as príchodom Unified Shader Model, kde shader mohol pôsobiť ako shader Vertex alebo Pixel shader, sa stal pojem jadro ešte obľúbenejším.
S postupujúcimi návrhmi GPU sa začal tvar týchto jadier morfovať. Doteraz jedno jadro shadera obsahovalo všetky potrebné logiky vrátane plánovania, vykonávania a odosielania pokynov spustených na shadere (pretože sú programovateľné). Aby sa zvýšila priepustnosť, dizajnéri GPU začali zvyšovať určité časti dizajnu shadera, čím sa stali „tučnejšími“ v strede. To by mohlo zdvojnásobiť alebo štvornásobne zvýšiť výkon shadera, ale teraz sa stáva otázkou, či bude mať jedno jadro so štyrmi vykonávacími jednotkami alebo štyrmi jadrami.
V GPU PowerVR sa bity, ktoré vykonávajú skutočnú matematiku, nazývajú aritmetické logické jednotky (ALU). Prichádzajú v 16bitových a 32bitových variantoch a sú zoskupené do klastrov.
PowerVR GX6650 má šesť klastrov s celkom 192 32bitovými (FP32) ALU jadrami, malo by sa to nazývať 192jadrové GPU? Možno pomenovanie schéma predstavivosti je koniec koncov najlepším prístupom!
GPU sa mení
Grafické jednotky zvykli mať iba jednu úlohu a iba jednu úlohu, 3D grafiku, ale vždy, keď sa menia. GPU teraz zvládajú všetky druhy vysoko paralelných úloh vo vedeckej práci na počítači a strojovom učení. Väčšina z toho sa stále deje na superpočítačoch alebo na strojoch postavených na viacerých špičkových grafických kartách. Začína však stekať po mobilných GPU. Moderné vlajkové smartfóny môžu spúšťať modely na odvodenie neurónovej siete, napríklad pri rozpoznávaní objektov v aplikácii fotoaparátu. Samotný Android má teraz neurónové sieťové API, ktoré môže používať GPU, ak sú k dispozícii správne ovládače.
GPU PowerVR sú súčasťou tohto meniaceho sa prostredia a sú kompatibilné s OpenCL a HAL neurónovej siete Android. Ak spustenie neurónovej siete na GPU nestačí, potom má Imagination aj urýchľovač neurónovej siete, ktorý podporuje neurálnu sieť HAL, Caffe a TensorFlow v systéme Android.
A potom je tu Raytracing.
Potom je tu raytracing. Spoločnosť Nvidia nedávno vydala titulky so svojimi stolnými procesormi GPU, ktoré sú schopné vykonávať raytracing v reálnom čase. Ako obnovovací prostriedok je metóda sledovania lúčov technika, ktorá „sleduje“ lúč svetla cez 3D prostredie. Jeho cieľom je úzko napodobňovať skutočnú fyziku svetla. Výsledkom sú vysoko realistické svetelné, tiene, odrazové a lomové efekty.
Predstavivosť je už roky vedúcou spoločnosťou v oblasti sledovania lúčov založených na hardvéri a aj keď ešte nie je súčasťou mobilných procesorov spoločnosti, určite si získava priestor na pracovnej ploche. Predstavivosť v súčasnosti nepredáva grafické karty na sledovanie stolných počítačov, ale priniesla určitý mobilný hardvér s koncepciou vrátane modelu PowerVR GR6500.
Možno by vás zaujímalo, ako by spoločnosť, ktorá nepredáva žiadny skutočný hardvér na sledovanie ray ray, mohla byť „lídrom v oblasti raytracingu na báze hardvéru“. Predstavivosť nevyrába čipy, všetka jej technológia GPU je licencovaná výrobcami čipov, ako je MediaTek, a je začlenená do mobilných procesorov spolu s procesorom a ďalšími súčasťami.
To isté pravdepodobne platí pre jeho hardvérové techniky a technológie sledovania lúčov. Predstavivosť nepriniesla žiadne verejné oznámenia o tom, kto licencuje svoju technológiu sledovania lúčov, ale môžeme špekulovať!
Trh s mobilnými GPU je plynulý. Zmluvy sa vyhrávajú a zmluvy sa strácajú. Výrobcovia mobilných procesorov vždy hľadajú výhodu oproti svojej konkurencii, pokiaľ ide o výkon, energetickú účinnosť, náklady a vlastnosti. Kým Imagination a Apple majú dnes iný vzťah, iní výrobcovia čipov potrebujú súčasti GPU vrátane MediaTek. Okrem programu MediaTek existujú aj ďalšie možnosti, a to nielen v oblasti mobilných telefónov, ale aj na iných trhoch, ako je automobilový priemysel, domáca zábava a zdravotníctvo.
Postúpi spoločnosť Samsung niekedy od svojho súčasného dodávateľa GPU? A čo Huawei? Existuje stále miesto pre PowerVR spolu s procesormi tabliet spoločnosti Intel? A čo Unisoc alebo Xiaomi's Pinecone, alebo dokonca dlhotrvajúca ďalšia iterácia procesora LG NUCLUN?
Zabaliť
GPU PowerVR sú alternatívou GPU ekosystému Android po ponukách Qualcomm a Arm. V skutočnom čipe sme zatiaľ nemali vidieť mobilnú GPU založenú na Furiane a bolo by zaujímavé vidieť ju. S príchodom učenia sa mobilných strojov a prísľubmi možnej technológie sledovania lúčov v mobilných procesoroch by sme boli všetci múdri, aby sme si dali pozor na predstavivosť, pretože všetci by sme boli prekvapení, keď uvidíme, kde sa budú ďalej zobrazovať GPU PowerVR!
