ARM обяви графичния процесор Mali-G77. Той носи чисто новата архитектура Valhall, която наследява архитектурата Bifrost, която беше представена през 2016 г.
ARM обяви Mali-G77 GPU заедно с Cortex-A77 CPU на своя годишен TechDay. Докато Cortex-A77 е значителен напредък на поколенията спрямо своя предшественик, Cortex-A76, Mali-G77 GPU е нещо съвсем различно. Това е първият GPU в серията Mali на ARM, който носи нова GPU архитектура след Mali-G71, който донесе архитектурата Bifrost през 2016 г. Mali-G77 носи чисто новата "Valhall" архитектура.
Въпреки че CPU IP на ARM исторически е бил доста конкурентен в по-широкия свят на смартфоните, Серията графични процесори Mali на компанията се бори да се конкурира с най-добрите в класа решения над години. Отново и отново серията графични процесори Mali се оказва по-ниска от техните графични процесори PowerVR на Adreno и Imagination Technologies по отношение на производителност и енергийна ефективност. Архитектурата Bifrost наследи архитектурата Midgard, преминавайки от векторен тип към скаларен тип. За съжаление, това не доведе до преодоляване на разликата в производителността и енергийната ефективност, която изглеждаше все по-голяма. Mali-G71 и Mali-G72 страдаха от прекалено висока консумация на енергия и дроселиране, което направи ги по-ниски от графичните процесори Adreno на Qualcomm и персонализирания графичен процесор на Apple (започвайки с Apple A11).
Лошата производителност на графичния процесор стана толкова важен проблем, че доставчиците гледаха презрително на перспективата за незначителни подобрения на графичния процесор, постигнати след поколение. The Exynos 9810Графичният процесор Mali-G72MP18 на Mali-G72MP18 беше леко подобрение от своя предшественик, например. HiSilicon Group на Huawei се бори с графичните процесори Mali в много по-голяма степен. HiSilicon Кирин 960 и на Кирин 970 бяха разочаровани от GPU, които консумират необичайно големи количества енергия, като същевременно осигуряват относително по-малко производителност, до такава степен, че Huawei беше принуден да въведе нетрадиционен механизъм за дроселиране, което доведе до разкрива се измама на бенчмарк за няколко телефона Huawei миналата година.
Миналогодишният Mali-G76, за щастие, предостави значителни подобрения както на фронтовете на производителността, така и на енергийната ефективност. Използвайки 10-ядрена версия на Mali-G76, HiSilicon успя да обещае 46% подобрения на производителността и въпреки че компанията постигна числата за производителност, все още не успя да поеме производителността на GPU (както пикова, така и устойчива производителност) както и корона за енергийна ефективност. Samsung Systems LSI внедри 12-ядрена версия на GPU в Exynos 9820 и в крайна сметка намали разликата към Adreno 640 GPU на Qualcomm Snapdragon 855. Графичните процесори Adreno на Qualcomm остават лидери в класа си на пазара на Android, но Apple се представи по-добре миналата година с персонализирания графичен процесор на Apple A12. Apple успя да победи Qualcomm както по отношение на върхова, така и по отношение на устойчива производителност, а компанията демонстрира и конкурентна енергийна ефективност. В момента графичният процесор на A12 остава лидер, докато графичният процесор Adreno 640 на Snapdragon 855 е поставен на второ място в повечето бенчмаркове.
В лицето на тази конкурентна среда ARM трябваше да се засили, за да посрещне предизвикателството.
Резултатът от това беше Mali-G77 и новата архитектура Valhall. ARM казва, че осигурява 30% увеличение на плътността на производителността, 30% подобрения на енергийната ефективност и 60% подобрение за машинно обучение (ML). ARM очаква базираната на Mali-G77 да осигури 40% по-добра пикова графична производителност в мобилни устройства.
Компанията очаква Mali-G77 да донесе повече игри от висок клас на мобилни телефони и отбелязва, че 2018 г. годината, когато приходите от мобилни игри изпревариха приходите от конзолни и компютърно базирани игри за първи път време.
По отношение на ML, ARM казва, че Mali-G77 предоставя на устройствата възможностите да изпълняват „все по-сложни“ ML задачи по-бързо на устройството с 60% подобрение на плътността на производителността. Това е по-добре, отколкото да ги изпращате в облака за обработка, което води до повече опасения за сигурността и намалена производителност, както и по-висока латентност.
Новата архитектура Valhall е в основата на Mali-G77 и бъдещите графични процесори Mali. ARM казва, че следните характеристики на Valhall го правят "нова архитектура":
- „Нов суперскаларен двигател, който осигурява нов скок в енергийната ефективност и плътността на производителността
- Опростена скаларна ISA с нов набор от инструкции, който е по-удобен за компилатора
- Ново динамично планиране на инструкциите
- Преработени структури от данни, по-добре съобразени със съвременните API, като Vulkan.
- Въпреки че има много различни подобрения и нови функции, двете ключови са двигателят за изпълнение и картографирането на текстури в Mali-G77."
Двигателите с широко изпълнение на Mali-G77 подобряват плътността на производителността чрез споделяне на контрол върху голям брой ленти, според ARM. Mali-G76 има 8 широки деформации и общо 24 FMA ленти на шейдърно ядро, докато Mali-G77 има 16 широки деформации, 32 ленти (два клъстера от 16 FMA на изпълнителен двигател) и един двигател на шейдърно ядро. Това води до 33% повече изчисления в същата област в сравнение с G76, според компанията.
ARM също така заявява, че подобрената игрова производителност на Mali-G77 е свързана с четворния картограф на текстури, който осигурява четири тексела/цикъл, което е 2 пъти по-добра производителност от Mali-G76 и 4 пъти по-висока от G72. Твърди се, че предоставя подобрения в областта на висококачествените и ежедневните игри, но ще има особено голямо влияние върху игрите с тежка текстура. Изчислителните възможности на G77 са увеличени, така че възможностите за текстури също трябва да бъдат увеличени, за да се поддържа машината балансирана, според ARM. Крайната цел? Осигурете повече производителност на квадратен милиметър от преди.
Mali-G77 е оптимизиран, за да съответства на новите 16-широки изпълнителни машини и четворния картограф на текстури. Тази оптимизация включва нов дизайн на LSC и атрибутната тръба с акцент върху плътността на производителността и енергийната ефективност.
ARM казва, че има „значителен фокус“ върху подобряването на енергийната ефективност и насърчава, че Mali-G77 може да върши същата работа в 50% от енергията на Mali-G72 от преди две години. Според компанията, архитектурата Valhall и Mali-G77 повишават енергийната ефективност при всички работни натоварвания, което води до подобрение от 1,3 пъти в „широк диапазон от съдържание“, което означава, че потребителите ще получат по-дълъг живот на батерията при премиум устройства.
ARM заявява, че динамичното планиране на инструкции вече се обработва в хардуера, за да се позволи по-добра производителност. Казва се, че динамичният планировчик решава кои инструкции да изпълни от кои деформации и работата след това се предава на независими паралелни ALU в суперскаларен стил.
И накрая, ARM отбелязва, че архитектурата Valhall продължава еволюцията на ARM Frame Buffer Compression чрез AFBC 1.3. Той носи някои нови функции, които могат да бъдат прочетени в публикацията в блога на ARM.
ARM има някои големи обещания за Mali-G77, обявявайки, че ще донесе значителни подобрения на производителността в сложни AR и ML, и осигуряват "безкомпромисна графична производителност и повишена ефективност." Ако твърденията се оправдаят, може най-накрая да видим ARM Mali GPU един срещу друг, или дори подобряване на графичния процесор Adreno от дадено поколение, и пазарът на мобилни графични процесори просто става доста по-голям конкурентен.
Източник: ARM
Чрез: AnandTech