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Imagination Rogue GPU技术优势剖析

2013年全球微处理器销售额将以史上最快的增长速度突破610亿美元,这主要归功于连接到互联网的手机和平板电脑的强劲需求。据调研机构Gartner的预测,2015年全球200~300美元中价位智能移动设

2013年全球微处理器销售额将以史上最快的增长速度打破610亿美元,这首要归功于连接到互联网的手机和平板电脑的微弱需求。据调研安排Gartner的猜测,2015年全球200~300美元中价位智能移动设备(智能手机/平板电脑)出货量将达5.8亿台,而且用户首要运用的功用是影音修正和共享。

得益于浮点运算优势,GPU可以有效地顶替来自CPU在图形烘托过程中发生的简直一切核算负荷,而且速度非常惊人。因而,当体系检测需求更杂乱的核算时,运算会从CPU切换到GPU作业形式,在一些测验环境下,烘托功能可以轻易地从十几帧每秒加快到上百帧每秒。在GPU技能的支撑下,芯片供货商和设备制造商可提供比如3D UI、实时视频图画处理、具有传神图画体会的游戏运用和增强实境等丰厚的运用形式。

所以,往后整个职业对GPU的重视会大大逾越CPU自身,由于往后干流顾客运用移动设备首要的用途是多媒体文娱,视频和游戏的处理都愈加依靠GPU的核算才能。GPU在移动处理器中的重要程度现已日益凸显,高通移动处理器的一大卖点就是自己的Adreno GPU。

当然在移动GPU商场的老迈是Imagination,依据商场研讨公司Jon Peddie Research的陈述,Imagination以37.6%的商场份额,仍然稳坐2013年移动GPU抢先供货商头把交椅。但它的最大竞赛对手ARM在GPU的商场份额也达到了18.4%,由于Adreno GPU的商场份额悉数来自自家的处理器,不会对外授权,所以往后的GPU商场竞赛首要是Imagination和ARM之间的战役。这两家IP巨子除了在CPU范畴打开竞赛以外,在GPU范畴的烽火也烧到了下一代GPU内核。

PowerVR 6系列GPU与竞赛对手Mali-T600系列GPU的规范比照

PowerVR 6系列Rogue GPU 发布于2011 年第三季度。CES 2012 上,PowerVR Rogue GPU 第一批两款产品,PowerVR G6200 和 PowerVR G6400 露脸。2013 年 Imagination 又发布了 PowerVR Series 6XE 和 PowerVR Series 6XT 两个子系列产品。6系列GPU都支撑DirectX 10,部分类型可支撑最新的DirectX 11.1,还支撑OpenGL 3.x/4.x、OpenGL ES 3.0,以及通用核算范畴的OpenCL 1.x、Renderscript Compute。依据装备的不同,PowerVR 6系列GPU的浮点功能在100Gflops到最高1Tflops之间,可带来最多60倍于5系列的图形和核算功能提高。

Intel Atom 处理器 Z3480、苹果 iPhone 5S 的A7处理器乃至联发科MT8135等都集成了Imagination 最新一代的PowerVR Rogue GPU。

Mali-T600 系列于2012 年出面,开发代号Midgard,是 ARM 的首个共同烘托架构。Mali-T600全系列支撑OpenGL ES 2.0/1.1,OpenCL 1.1,DirectX 11,其间Mali-T622、Mali-T624、Mali-T628、Mali-T678还可以支撑OpenGL ES3.0。出面最早的Mali-T604 是第一代,Mali-T624 / 628 / 678 等后续产品则是第二代。Mali-T624的规范参数根本与T604共同,不过中心晋级到了第二代Midgard,T628最多能支撑8核装备。稍纵即逝的Mali-658仍是第一代Midgard架构,现在现已被二代Midgard架构的T678替代,之前的材料显现T658的功能是Mali-400 MP的10倍,核算功能是后者的4倍,Mali-678只会比这个目标更强。

以上的比照可以看出,PowerVR 6系列支撑的API愈加全面,多了OpenGL的支撑,虽然在移动消费端用途还不大,但在工业级运用仍是有很大优势的。

PowerVR的看家本领——TBDR烘托技能

首要说说Imagination最具优势的移动烘托技能TBDR。由于功耗和内存带宽的约束,移动渠道的GPU相对于桌面渠道,会有一些不同。现在简直一切的桌面GPU(nVIDIA,AMD)都是IMR(Immediate Mode Rendering,直接形式烘托)架构,在移动范畴,nVIDIA的GeForce ULP和Vivante的GC系列GPU都是归于IMR架构。IMR架构的GPU烘托完物体后,都会把成果写到体系内存中的帧缓存里,因而就可能呈现GPU花了许多的时刻烘托了一个被遮挡的看不见的物体,而最终这些成果在烘托完遮挡物后被掩盖,做了无用功。这个问题称之为Overdraw。别的,由于IMR架构的GPU频频的读写和修正帧缓存,因而对带宽的要求比较高,一起也增加了电力的耗费。所以,大部分的移动GPU都选用TBR(Tile Based Rendering,分块烘托)的架构。

ARM的Mali GPU和高通的Adreno GPU选用TBR架构,实际上Imagination的PowerVR也是分块烘托的。TBR架构在把三角形场景变成像素图前,先把整个画面分红小块,这些小块的烘托在GPU上的高速缓存里进行,这样就可以防止对帧缓存(坐落体系内存里)的频频读写和修正。可是,除去PowerVR外的TBR GPU同IMR相同,仍是不能防止Overdraw的问题。而PowerVR的不同之处在于,它选用的TBDR(Tile Based Deferred Rendering,分块延时烘托)架构,可以完全防止Overdraw的问题。比较TBR更进一步的是,TBDR在光栅化之后,有一个HSR(Hidden Surface Removal,躲藏曲面消除)硬件单元,通过对一个块内的三角形进行测验,剔除去被遮挡的三角形,组成一幅由一切可见部分组成的画面,交给后续的流水线去烘托。这样不行见部分就不需求着色器去做相应的核算,也不需求去拾取相应的纹路,节省了核算量的一起也节省了带宽,对移动设备来说有很大的协助。

GPU的竞赛也是软件生态体系的竞赛

移动GPU的硬件架构是影响游戏流通度以及省电的重要因素,但在软件支撑方面,纹路紧缩格局也是影响游戏支撑度凹凸的重要因素,由于移动GPU并不像桌面GPU以及游戏都有共同的DirectX规范,形成不同移动GPU所支撑的纹路紧缩格局技能互不兼容,也造就了移动GPU 多强鼎峙的局势。

移动GPU干流的纹路紧缩格局分别为ETC、PVRTC、S3TC、ATITC,在3D游戏中丰厚的纹路和细节对游戏的质量可说是适当重要。不过,由于显现内存和带宽受限的原因,一切纹路都必须通过紧缩,否则会带给显现内存和带宽极大的压力,而纹路紧缩格局就是用来处理这项问题。在OpenGL ES 2.0版别规范里,将ETC(Ericsson Texture Compression)列为移动GPU纹路紧缩格局的固定班底,而且要求各个移动GPU都必须支撑此种纹路紧缩格局技能。

Imagination 的PowerVR Rogue GPU 系列支撑的是 PVRTC (PowerVR Texture Compression) 和 ETC,ARM的Mali-T600 系列支撑的是ETC 和ASTC。ASTC由ARM 提出,2012 年被 Khronos 安排认可,归入到OpenGL ES 3.0 规范中。不过 ASTC 并非强制性的规范,现在也只要 Mali-T600 系列支撑。PowerVR 可以做到将纹路紧缩至最小体积(原图非常之一不到)但仍坚持明晰,比OpenGL ES 官方规范的S3TC 和ETC 要小了一半体积,这也算是PowerVR的技能优势。

ETC 是最通用的纹路紧缩格局,简直一切的安卓设备都可以支撑 ETC 紧缩的文件。不过ETC 并不招厂商待见,由于 ETC 纹路紧缩不支撑 Alpha 通道,只能用于紧缩不透明的原料,且只能将单一纹路拆解成2个直接履行。S3TC是桌面显卡通用的紧缩格局,看起来是最完美的挑选,惋惜 S3TC 仍是一种私有的规范,有专利上的费事。

虽然PVRTC 是PowerVR 专有的格局,但PowerVR 已占有最大的移动GPU商场份额,开发者做纹路时局必会考虑到这一规范。加之自身这一规范具有高紧缩率的优势,更能推进3D游戏技能的前进。ASTC 则太新鲜,现在还鲜有开发者支撑这个规范,商场上Mali GPU的占有率也还不足以协助这一规范推行。

总结

ARM的Mali GPU给人的感觉更像是PC中的公版显卡相同,积极支撑各种最新规范,重视功能功耗比。可是Mali GPU的问题在于现在授权运用的大部分仍是Mali-450 MP以下的,Mali-T604除了在三星的Exynos 5250中有过运用,发布过一年多以来未见其他处理器集成。即就是三星这个老朋友,新一代的Exynos 5 Octa也改用PowerVR的GPU中心了,感觉业界的承受度仍是不够高。

PowerVR Rogue GPU 连续了 Imagination 一向的技能优势:TBDR烘托技能独步天下,且对各类 API 的支撑抢先于业界。这一代显卡的功能乃至逾越了部分桌面 GPU,能耗却比桌面 GPU 更低,合适多种嵌入式移动设备。比较另一首要竞赛者ARM Mali-T600系列,PowerVR Rogue GPU 优势在于纹路紧缩规范已有强健的生态体系支撑,而Mali 的规范现在还没能赢得开发者首肯,纸面的技能优势无法体现出来。GPU的功能和软件的优化有极大联系,这是现在PowerVR系列GPU可以抢先商场的最大优势。

Imagination能成为移动GPU的老迈明显会有许多共同优势和技能。它的GPU不是理论功能最强的,不过单位功耗功能、单位面积功能体现都很强,多核集成、配套的开发工具、PVRTC纹路紧缩格局、TBDR烘托技能都是它冲锋陷阵的利器,归纳起来PowerVR仍是体现最优异的移动GPU。

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