Sisu
Kui rääkida nutitelefoni graafikast, kasutab enamik Android-seadmeid kas Qualcommi (Adreno) või Arm (Mali) graafikatöötlusüksusi (GPU), kuid nagu Yoda ütleks, on ka teine.
Võib-olla olete mõne Androidi protsessori puhul märganud nime PowerVR. PowerVR on Imagination Technologies GPU-seeria. MediaTek Helio P90 protsessor kasutab PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 kasutab PowerVR 7XTP-MT4 ja Helio P22 kasutab PowerVR GE8320. Muud MediaTek protsessorid, sealhulgas Helio P35, Helio X10 ja MT8183 (leidub Amazon Kindle Fire HD-s), kasutavad ka PowerVR GPU-sid.
See pole ka ainult MediaTek. Unisoc SC9861G-IA kasutab PowerVR GT7200. Inteli Atom liinil on mitu PowerVR GPU-dega mudelit. PowerVRi võib leida ka protsessorites Allwinner ja Rockchip.
Ruumis olev elevant on Õun. Alles hiljuti ühendas Apple Imaginationi GPU-d oma A-seeria protsessoritesse. IPhone 4-st leitud Apple A4 protsessor kasutas PowerVR SGX 535. A5 ja A6 kasutasid PowerVR SGX543, A7 kasutasid PowerVR G6430, A8 kasutasid GX6450 ja A9 kasutasid GT7600. Ja just sellega lõppes see kõik üsna järsult. Kui A10 kasutas ilmselt mõnda kohandatud hübriid GPU-d, siis Apple'i suhe kujutlusvõimega muutus drastiliselt. Selle tulemuseks oli ettevõtte äritegevuse murrang. Ülaosas (tegevjuht ja finantsjuht) toimusid muudatused, ettevõte müüs oma MIPS-i protsessoridivisjoni ja lõpuks omandas ülejäänud ettevõtte Hiinasse keskendunud erakapitalifond Canyon Bridge.
Ruumis olev elevant on Õun.
PowerVR GPU-d siiski ei surnud ja sellel on potentsiaalselt helge tulevik. GPU-sid on rohkem kui nutitelefonides. Igasugused seadmed, näiteks digiboksidest, nutiteleritest, autode meelelahutussüsteemidest ja meditsiiniseadmetest, kasutavad GPU-sid. Teiseks tähendab PowerVR GPU-de jätkuv kasutamine uutes protsessorites, nagu Helio P90, et SoC-tootjad peavad endiselt PowerVR GPU-d elujõuliseks võimaluseks. Kolmandaks, praegune GPU-maastik on muutumas ja kui kujutlusvõime suudab laine alla ajada, siis võiks see välja tulla. Sellest lähemalt hiljem.
Nimetamine
Asjade nimetamine on alati raske, kuid mõned ettevõtted on paremad kui teised. Qualcommi ja Arme'i GPU nimetamisskeemid on suhteliselt sirged. Kujutise GPU nimetamisskeem on pisut nüansirikkam!
Esimene oluline teave on see, et ettevõttel on praegu kaks peamist GPU arhitektuuri: Rogue ja Furian. Esimesed Rogue-põhised GPU-d ilmusid 2012. aastal koos PowerVR Series6 GPU-dega. Rogue-arhitektuuri on aastate jooksul kohandatud ja arendatud ning see on olnud aluseks kõigile Imaginations GPU-dele kuni 2017. aasta Series9XE ja Series9XM GPU-dele kaasa arvatud.
Furian on uuem GPU arhitektuur, Imaginationi esimene arhitektuurimuudatus aastast 2012. Praegu on kaks Furian GPU, PowerVR GT8525 ja PowerVR GT8540. Mõlemad kuuluvad PowerVR Series8XT tootevalikusse, mis on pisut segane, kuna Series9XE ja XM GPU-d kasutavad vanemat Rogue-arhitektuuri, nagu ka Series8XE ja Series8XE Plus. Ükski väljakuulutatud mobiilprotsessor ei kasuta praegu Furiani GPU-d.
Mudelinumbrite mõistmine
PowerVR GPU-d kasutavad tavaliselt neljakohalist mudelinumbrit. Helio P90 GPU on GM9446, samas kui Helio P22 kasutab GE8320. Mida kõik need numbrid tähendavad?
Esimene number on “seeria” number. Nii algavad kõik Series8XE ja XE Plus vahemikus olevad protsessorid numbriga 8. Series9 vahemiku protsessorid algavad üheksaga jne.
Teine number näitab mitu pikslit töödeldakse ühe tsükli jooksul. Üldiselt on määratud arv pool tegelikust pikslikiirusest. Nii et “4” tähendab kaheksat pikslit ühe tunni kohta, “2” tähendab nelja pikslit inimese kella kohta ja “1” tähendab kahte pikslit kella kohta.
Praegu on ettevõttel kaks peamist GPU arhitektuuri: Rogue ja Furian.
Kolmas number näitab GPU töötlemisvõimsust. Mõned GPU-tootjad tsiteerivad GPU-s olevate tuumade arvu.Mõiste „tuum” on avatud mõnele loomingulisele raamatupidamisele ja ka tehnilisele käelöömisele, mis tähendab, et see, mida üks müüja tähendab „tuumik”, erineb teisest. Sukeldun sellesse teemasse hetkega natuke sügavamalt, kuid mida kõrgem on kolmas number, seda kõrgem on lavastus. Hinnad on igas põlvkonnas erinevad, kuid Series9 GPU-de puhul:
- 1 = 64 FP16 FLOP-i / kell
- 2 = 128 FP16 FLOP-i / kell
- 4 = 256 FP16 FLOP-i / kell
Viimane number on funktsioonilipp. Näiteks GE8322 (pange tähele kahte lõpus) toetab PVRIC kaadri puhverkompressiooni (PowerVRi kadudeta tihendamise ja dekompressiooni algoritm), samas kui GE8340 (võtke arvesse nulli) seda ei toeta.
Tuumad, täiteüksused, ALUd
Kaua aega tagasi, kauges ja kauges universumis, kasutasid GPU-d kahte erinevat tüüpi varjureid. Vertexi varjutajad, mis vastutasid punktide (tippude) loendis teisenduste tegemise eest 3D-maailmast lameekraani 2D-maailma; ja Pixel-varjurid, mis arvutasid valgustus- ja tekstuuriteabe põhjal piksli värvi. Need varjurid olid programmeeritavad ja üldiselt oli Pixel-varjureid rohkem kui Vertexi varjureid.
Shaderid saavad südamikuks ja koos Unified Shader Model'i tulekuga, kus shader võiks toimida Vertexi või Pixeli varjutajana, muutus termin tuum veelgi populaarsemaks.
GPU disaini arenedes hakkas nende tuumade kuju muutuma. Varem sisaldas üks shaderi tuum kogu vajalikku loogikat, sealhulgas varjutajal töötavate juhiste ajastamist, täitmist ja saatmist (kuna need on programmeeritavad). Läbilaskevõime suurendamiseks hakkasid GPU-disainerid varjundi kujunduse teatud osi suurendama, muutes need keskelt rasvamaks. See võib varjutatud tuuma läbilaskevõime kahekordistada või neljakordistada, kuid nüüd muutub küsimus, kas sul on üks tuum, millel on neli täiteüksust või neli tuuma.
PowerVR GPU-des nimetatakse tegelikku matemaatikat tegevaid bitte aritmeetiliseks loogikaühikuks (ALU). Need on 16bitise ja 32bitise maitsega ja rühmitunud rühmadesse.
PowerVR GX6650-l on kuus klastrit kokku 192 32-bitise (FP32) ALU-südamikuga, kas seda tuleks nimetada 192-tuumaliseks GPU-ks? Võib-olla on kujutlusvõime nimetamisskeem ikkagi parim lähenemisviis!
GPU maastik on muutumas
GPU-del oli varem üks töö ja ainult üks töö, 3D-graafika, kuid kellaaeg on neil kiire. GPU-d tegelevad nüüd igasuguste väga paralleelsete ülesannetega teaduse arvutamisel ja masinõppes. Suurem osa sellest juhtub endiselt superarvutites või mitme tippklassi graafikakaardiga ehitatud masinas. Kuid mobiiltelefoni GPU-dele on see hakanud vähenema. Kaasaegsed lipulaev-nutitelefonid võivad käivitada närvivõrgu järelduse mudeleid, näiteks objektide äratundmine kaamerarakenduses. Androidil endal on nüüd närvivõrgu API, mis saab GPU-d kasutada, kui õiged draiverid on saadaval.
PowerVR GPU-d on osa neist muutuvatest maastikest ja ühilduvad OpenCL-i ja Androidi närvivõrgu HAL-iga. Kui närvivõrgu käitamiseks GPU-st ei piisa, on Imaginationil ka närvivõrgukiirendi, mis toetab Androidi närvivõrku HAL, Caffe ja TensorFlow.
Ja siis on Raytracing.
Siis on kiirjälg. Nvidia tegi hiljuti pealkirju oma töölaua GPU-dega, mis on võimelised reaalajas raadiosaateid tegema. Värskendajana on kiirjälgimine tehnika, mis “jälitab” valguskiirte teekonda läbi 3D-keskkonna. Selle eesmärk on jäljendada täpselt valguse tegelikku füüsikat. Tulemuseks on väga realistlik valgustus, varjud, peegeldus ja murdumisefektid.
Kujutlusvõime on aastaid olnud riistvarapõhise kiiruse jälgimise liider ja kuigi ettevõtte mobiilsideprotsessorites seda veel pole, on see kindlasti töölauale jõudmas. Kujutlusvõime ei müü praegu lauaarvutitele kiirusjälgimisega graafikakaarte, kuid see on tootnud kontseptsiooni tõestuseks mõeldud mobiilse riistvara, sealhulgas PowerVR GR6500.
Teil võib tekkida küsimus, kuidas võiks ettevõte, kes ei müü tegelikku raadionavigatsiooni riistvara, olla „riistvarapõhise raadiosaatmise juht”. Vastus on intellektuaalomand. Kujutlusvõime ei tee kiibid, kogu selle GPU-tehnoloogia on kiibitootjate litsentsitud, näiteks MediaTek, ja see on integreeritud mobiilprotsessoritesse koos CPU ja muude osadega.
Tõenäoliselt on sama ka kiirgusjälgimisriistvara tehnika ja tehnoloogiaga. Kujutlusvõime ei ole avalikke teadaandeid selle kohta, kes oma kiirusetehnika litsentsib, kuid me võime spekuleerida!
Mobiiltelefoni GPU-turg on sujuv. Lepingud võidetakse ja lepingud kaotatakse. Mobiilprotsessorite tootjad otsivad jõudluse, energiatõhususe, maksumuse ja funktsioonide osas alati konkurentidest eeliseid. Kui Imaginationil ja Apple'il on tänapäeval erinevad suhted, vajavad teised kiibitootjad GPU osi, sealhulgas MediaTek. Lisaks MediaTekile on ka muid võimalusi, mitte ainult mobiiltelefonidel, vaid ka muudel turgudel, näiteks autotööstus, kodune meelelahutus ja meditsiin.
Kas Samsung eemaldub kunagi oma praegusest GPU tarnijast? Aga Huawei? Kas Inteli tahvelarvuti protsessorite kõrval on veel koht PowerVR-i jaoks? Mis saab Unisocist või Xiaomi Pinecone'ist või isegi LG NUCLUNi protsessori pikalt kõlanud järgmisest iteratsioonist?
Pakkima
PowerVR GPU-d on Androidi ökosüsteemi alternatiivne GPU-valik pärast Qualcommi ja Armi pakkumisi. Furianil põhinevat mobiilset GPU-d ei ole meil veel reaalses kiibis näha ja oleks huvitav seda näha. Mobiilimasinate õppimise tuleku ja võimalike kiiruse jälgimistehnoloogia lubadustega mobiilprotsessorites oleksime kõik mõistlikud kujutlusvõimel silma peal hoida, sest võime kõik olla üllatunud, kui näeme, kus PowerVR GPU-d järgmisena hüppavad!
