Obsah
Pokud jde o grafiku smartphonů, většina zařízení Android používá jednotky grafického zpracování (GPU) od Qualcomm (Adreno) nebo Arm (Mali), ale jak říká Yoda, existuje ještě jedna.
Možná jste si všimli názvu PowerVR ve vztahu k některým procesorům Android. PowerVR je série GPU od Imagination Technologies. Procesor MediaTek Helio P90 používá PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 používá PowerVR 7XTP-MT4 a Helio P22 používá PowerVR GE8320. Ostatní procesory MediaTek včetně Helio P35, Helio X10 a MT8183 (nalezených v Amazon Kindle Fire HD) také používají GPU PowerVR.
Není to jen MediaTek. Unisoc SC9861G-IA používá PowerVR GT7200. Řada Atom společnosti Intel má několik modelů s GPU PowerVR. PowerVR najdete také u procesorů Allwinner a Rockchip.
Slon v místnosti je Apple. Apple donedávna začlenil GPU Imagination do svých procesorů řady A. Procesor Apple A4, nalezený v iPhone 4, používal PowerVR SGX 535. A5 a A6 používaly PowerVR SGX543, A7 používaly PowerVR G6430, A8 používaly GX6450 a A9 používaly GT7600. A tam to všechno skončilo poněkud náhle. Zatímco A10 pravděpodobně používal nějaký vlastní hybridní GPU, vztah Apple s Imagination se drasticky změnil. Výsledkem byl otřes pro společnost na komerční úrovni. Na vrcholu byly změny (CEO a CFO), společnost prodala svou divizi MIPS CPU a zbytek společnosti nakonec získal Canyon Bridge, čínský private equity fond zaměřený na Čínu.
Slon v místnosti je Apple.
GPU PowerVR však nezemřely a má potenciálně světlou budoucnost. GPU se nacházejí ve více než jen chytrých telefonech. Všechny typy zařízení od set-top boxů, chytrých televizorů, informačních systémů pro automobily a zdravotnických zařízení, to vše používá GPU. Za druhé, pokračující používání GPU PowerVR v nových procesorech, jako je Helio P90, znamená, že tvůrci SoC stále považují GPU PowerVR za životaschopnou možnost. Zatřetí, současná GPU krajina se mění, a pokud je Imaginace schopna projet vlnou, mohla by vyjít na vrchol. Více o tom později.
Pojmenování
Pojmenování věcí je vždy těžké, ale některé společnosti jsou lepší než jiné. Schémata pojmenování GPU Qualcomm a Arm jsou relativně jednoduchá. Schéma pojmenování GPU Imagination je o něco jemnější!
První klíčovou informací je, že společnost má v současnosti dvě hlavní architektury GPU: Rogue a Furian. První GPU založené na Rogue byly vydány v roce 2012 s GPU PowerVR Series6. Rogue architektura byla v průběhu let vylepšena a vyvíjena a sloužila jako základ pro všechny GPU Imaginace až do a včetně 2017 GPU Series9XE a Series9XM.
Furian je novější architektura GPU, první revitalizace architektury Imaginace od roku 2012. V současné době existují dvě Furian GPU, PowerVR GT8525 a PowerVR GT8540. Oba jsou součástí řady PowerVR Series8XT, což je trochu matoucí, protože GPU Series9XE a XM používají starší architekturu Rogue, stejně jako Series8XE a Series8XE Plus. V současné době žádný oznámený mobilní procesor nepoužívá GPU Furian.
Pochopení čísel modelu
GPU PowerVR obecně používají čtyřmístná čísla modelů. GPU v Helio P90 je GM9446, zatímco Helio P22 používá GE8320. Co znamenají všechna tato čísla?
První číslice je číslo „série“. Takže všechny procesory řady Series8XE a XE Plus začínají číslem 8. Procesory řady Series9 začínají devíti atd.
Druhá číslice označuje počet pixelů zpracovaných za cyklus hodin. Obecně je zadané číslo polovinou skutečné rychlosti obrazových bodů. Takže „4“ znamená osm pixelů za hodinu, „2“ znamená čtyři hodiny pixelů a „1“ znamená dva pixely za hodinu.
Společnost v současné době má dvě hlavní architektury GPU: Rogue a Furian.
Třetí číslice je ukazatelem výpočetní kapacity GPU. Někteří výrobci GPU uvádějí počet „jader“ v GPU.Pojem „jádro“ je otevřen pro některé kreativní účetnictví a také pro některé technické rušení rukou, což znamená, že to, co jeden dodavatel označuje „jádrem“, je jiné než jiné. Za chvíli se do tohoto tématu ponořím poněkud hlouběji, ale čím vyšší je třetí číslice, tím vyšší je výkon. Sazby se liší v každé generaci, ale u GPU Series9:
- 1 = 64 FP16 FLOPs / Clock
- 2 = 128 FP16 FLOPs / Clock
- 4 = 256 FP16 FLOPs / Clock
Poslední číslice je příznak funkce. Například GE8322 (všimněte si dvou na konci) podporuje kompresi vyrovnávací paměti snímků PVRIC (bezeztrátový kompresní a dekompresní algoritmus PowerVR), zatímco GE8340 (poznámka nula) jej nepodporuje.
Jádra, prováděcí jednotky, ALU
Kdysi dávno, ve vesmíru daleko, daleko, GPU používaly dva různé typy shaderů. Shadery Vertex, které byly zodpovědné za provádění transformací na seznamu bodů (vrcholů) z 3D světa do 2D světa ploché obrazovky; a Pixel shaders, které vypočítaly barvu pixelu na základě informací o osvětlení a textury. Tyto shadery byly programovatelné a obecně bylo více Pixel shaderů než Vertex shaderů.
Shadery se staly známé jako jádra as příchodem Unified Shader Model, kde shader mohl působit jako shader Vertex nebo Pixel shader, se jádro termínu stalo ještě populárnější.
Jak pokročilé GPU návrhy, tvar těchto jader začal morfovat. Dříve jediné jádro shaderu obsahovalo veškerou potřebnou logiku, včetně plánování, provádění a odesílání instrukcí běžících na shaderu (protože jsou programovatelné). Pro zvýšení propustnosti začali návrháři GPU zvyšovat určité části designu shaderu, což je ve středu „tlustší“. To by mohlo zdvojnásobit nebo ztrojnásobit propustnost jádra shaderu, ale nyní se stává otázkou, zda mít jedno jádro se čtyřmi prováděcími jednotkami nebo čtyřmi jádry.
V GPU PowerVR se bity, které provádějí skutečnou matematiku, nazývají Aritmetická logická jednotka (ALU). Přicházejí v 16bitových a 32bitových příchutích a jsou seskupeny do klastrů.
PowerVR GX6650 má šest clusterů s celkem 192 32bitovými (FP32) ALU jádry, mělo by se to nazývat 192jádrovým GPU? Možná, že pojmenovací schéma představivosti je nakonec nejlepším přístupem!
GPU krajina se mění
GPU mívaly pouze jednu úlohu a pouze jednu úlohu, 3D grafiku, ale v době, kdy se mění. GPU nyní zvládají všechny druhy vysoce paralelních úloh ve vědecké práci na počítači a strojovém učení. Většina z toho se stále děje na superpočítačích nebo na strojích postavených na několika špičkových grafických kartách. Začíná však stékat po mobilní GPU. Moderní vlajkové smartphony mohou spouštět inferenční modely neuronových sítí, například pro rozpoznávání objektů v aplikaci fotoaparátu. Samotný Android má nyní neuronové síťové API, které může používat GPU, pokud jsou k dispozici správné ovladače.
GPU PowerVR jsou součástí tohoto měnícího se prostředí a jsou kompatibilní s OpenCL a HAL neuronové sítě Android. Pokud provozování neuronové sítě na GPU nestačí, má Imagination také akcelerátor neuronové sítě, který podporuje neurální síť Android HAL, Caffe a TensorFlow.
A pak je tu Raytracing.
Pak je zde raytracing. Nvidia nedávno udělala titulky se svými stolními GPU schopnými provádět raytracing v reálném čase. Jako obnovovací prostředek je sledování paprsků technikou, která „sleduje“ paprsky světla skrze 3D prostředí. Jeho cílem je úzce napodobovat skutečnou fyziku světla. Výsledkem je vysoce realistické osvětlení, stíny, odrazy a refrakční efekty.
Představivost je po celá léta lídrem v oblasti hardwarového sledování paprsků a přestože ještě není součástí mobilních procesorů společnosti, určitě si získává půdu na ploše. Představivost v současné době neprodává grafické karty pro stolní počítače pro sledování paprsků, ale přinesla nějaký mobilní hardwarový koncept, včetně PowerVR GR6500.
Možná vás zajímá, jak by společnost, která neprodává žádný skutečný hardware pro sledování paprsků, mohla být „lídrem v oblasti raytracingu založeného na hardwaru“. Odpověď je duševní vlastnictví. Představivost nevyrábí čipy, veškerá její technologie GPU je licencována výrobci čipů, jako je MediaTek, a začleněna do mobilních procesorů spolu s procesorem a dalšími částmi.
Totéž platí pravděpodobně o jeho hardwarových technikách a technologii raytracingu. Představivost nevydala žádná veřejná oznámení o tom, kdo uděluje licenci na její technologii raytracing, ale můžeme spekulovat!
Trh mobilních GPU je plynulý. Smlouvy jsou vyhrány a smlouvy jsou ztraceny. Výrobci mobilních procesorů vždy hledají výhodu oproti své konkurenci, pokud jde o výkon, energetickou účinnost, náklady a funkce. Zatímco Imaginace a Apple mají dnes jiný vztah, jiní výrobci čipů potřebují součásti GPU, včetně MediaTek. Kromě programu MediaTek existují i další možnosti, a to nejen v mobilních zařízeních, ale také na jiných trzích, jako je automobilový průmysl, domácí zábava a lékařské služby.
Bude se Samsung někdy přestěhovat od svého současného dodavatele GPU? A co Huawei? Existuje ještě místo pro PowerVR vedle procesorů tablet Intel? A co Unisoc nebo Xiaomi's Pinecone, nebo dokonce dlouhotrvající příští iterace LG NUCLUN procesoru?
Zabalit
GPU PowerVR jsou alternativní možností GPU ekosystému Android po nabídkách Qualcomm a Arm. Ještě jsme neviděli mobilní GPU na bázi Furiana ve skutečném čipu a bylo by zajímavé ho vidět. S příchodem učení se na mobilním stroji a příslibů možné technologie sledování paprsků v mobilních procesorech bychom byli všichni moudří sledovat Imaginaci, protože bychom mohli být všichni překvapeni, když uvidíme, kde se GPU PowerVR objeví dále!
