Sisältö
Älypuhelimien grafiikan suhteen suurin osa Android-laitteista käyttää joko Qualcommin (Adreno) tai Armin (Malin) grafiikankäsittely-yksiköitä (GPU), mutta kuten Yoda sanoisi, on olemassa toinenkin.
Ehkä olet huomannut nimen PowerVR suhteessa joihinkin Android-prosessoreihin. PowerVR on Imagination Technologiesin GPU-sarja. MediaTek Helio P90 -prosessori käyttää PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 käyttää PowerVR 7XTP-MT4 ja Helio P22 käyttää PowerVR GE8320. Muut MediaTek-prosessorit, mukaan lukien Helio P35, Helio X10 ja MT8183 (löytyy Amazon Kindle Fire HD: stä), käyttävät myös PowerVR-GPU: ita.
Se ei ole vain MediaTek. Unisoc SC9861G-IA käyttää PowerVR GT7200 -laitetta. Intelin Atom-linjassa on useita malleja, joissa on PowerVR GPU. PowerVR löytyy myös Allwinner- ja Rockchip-prosessoreista.
Elefantti huoneessa on Apple. Viime aikoihin asti Apple on sisällyttänyt Imaginationin GPU: t A-sarjan prosessoreihin. IPhone 4: stä löytyvä Apple A4 -prosessori käytti PowerVR SGX 535: tä. A5 ja A6 käyttivät PowerVR SGX543, A7 käytti PowerVR G6430, A8 käytti GX6450 ja A9 käytti GT7600. Ja siinä kaikki päättyi melko äkillisesti. Vaikka A10 käytti todennäköisesti jonkinlaista mukautettua hybridi-GPU: ta, Applen suhde mielikuvitukseen muuttui rajusti. Tuloksena oli mullistus yritykselle kaupallisella tasolla. Yläosassa tapahtui muutoksia (toimitusjohtaja ja talousjohtaja), yritys myi MIPS-prosessoriyksikkönsä, ja lopulta yhtiön loput osti Kiinaan keskittynyt pääomarahasto Canyon Bridge.
Elefantti huoneessa on Apple.
PowerVR-GPU: t eivät kuitenkaan kuolleet, ja sillä on mahdollisesti valoisa tulevaisuus. GPU: it löytyvät muutakin kuin älypuhelimista. Kaikentyyppiset laitteet digisovittimista, älytelevisioista, autojen viihdejärjestelmistä ja lääkinnällisistä laitteista käyttävät kaikkia GPU: ita. Toiseksi PowerVR GPU: ien jatkuva käyttö uusissa prosessoreissa, kuten Helio P90, tarkoittaa, että SoC-valmistajat katsovat edelleen PowerVR GPU: n toteuttamiskelpoiseksi vaihtoehdoksi. Kolmanneksi, nykyinen GPU-maisema on muuttumassa, ja jos Imagination pystyy ajamaan aallon, se voisi tulla esiin. Lisätietoja siitä myöhemmin.
nimeäminen
Asioiden nimeäminen on aina vaikeaa, mutta jotkut yritykset ovat parempia kuin toiset. Qualcommin ja Arm: n GPU: n nimeämisjärjestelmät ovat suhteellisen yksinkertaisia. Imagination GPU: n nimeämisjärjestelmä on hiukan vivahteikkaampi!
Ensimmäinen tärkeä tieto on, että yrityksellä on tällä hetkellä kaksi suurta GPU-arkkitehtuuria: Rogue ja Furian. Ensimmäiset Rogue-pohjaiset GPU: t julkaistiin vuonna 2012 yhdessä PowerVR Series6 GPU: n kanssa. Rogue-arkkitehtuuria on muokattu ja kehitetty vuosien varrella, ja se on toiminut perustana kaikille Imaginations-GPU: lle aina 2017-luvun Series9XE- ja Series9XM-GPU: eihin saakka.
Furian on uudempi GPU-arkkitehtuuri, Imaginationin ensimmäinen arkkitehtuuriuudistus vuodesta 2012. Tällä hetkellä on olemassa kaksi Furian GPU: ta, PowerVR GT8525 ja PowerVR GT8540. Molemmat kuuluvat PowerVR Series8XT -sarjaan, mikä on hieman hämmentävä, koska Series9XE- ja XM GPU -sovellukset käyttävät vanhempaa Rogue-arkkitehtuuria, samoin kuin Series8XE ja Series8XE Plus. Yksikään ilmoitettu matkapuhelimen prosessori ei käytä tällä hetkellä Furian GPU: ta.
Mallinumeroiden ymmärtäminen
PowerVR GPU: t käyttävät yleensä nelinumeroisia mallinumeroita. Helio P90: n GPU on GM9446, kun taas Helio P22 käyttää GE8320: ta. Mitä kaikki nuo numerot tarkoittavat?
Ensimmäinen numero on ”sarjanumero”. Joten kaikki Series8XE- ja XE Plus -sarjan prosessorit alkavat kahdeksalla. Series9-sarjan prosessorit alkavat yhdeksällä ja niin edelleen.
Toinen numero ilmaisee kuinka monta pikseliä prosessoidaan kellosykliä kohti. Yleensä määritetty luku on puolet todellisesta pikselinopeudesta. Joten “4” tarkoittaa kahdeksan pikseliä per kello, “2” tarkoittaa neljää pikseliä hlökelloa ja “1” tarkoittaa kahta pikseliä per kello.
Yhtiöllä on tällä hetkellä kaksi suurta GPU-arkkitehtuuria: Rogue ja Furian.
Kolmas numero on osoitus GPU: n prosessointitehosta. Jotkut GPU-valmistajat ilmoittavat GPU: n ”ytimien” määrän.Termi ”ydin” on avoin joillekin luovalle kirjanpitoon ja myös joillekin teknisille käsiaaltoille, mikä tarkoittaa, että mitä yksi myyjä tarkoittaa ”ytimellä”, on erilainen kuin toisella. Sukellaan tähän aiheeseen hetkessä syvemmälle, mutta mitä korkeampi kolmas numero on, sitä korkeampi on suorituskyky. Hinnat ovat erilaisia jokaisessa sukupolvessa, mutta Series9-GPU: lle:
- 1 = 64 FP16-läppää / kello
- 2 = 128 FP16 FLOP / kello
- 4 = 256 FP16 FLOP / kello
Viimeinen numero on ominaisuuslippu. Esimerkiksi GE8322 (huom. Kaksi lopussa) tukee PVRIC-kehyspuskurin pakkausta (PowerVR: n häviöttömä pakkaus- ja pakkausalgoritmi), kun taas GE8340 (huomioi nolla), ei tue sitä.
Ytimet, suoritusyksiköt, ALU: t
Kauan sitten kaukaisessa, kaukana olevassa universumissa GPU: t käyttivät kahta erityyppistä varjostinta. Vertex-varjostimet, jotka olivat vastuussa muunnosten suorittamisesta pisteluettelossa (kärkipisteissä) 3D-maailmasta litteän näytön 2D-maailmaan; ja Pixel-varjostimet, jotka laskivat pikselin värin valaistus- ja tekstuuritietojen perusteella. Nämä varjostimet olivat ohjelmoitavia ja yleensä Pixel-varjostimia oli enemmän kuin Vertex-varjostimia.
Varjostajista tunnetaan ytimet, ja yhtenäisen Shader-mallin myötä, jossa shader voisi toimia Vertex-varjostimena tai Pixel-shaderina, termi ydin tuli entistä suositumpi.
Kun GPU-suunnittelut kehittyivät, näiden ytimien muoto alkoi hämärtyä. Aikaisemmin yksi varjostinydin sisälsi kaiken tarvittavan logiikan, mukaan lukien varjostimen käynnissä olevien ohjeiden ajoituksen, suorittamisen ja lähettämisen (koska ne ovat ohjelmoitavia). Suorituskyvyn lisäämiseksi GPU-suunnittelijat alkoivat lisätä varjostimen muotoilun tiettyjä osia, tehden niistä keskellä paksumpia. Tämä voi kaksinkertaistaa tai nelinkertaistaa varjostimen ytimen läpimenon, mutta nyt kysymys tulee, onko yksi ydin neljällä suoritusyksiköllä vai neljä ydin.
PowerVR GPU: ssa tosiasiallisen matematiikan tekeviä bittejä kutsutaan aritmeettiseksi logiikkayksiköksi (ALU). Ne ovat 16-bittisiä ja 32-bittisiä makuja ja ryhmitelty klusteihin.
PowerVR GX6650: ssä on kuusi klusteria, joissa on yhteensä 192 32 bitin (FP32) ALU-ydintä, pitäisikö sitä kutsua 192 ytimen GPU: ksi? Ehkä mielikuvituksen nimeämisjärjestelmä on paras tapa lopulta!
GPU-maisema muuttuu
GPU: lla oli ennen vain yksi työ ja vain yksi työ, 3D-grafiikka, mutta kertaa ne ovat yksinkertaisia. GPU: t käsittelevät nyt kaikenlaisia erittäin rinnakkaisia tehtäviä tieteellisessä laskennassa ja koneoppimisessa. Suurin osa siitä tapahtuu edelleen supertietokoneissa tai koneissa, joissa on rakennettu useita huippuluokan näytönohjaimia. Se on kuitenkin alkanut temppua mobiili-GPU: iin. Nykyaikaiset lippulaiva-älypuhelimet voivat ajaa hermoverkon päätelmämalleja esimerkiksi kohteiden tunnistamiseen kamerasovelluksessa. Itse Androidilla on nyt neuroverkon sovellusliittymä, joka voi käyttää GPU: ta, jos oikeat ohjaimet ovat saatavilla.
PowerVR GPU: t ovat osa muuttuvaa maisemaa ja ovat yhteensopivia OpenCL: n ja Androidin hermoverkko HAL: n kanssa. Jos neuroverkon ajaminen GPU: lla ei riitä, Imaginationilla on myös hermoverkkokiihdytin, joka tukee Androidin hermoverkkoa HAL, Caffe ja TensorFlow.
Ja sitten on Raytracing.
Sitten on seuranta. Nvidia teki hiljattain otsikoita työpöydän GPU: lla, joka pystyy suorittamaan reaaliaikaista seurantaa. Päivittäjänä säteilyseuranta on tekniikka, joka ”jäljittää” valonsäteiden polun 3D-ympäristön läpi. Sen tarkoituksena on jäljitellä tarkasti valon todellista fysiikkaa. Tuloksena on erittäin realistinen valaistus, varjot, heijastus- ja taitevaikutukset.
Mielikuvitus on jo vuosien ajan ollut johtava laitteistopohjaisessa seurannassa, ja vaikka sitä ei vielä ole yrityksen mobiileissa prosessoreissa, se on varmasti saavuttamassa aseman työpöydällä. Imagination ei tällä hetkellä myy pöytätietokoneisiin tarkoitettuja näytönohjainkortteja, mutta se on tuottanut joitain konseptin kestäviä mobiililaitteita, kuten PowerVR GR6500.
Saatat ihmetellä, kuinka yritys, joka ei myy mitään todellista säteilyasemaa, voisi olla ”johtava laitteistopohjaisessa seurannassa”. Vastaus on immateriaalioikeudet. Kuvitteleminen ei tee siruja, siruvalmistajat, kuten MediaTek, ovat lisensoineet kaikki sen GPU-tekniikat, ja ne sisällytetään mobiiliprosessoreihin yhdessä CPU: n ja muiden osien kanssa.
Sama pätee todennäköisesti sen seurantalaitteistoihin ja tekniikkaan. Mielikuvitus ei ole tehnyt julkisia ilmoituksia siitä, kuka lisensoi sen seurantatekniikan, mutta voimme spekuloida!
Matkapuhelimen GPU-markkinat ovat sujuvat. Sopimukset voitetaan ja sopimukset menetetään. Matkapuhelinprosessorien valmistajat etsivät aina etuna kilpailuaan suorituskyvyn, energiatehokkuuden, kustannusten ja ominaisuuksien suhteen. Vaikka Imaginationilla ja Applella on erilainen suhde tänään, muut siruvalmistajat tarvitsevat GPU-osia, mukaan lukien MediaTek. MediaTekin lisäksi on muitakin mahdollisuuksia, ei vain mobiililaitteissa, mutta myös muilla markkinoilla, kuten autoteollisuus, kodin viihde ja lääketiede.
Muuttuuko Samsung koskaan nykyiseltä GPU-toimittajaltaan? Entä Huawei? Onko IntelVen Tablet CPU: n vieressä edelleen paikka PowerVR: lle? Entä Unisoc tai Xiaomi's Pinecone tai edes LG: n NUCLUN-prosessorin pitkäaikainen huhu seuraavaan iteraatioon?
Paketoida
PowerVR GPU: t ovat Android-ekosysteemin vaihtoehtoinen GPU-vaihtoehto Qualcommin ja Armin tarjousten jälkeen. Meillä ei ole vielä nähty Furian-pohjaista mobiili GPU: ta todellisessa sirussa ja olisi mielenkiintoista nähdä se. Mobiililaitteiden oppimisen myötä ja mahdollisten säteilytekniikan lupausten ansiosta matkaviestinprosessoreissa, meidän kaikkien olisi viisasta seurata mielikuvitusta, koska voimme kaikki olla yllättyneitä nähdessään, missä PowerVR-GPU: t ilmestyvät seuraavaksi!
