Innehåll

• Namngivning
• Förstå modellnumren
• Kärnor, exekveringsenheter, ALU: er
• GPU-landskapet förändras
• Sammanfatta

När det gäller smartphonigrafik använder de flesta Android-enheter grafikbearbetningsenheter (GPU) från antingen Qualcomm (Adreno) eller Arm (Mali), men som Yoda säger finns det en annan.

Du kanske har märkt namnet PowerVR i förhållande till vissa Android-processorer. PowerVR är en GPU-serie från Imagination Technologies. MediaTek Helio P90-processorn använder PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 använder PowerVR 7XTP-MT4 och Helio P22 använder PowerVR GE8320. Andra MediaTek-processorer inklusive Helio P35, Helio X10 och MT8183 (finns i Amazon Kindle Fire HD) använder också PowerVR GPU: er.

Det är inte heller MediaTek. Unisoc SC9861G-IA använder PowerVR GT7200. Intels Atom-linje har flera modeller med PowerVR GPU: er. PowerVR finns också i processorer från Allwinner och Rockchip.

Elefanten i rummet är Apple. Tills nyligen har Apple integrerat Imaginations GPU: er i sina A-serien processorer. Apple A4-processor, som finns i iPhone 4, använde PowerVR SGX 535. A5 och A6 använde PowerVR SGX543, A7 använde PowerVR G6430, A8 använde GX6450 och A9 använde GT7600. Och det var där allt slutade ganska brått. Medan A10 antagligen använde någon form av anpassad hybrid-GPU, ändrades Apples förhållande till Imagination drastiskt. Resultatet var en omvälvning för företaget på kommersiell nivå. Det var förändringar i toppen (VD och finansdirektör), företaget sålde sin MIPS CPU-division och så småningom förvärvades resten av företaget av Canyon Bridge, en Kina-fokuserad private equity-fond.

Elefanten i rummet är Apple.

PowerVR-GPU: er dog inte och de har potentiellt en ljus framtid. GPU: er finns i mer än bara smartphones. Alla typer av enheter från set-top-lådor, smarta TV-apparater, bilinfotainment-system och medicinsk utrustning, alla använder GPU: er. För det andra innebär den fortsatta användningen av PowerVR GPU: er i nya processorer, som Helio P90, att SoC-tillverkare fortfarande betraktar PowerVR GPU som ett genomförbart alternativ. För det tredje förändras det nuvarande GPU-landskapet, och om Imagination kan rida på vågen kan det komma ut på toppen. Mer om det senare.

Namngivning

Att namnge saker är alltid svårt, men vissa företag är bättre än andra. Qualcomms och Arm's GPUs namngivningsscheman är relativt enkla. Namnsschemat för Imagination GPU är lite mer nyanserat!

Den första viktiga informationen är att företaget för närvarande har två stora GPU-arkitekturer: Rogue och Furian. De första Rogue-baserade GPU: arna släpptes 2012 med PowerVR Series6 GPU: er. Rogue-arkitekturen har justerats och utvecklats under årens lopp och fungerade som grunden för alla Imaginations GPU: er till och med 2017: s Series9XE och Series9XM GPU: er.

Furian är en nyare GPU-arkitektur, Imaginations första uppbyggnad av arkitektur sedan 2012. Det finns två Furian-GPU: er för närvarande, PowerVR GT8525 och PowerVR GT8540. Båda ingår i PowerVR Series8XT-serien, vilket är lite förvirrande eftersom Series9XE och XM GPU: er använder den äldre Rogue-arkitekturen, liksom Series8XE och Series8XE Plus. Inga tillkännagivna mobila processorer använder en Furian GPU för närvarande.

Förstå modellnumren

PowerVR GPU: er använder vanligtvis fyrsiffriga modellnummer. GPU i Helio P90 är GM9446, medan Helio P22 använder GE8320. Vad betyder alla dessa siffror?

Den första siffran är ”serienumret”. Så alla processorer i serien Series8XE och XE Plus börjar med en 8. Processorerna i serie9-serien börjar med nio, och så vidare.

Den andra siffran anger hur många pixlar som behandlas per klockcykel. Generellt är det angivna antalet hälften av den faktiska pixelhastigheten. Så "4" betyder åtta pixlar per klocka, "2" betyder fyra pixlar per klocka, och "1" betyder två pixlar per klocka.

Företaget har för närvarande två stora GPU-arkitekturer: Rogue och Furian.

Den tredje siffran är en indikation på processorkraften för GPU: n. Vissa GPU-tillverkare citerar antalet "kärnor" i GPU.Termen "kärna" är öppen för en del kreativ redovisning och även för teknisk handvåg, vilket innebär att vad en leverantör menar med en "kärna" skiljer sig från en annan. Jag kommer att dyka in i detta ämne lite djupare på ett ögonblick, men ju högre den tredje siffran är, desto högre prestanda. Priserna är olika i varje generation, men för Series9 GPU: er:

• 1 = 64 FP16 FLOP / klocka
• 2 = 128 FP16 FLOPs / Clock
• 4 = 256 FP16 FLOP / klocka

Den sista siffran är en funktionsflagg. Till exempel stöder GE8322 (notera de två i slutet) PVRIC-rambuffertkomprimering (PowerVRs förlustfria komprimerings- och dekomprimeringsalgoritm), medan GE8340 (notera noll) inte stöder den.

Kärnor, exekveringsenheter, ALU: er

För länge sedan, i ett universum långt, långt borta, använde GPU: er två olika typer av skuggor. Vertex-skuggarna, som var ansvariga för att utföra transformationer på en lista över punkter (vertikaler) från 3D-världen till 2D-världen på en platt skärm; och Pixel-skuggare, som beräknade färgen på en pixel baserat på information om belysning och textur. Dessa shaders var programmerbara och i allmänhet fanns det fler Pixel-shaders än Vertex-shaders.

Shaders blir kända som kärnor, och med tillkomsten av den enhetliga Shader-modellen, där en shader kunde fungera som en Vertex-skuggare eller en Pixel-skuggare, blev termen kärna ännu mer populär.

När GPU-konstruktionen avancerade började formen på dessa kärnor förändras. Tidigare innehöll en enda shader-kärna all nödvändig logik, inklusive schemaläggning, exekvering och skickning av instruktionerna som körs på shaderen (eftersom de är programmerbara). För att öka kapaciteten började GPU-konstruktörer öka vissa delar av shader-designen, vilket gjorde dem "fetare" i mitten. Detta kan fördubbla eller fyrdubbla kapaciteten i en skuggningskärna, men nu blir frågan om man ska ha en kärna med fyra exekveringsenheter eller fyra kärnor.

I PowerVR GPU: er kallas de bitar som gör den faktiska matematiken Arithmetic Logic Unit (ALU). De finns i 16bit och 32bit smaker och grupperas i kluster.

PowerVR GX6650 har sex kluster med totalt 192 32bit (FP32) ALU-kärnor, ska det kallas en 192 core GPU? Kanske är Imaginations namnplan det bästa sättet trots allt!

GPU-landskapet förändras

GPU: er brukade bara ha ett jobb och bara ett jobb, 3D-grafik, men de gånger de är a-changin. GPU: er hanterar nu alla typer av mycket parallella uppgifter inom vetenskaplig datoranvändning och maskininlärning. Det mesta händer fortfarande på superdatorer eller på maskiner byggda med flera avancerade grafikkort. Men det börjar sminka ner till mobila GPU: er. Moderna flaggskeppssmartphones kan köra neurala nätverksmodeller för saker som objektigenkänning i kameraappen. Android själv har nu ett neuralt nätverks API som kan använda GPU, om rätt drivrutiner är tillgängliga.

PowerVR GPU: er är en del av detta föränderliga landskap och är kompatibla med OpenCL och Android: s neurala nätverk HAL. Om det inte räcker med att köra ett neuralt nätverk på GPU, så har Imagination också en neural nätverksaccelerator som stöder Android: s neurala nätverk HAL, Caffe och TensorFlow.

Och sedan finns det Raytracing.

Sedan finns det raytracing. Nvidia gjorde nyligen rubriker med sina stationära GPU: er som kan utföra raytracing i realtid. Som en uppfriskare är raytracing en teknik som "spårar" ljusstrålens väg genom en 3D-miljö. Det syftar till att efterlikna den faktiska ljusets fysik. Resultatet är mycket realistisk belysning, skuggor, reflektion och brytningseffekter.

Fantasi har varit ledande inom hårdvarubaserad raytracing i flera år och även om det inte finns ännu i företagets mobila processorer, vinner det säkert mark på skrivbordet. Föreställning säljer för närvarande inte raytracing-grafikkort för stationära datorer, men det har producerat en viss proof-of-concept-mobil hårdvara inklusive PowerVR GR6500.

Du undrar kanske hur ett företag som inte säljer någon verklig raytracing-hårdvara kan vara en "ledare inom hårdvarubaserad raytracing." Svaret är immateriella rättigheter. Föreställning gör inte chips, all sin GPU-teknik är licensierad av chiptillverkare, som MediaTek, och integreras i mobila processorer tillsammans med en CPU och andra delar.

Detsamma gäller för dess hårdvaruteknik och teknik för raytracing. Fantasi har inte gjort några offentliga meddelanden om vem som licensierar sin raytracing-teknik, men vi kan spekulera!

Den mobila GPU-marknaden är flytande. Kontrakt vinner och kontrakt går förlorade. Mobilprocessortillverkare letar alltid efter ett försprång på sin konkurrens när det gäller prestanda, energieffektivitet, kostnad och funktioner. Även om Imagination och Apple har en annan relation idag, behöver andra chiptillverkare GPU-delar, inklusive MediaTek. Utöver MediaTek finns det andra möjligheter, inte bara inom mobil utan även på andra marknader som bil, hemunderhållning och medicinsk.

Kommer Samsung någonsin att flytta bort från sin nuvarande GPU-leverantör? Vad sägs om Huawei? Finns det fortfarande en plats för PowerVR tillsammans med Intels tablet-CPU: er? Vad sägs om Unisoc eller Xiaomys Pinecone, eller till och med den långrymda nästa iterationen av LG: s NUCLUN-processor?

Sammanfatta

PowerVR GPUs är Android-ekosystemets alternativa GPU-alternativ efter erbjudanden från Qualcomm och Arm. Vi har ännu inte sett en Furian-baserad mobil GPU i ett faktiskt chip och det skulle vara intressant att se en. Med tillkomsten av mobil maskininlärning och löften om möjlig raytracing-teknik i mobila processorer skulle vi alla vara kloka att hålla ett öga på Imagination, eftersom vi alla kan bli förvånade över att se var PowerVR GPU: er dyker upp nästa!