เนื้อหา
เมื่อพูดถึงกราฟิกสมาร์ทโฟนอุปกรณ์ Android ส่วนใหญ่ใช้หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPUs) จาก Qualcomm (Adreno) หรือ Arm (Mali) แต่อย่างที่ Yoda บอก
คุณอาจสังเกตเห็นชื่อ PowerVR ที่เกี่ยวข้องกับโปรเซสเซอร์ Android บางตัว PowerVR เป็นชุด GPU จากเทคโนโลยีจินตนาการ หน่วยประมวลผล MediaTek Helio P90 ใช้ PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 ใช้ PowerVR 7XTP-MT4 และ Helio P22 ใช้ PowerVR GE8320 หน่วยประมวลผล MediaTek อื่น ๆ รวมถึง Helio P35, Helio X10 และ MT8183 (พบใน Amazon Kindle Fire HD) ก็ใช้ GPU PowerVR เช่นกัน
ไม่เพียงแค่ MediaTek เท่านั้น Unisoc SC9861G-IA ใช้ PowerVR GT7200 สาย Atom ของ Intel มีหลายรุ่นที่มี PowerVR GPUs PowerVR สามารถพบได้ในโปรเซสเซอร์จาก Allwinner และ Rockchip
ช้างในห้องคือแอปเปิ้ล เมื่อไม่นานมานี้ Apple ได้รวม GPU ของ Imagination ไว้ในโปรเซสเซอร์ A-series หน่วยประมวลผล Apple A4 ที่พบใน iPhone 4 ใช้ PowerVR SGX 535 A5 และ A6 ใช้ PowerVR SGX543, A7 ใช้ PowerVR G6430, A8 ใช้ GX6450 และ A9 ใช้ GT7600 และนั่นคือที่ที่ทุกอย่างจบลงอย่างกระทันหัน ในขณะที่ A10 อาจใช้ GPU ไฮบริดแบบกำหนดเองบางชนิดความสัมพันธ์ของ Apple กับ Imagination เปลี่ยนไปอย่างมาก ผลที่ตามมาก็คือความวุ่นวายของ บริษัท ในเชิงพาณิชย์ มีการเปลี่ยนแปลงที่ด้านบน (ซีอีโอและซีอีโอ) บริษัท ขายแผนก MIPS CPU และท้ายที่สุดส่วนที่เหลือของ บริษัท ได้มาจาก Canyon Bridge ซึ่งเป็นกองทุนหุ้นเอกชนที่เน้นการลงทุนในจีน
ช้างในห้องคือแอปเปิ้ล
อย่างไรก็ตาม GPU PowerVR ไม่ได้ตายและอาจมีอนาคตที่สดใส พบ GPU ได้มากกว่าสมาร์ทโฟน อุปกรณ์ทุกประเภทตั้งแต่กล่องรับสัญญาณสมาร์ททีวีระบบ Infotainment ในรถยนต์และอุปกรณ์ทางการแพทย์ทุกอย่างใช้ GPUs ประการที่สองการใช้ PowerVR GPUs อย่างต่อเนื่องในโปรเซสเซอร์ใหม่เช่น Helio P90 หมายความว่าผู้ผลิต SoC ยังคงพิจารณา PowerVR GPU เป็นตัวเลือกที่ทำงานได้ ประการที่สามแนวนอนของ GPU ในปัจจุบันมีการเปลี่ยนแปลงและหากจินตนาการสามารถขี่คลื่นได้ เพิ่มเติมเกี่ยวกับที่ในภายหลัง
การตั้งชื่อ
การตั้งชื่อเป็นสิ่งที่ยากเสมอ แต่บาง บริษัท ก็ยังดีกว่า บริษัท อื่น รูปแบบการตั้งชื่อของ Qualcomm's และ GPU นั้นค่อนข้างตรงไปตรงมา รูปแบบการตั้งชื่อของ Imagination GPU นั้นดูเหมาะสมกว่าเล็กน้อย!
ข้อมูลสำคัญชิ้นแรกคือ บริษัท ในปัจจุบันมีสถาปัตยกรรม GPU สองแบบคือ Rogue และ Furian GPU ตัวแรกที่ใช้ Rogue เปิดตัวในปี 2555 ด้วย PowerVR Series6 GPU สถาปัตยกรรม Rogue ได้รับการปรับแต่งและพัฒนามาตลอดหลายปีที่ผ่านมาและทำหน้าที่เป็นรากฐานสำหรับ Imaginations GPU ทั้งหมดจนถึงและรวมถึง GPU Series9XE และ Series9XM ของปี 2560
Furian เป็นสถาปัตยกรรม GPU รุ่นใหม่ที่ได้รับการปรับปรุงครั้งแรกของ Imagination ตั้งแต่ปี 2012 ปัจจุบันมี Furian GPU สองตัวคือ PowerVR GT8525 และ PowerVR GT8540 ทั้งสองเป็นส่วนหนึ่งของช่วง PowerVR Series8XT ซึ่งค่อนข้างสับสนเล็กน้อยเนื่องจาก Series9XE และ XM GPU ใช้สถาปัตยกรรม Rogue รุ่นเก่าเช่นเดียวกับ Series8XE และ Series8XE Plus ขณะนี้ยังไม่มีโปรเซสเซอร์มือถือที่ใช้ GPU ของ Furian
ทำความเข้าใจกับหมายเลขรุ่น
โดยทั่วไป PowerVR GPUs จะใช้หมายเลขรุ่นสี่หลัก GPU ใน Helio P90 คือ GM9446 ในขณะที่ Helio P22 ใช้ GE8320 ตัวเลขทั้งหมดหมายถึงอะไร
หลักแรกคือหมายเลข“ ชุด” ดังนั้นโปรเซสเซอร์ทั้งหมดในช่วง Series8XE และ XE Plus เริ่มต้นด้วย 8 โปรเซสเซอร์ในช่วง Series9 เริ่มต้นด้วยเก้าและต่อไป
ตัวเลขตัวที่สองระบุจำนวนพิกเซลที่ถูกประมวลผลต่อรอบสัญญาณนาฬิกา โดยทั่วไปจำนวนที่ระบุคือครึ่งหนึ่งของอัตราพิกเซลที่แท้จริง ดังนั้น“ 4” หมายถึงแปดพิกเซลต่อนาฬิกา“ 2” หมายถึงนาฬิกาพิกเซลสี่พิกเซลและ“ 1” หมายถึงสองพิกเซลต่อนาฬิกา
ปัจจุบัน บริษัท มีสถาปัตยกรรม GPU หลักสองอัน ได้แก่ Rogue และ Furian
ตัวเลขตัวที่สามเป็นตัวบ่งชี้ถึงพลังการประมวลผลของ GPU ผู้ผลิต GPU บางรายอ้างถึงจำนวน“ แกน” ใน GPUคำว่า“ คอร์” นั้นเปิดกว้างสำหรับการบัญชีเชิงสร้างสรรค์และการโบกมือทางเทคนิคบางอย่างซึ่งหมายความว่าผู้ค้ารายหนึ่งที่มีความหมายว่า“ คอร์” นั้นแตกต่างจากผู้อื่น ฉันจะดำน้ำในเรื่องนี้ลึกลงไปสักครู่ แต่ยิ่งตัวเลขที่สามสูงเท่าไหร่ประสิทธิภาพก็ยิ่งสูงขึ้น อัตราแตกต่างกันในทุกรุ่น แต่สำหรับซีรีย์ GPU 9:
- 1 = 64 FP16 FLOPs / นาฬิกา
- 2 = 128 FP16 FLOPs / นาฬิกา
- 4 = 256 FP16 FLOPs / นาฬิกา
หลักสุดท้ายคือการตั้งค่าสถานะคุณสมบัติ ตัวอย่างเช่น GE8322 (หมายเหตุทั้งสองด้านท้าย) สนับสนุนการบีบอัดบัฟเฟอร์เฟรม PVRIC (อัลกอริทึมการบีบอัด lossless และอัลกอริธึมการบีบอัดของ PowerVR) ในขณะที่ GE8340 (โน้ตศูนย์) ไม่สนับสนุน
แกนประมวลผลหน่วย ALU
นานมาแล้วในจักรวาลอันไกลโพ้น GPU ใช้ความแตกต่างสองแบบ The Vertex shaders ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการทำการเปลี่ยนแปลงในรายการของจุด (จุดยอด) จากโลก 3 มิติไปสู่โลก 2D ของจอแบน; และ Pixel Shaders ซึ่งคำนวณสีของพิกเซลตามข้อมูลแสงและพื้นผิว เฉดสีเหล่านี้สามารถตั้งโปรแกรมได้และโดยทั่วไปแล้วจะมีตัวแปลงพิกเซลมากกว่าเฉดสียอด
กลายเป็นที่รู้จักในฐานะแกนและด้วยการถือกำเนิดของ Unified Shader Model ซึ่ง shader สามารถทำหน้าที่เป็น Vertex shader หรือ Pixel shader แกนกลางของคำศัพท์ก็ยิ่งเป็นที่นิยมมากขึ้น
เมื่อ GPU ออกแบบขั้นสูงรูปร่างของแกนเหล่านี้ก็เริ่มแปรเปลี่ยนไป ก่อนหน้านี้แกนเดี่ยวของ Shader มีตรรกะที่จำเป็นทั้งหมดรวมถึงการกำหนดตารางเวลาการดำเนินการและการส่งคำสั่งที่เรียกใช้บน shader (เพราะสามารถตั้งโปรแกรมได้) ในการเพิ่มนักออกแบบ GPU ที่ทำงานได้เร็วขึ้นเริ่มเพิ่มส่วนของ Shader ที่ออกแบบขึ้นทำให้พวกเขา“ อ้วนขึ้น” ที่อยู่ตรงกลาง นี่อาจเป็นสองเท่าหรือสี่เท่าของปริมาณงานของ shader core แต่ตอนนี้คำถามกลายเป็นว่ามีหนึ่งคอร์ที่มีสี่ยูนิตการดำเนินการหรือสี่คอร์
ใน PowerVR GPUs บิตที่ใช้กับคณิตศาสตร์จริงเรียกว่า Arithmetic Logic Unit (ALUs) พวกเขามาในรสชาติ 16 บิตและ 32 บิตและจัดกลุ่มเป็นกลุ่ม
PowerVR GX6650 มีหกกลุ่มที่มีทั้งหมด 192 32 บิต (FP32) ALU cores มันควรจะเรียกว่า 192 core GPU หรือไม่? บางทีรูปแบบการตั้งชื่อของ Imagination อาจเป็นวิธีที่ดีที่สุด!
ภูมิทัศน์ของ GPU กำลังเปลี่ยนแปลง
GPU เคยมีงานหนึ่งงานและงานกราฟิก 3 มิติเพียงงานเดียว แต่เวลาที่พวกเขาเป็นผู้เปลี่ยนแปลง ตอนนี้ GPUs จัดการงานขนานกันทุกประเภทในการคำนวณทางวิทยาศาสตร์และการเรียนรู้ของเครื่อง ส่วนใหญ่ยังคงเกิดขึ้นกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์หรือเครื่องที่สร้างด้วยการ์ดกราฟิกคุณภาพสูงหลายชุด อย่างไรก็ตามมันเริ่มที่จะไหลลงสู่ GPU มือถือแล้ว สมาร์ทโฟนรุ่นเรือธงที่ทันสมัยสามารถเรียกใช้โมเดลการอนุมานเครือข่ายประสาทสำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่นการรับรู้วัตถุในแอปกล้อง ตอนนี้ Android เองมี API เครือข่ายประสาทซึ่งสามารถใช้ GPU หากมีไดรเวอร์ที่เหมาะสม
PowerVR GPUs เป็นส่วนหนึ่งของแนวการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้และเข้ากันได้กับ OpenCL และ HAL เครือข่ายประสาทของ Android หากใช้งานเครือข่ายประสาทบน GPU ไม่เพียงพอ Imagination ยังมีตัวเร่งโครงข่ายประสาทที่รองรับ HAL, Caffe และ TensorFlow ของเครือข่ายประสาทเทียมของ Android
จากนั้นก็มี Raytracing
จากนั้นมีการฉายรังสี Nvidia ทำข่าวพาดหัวเมื่อเร็ว ๆ นี้ด้วยเดสก์ท็อป GPU ที่สามารถแสดงภาพเรียลไทม์ได้ raytracing เป็นเทคนิคที่ "ติดตาม" เส้นทางของรังสีแสงผ่านสภาพแวดล้อม 3 มิติ มันมีจุดมุ่งหมายเพื่อเลียนแบบฟิสิกส์ของแสงอย่างใกล้ชิด ผลลัพธ์ที่ได้คือแสงเงาเงาสะท้อนและเอฟเฟกต์การหักเหที่สมจริง
Imagination เป็นผู้นำในด้านการจำหน่ายเรย์แทรคบนฮาร์ดแวร์มาเป็นเวลาหลายปีและในขณะที่มันยังไม่ได้อยู่ในโปรเซสเซอร์มือถือของ บริษัท ในปัจจุบัน Imagination ไม่ได้ขายกราฟิกการ์ด raytracing สำหรับเดสก์ท็อป แต่ได้ผลิตฮาร์ดแวร์มือถือที่ได้รับการพิสูจน์แล้วรวมถึง PowerVR GR6500
คุณอาจสงสัยว่า บริษัท ที่ไม่ขายฮาร์ดแวร์ raytracing ใด ๆ ที่แท้จริงอาจเป็น“ ผู้นำในการผลิต raytracing ที่ใช้ฮาร์ดแวร์” คำตอบคือทรัพย์สินทางปัญญา จินตนาการไม่ได้ผลิตชิปเทคโนโลยี GPU ทั้งหมดได้รับอนุญาตจากผู้ผลิตชิปเช่น MediaTek และรวมอยู่ในโปรเซสเซอร์มือถือพร้อมกับ CPU และส่วนอื่น ๆ
เช่นเดียวกันอาจเป็นจริงของเทคนิคฮาร์ดแวร์และเทคโนโลยี raytracing จินตนาการไม่ได้ประกาศต่อสาธารณชนว่าใครเป็นผู้อนุญาตเทคโนโลยี raytracing แต่เราสามารถคาดเดาได้!
ตลาด GPU บนมือถือนั้นลื่นไหล สัญญาชนะและแพ้สัญญา ผู้ผลิตโปรเซสเซอร์มือถือมักจะมองหาข้อได้เปรียบเหนือคู่แข่งในแง่ของประสิทธิภาพประสิทธิภาพพลังงานราคาและคุณสมบัติ ในขณะที่ Imagination และ Apple มีความสัมพันธ์ที่แตกต่างกันในปัจจุบันผู้ผลิตชิปรายอื่นต้องการชิ้นส่วน GPU รวมถึง MediaTek นอกเหนือจาก MediaTek มีความเป็นไปได้อื่น ๆ ไม่เพียง แต่ในมือถือ แต่ยังมีในตลาดอื่น ๆ เช่นยานยนต์ความบันเทิงภายในบ้านและการแพทย์
Samsung จะย้ายออกจากซัพพลายเออร์ GPU ปัจจุบันหรือไม่ แล้วหัวเว่ยล่ะ ยังมีที่สำหรับ PowerVR อยู่กับแท็บเล็ตของ Intel หรือไม่? แล้ว Pinecone ของ Unisoc หรือ Xiaomi หรือแม้กระทั่งการทำซ้ำครั้งต่อไปของโปรเซสเซอร์ NUCLUN ของ LG
สรุป
PowerVR GPUs เป็นตัวเลือก GPU ทางเลือกของระบบนิเวศ Android หลังจากข้อเสนอจาก Qualcomm และ Arm เรายังไม่ได้เห็น GPU บนมือถือของ Furian ในชิปจริงและมันน่าสนใจที่จะเห็น ด้วยการถือกำเนิดของการเรียนรู้ของอุปกรณ์พกพาและเทคโนโลยี raytracing ที่เป็นไปได้ในโปรเซสเซอร์มือถือเราทุกคนควรที่จะจับตาดู Imagination เพราะเราทุกคนอาจประหลาดใจที่เห็นว่า PowerVR GPUs ปรากฏขึ้นต่อไป!
