Arm's Immortalis je další generací jeho GPU, ale co to je?

Prostor mobilního GPU se už nějakou dobu zahřívá. Apple držel korunu nejrychlejšího GPU po dlouhou dobu, ale v této generaci ho porazil Qualcomm a dominance Qualcommu ve srovnání se zbytkem světa Android byla také neuvěřitelná. S GPU Arm's Immortalis však věci nabírají na tempu a díky nim je prostor stále konkurenceschopnější.

Nedávno jsme seděli se Stevem Raphaelem z Arm na letošním MWC a navázali jsme dalším rozhovorem s Andym Craigenem. přes Arm, jeho současnou trajektorii a práci, kterou společnost dokončila kolem své nové řady GPU Immortalis, počínaje G715. Jak říká Raphael, „jsme tak hrdí na to, co tým dokázal. Když se podíváte na některá srovnání, je to vlajková loď GPU.“

Naše testování to rozhodně potvrzuje a může jít přiměřeně od špičky k patě proti Adreno 740 z Snapdragon 8 Gen 2. Co však vlastně znamená udělat z Immortalis G715 impozantního konkurenta?

Rozebírání jména Immortalis

Za prvé a především, „Immortalis“ je nový název pro GPU nejvyšší řady Arm a důvodem jeho existence je nutnost, aby nedošlo ke zmatení spotřebitelů. „Aby na trhu nevznikl zmatek, musíme vytvořit několik samostatných kategorií,“ říká Craigen. Immortalis má funkce, které Mali nemá, i když zahrnuje všechny funkce, které Mali má.

Výsledkem je, že ve skutečnosti můžete získat také GPU Mali G715, a to není prostě Immortalis G715. Obě GPU jsou víceméně stejné, až na to, že Mali G715 nemá Ray-Tracing Unit nebo RTU a má také méně možností jádra; i když samotná jádra jsou na technické úrovni stejná. Nedá se říci, zda mezi nimi budou v budoucnu další odchylky, ale je to tak připravit půdu pro to, že v budoucnu bude podstatně více rozdílů, pokud to Arm usoudí relevantní.

Pokud jde o to, co znamená jméno „Immortalis“, je to latinsky „Nesmrtelný“, což znamená, že něco je imunní vůči smrti. Naznačuje sílu a sílu, což je něco, o co se Arm, jak se zdá, opírá mnohem více, když vyrábí GPU vlajkové třídy.

Hluboký ponor do Immortalis G715

Craigen se mnou strávil čas procházením změn v G715, které vedly k tomu, že je tak výkonný, a některé z těchto změn jsou neuvěřitelně zajímavé. Největší změnou bylo celkové zlepšení efektivity výkonu celého čipsetu se zmenšením modulu Fused-Multiply Add. Tento modul se používá pro výpočty s pohyblivou řádovou čárkou, které jsou u GPU neuvěřitelně důležité.

V důsledku toho byl Arm schopen zdvojnásobit počet FMA na jeden prováděcí engine, jeden v každém shader jádru, a zároveň přidat MMUL, což znamenalo významné zisky v podobě dvojnásobného zlepšení výkonu při pouze 1,3násobku plochy křemíku. Nicméně, jak poznamenává Craigen, „pokud zdvojnásobíme množství FMA v prováděcí jednotce, musíte se ujistit, že nikde jinde ve stroji nejsou žádná úzká hrdla. Jinak je to zbytečné."

Kvůli tomu Arm vylepšil také několik dalších modulů napříč GPU. Nazývají se „vylepšení PPA“ nebo vylepšení výkonu, výkonu a oblasti. Command Stream Frontend (CSF) je rychlejší, je zde trojnásobné zlepšení propustnosti trojúhelníku prostřednictvím Tileru, dvojnásobná propustnost mixéru FP16 a také několik dalších vylepšení. Všechna tato vylepšení mají za následek mnohem rychlejší GPU.

Pokud došlo ke 100% zlepšení ve výpočtu, tak proč nedochází ke 100% zlepšení v GPU, podle vlastních údajů Arm, které sdíleli? Společnost se může pochlubit skromným 15% zlepšením, ale i v našem vlastním testování je mnoho výsledků, které jsme shromáždili, mnohem více než jen 15% zlepšení FPS. Craigen mi říká, že důvodem je to, že společnost testuje mnoho různých případů použití a výpočet je pouze jedním z nich. Ostatní vylepšení nejsou tak extrémní a je to souhrn GPU, který testují, když sdílejí své metriky zlepšení. Dává smysl a bylo by zavádějící propagovat 100% vylepšení výpočetní techniky, aniž by bylo vyjasněno, co to vlastně znamená pro GPU.

Omezením bytí ve smartphonu je především velikost. „Mobilní zařízení se velmi liší od konzolí nebo počítačů, kde máte, určitě na počítačích, téměř neomezený tepelný rozpočet v závislosti na vašich fanoušcích [a dalších kritériích],“ říká Craigen. Je to dokonalá rovnováha mezi tepelným výstupem čipu a výkonem, kterého je schopen, a mnoho výrobců OEM tomu také dává vlastní rotaci.

Immortalis G715 je zatím nejvlajkovější GPU od společnosti Arm

GPU Mali po léta zaostávaly za zbytkem konkurence v oblasti mobilních her. Jsou dostačující pro základní úkoly a pro amatérské mobilní hry, ale každý, kdo to myslí vážně s tím nejlepším výkonem, by se obvykle rád odklonil od GPU Mali. S Immortalis G715 Arm šel pro novou značku, o které Craigen říká, že „kde říkáme, že se jedná o nejlepší výkonové vlastnosti a funkce pro trh prémiových smartphonů“.

Co je trochu matoucí, je to, že stále existuje také GPU Mali G715, ale jeho jediný rozdíl je v tom, že nemá podporu sledování paprsku. Vše ostatní zůstává stejné mezi GPU Immortalis a Mali G715, i když to neznamená, že to bude jediný rozdíl v budoucích modelech. S tím, jak do GPU společnosti Arm přichází více funkcí vlajkových lodí, může být zřejmá potřeba dále rozlišovat mezi Immortalis a Mali.

Pokud jde o to, jak jsou tyto technologie implementovány, Arm tlačí na používání Vulkan všude, kde je to možné, pro úplnou interoperabilitu. Craigen říká, že „proprietární API způsobují fragmentaci, která se nikomu zvlášť nelíbí“, zatímco použití Vulkan API k implementaci ray-tracingu například znamená, že aplikace, které jej využívají, mohou pouze volat rozhraní Vulkan API a nezáleží na tom, jaký hardware je na místě, pokud má ray-tracing Podpěra, podpora. Řekl mi, že "jsme velmi soustředěni a byli jsme dlouho na Vulkan."

Co přijde dál od Arma?

Při rozhovoru s Raphaelem i Craigenem je jasné, že a hodně jde do navrhování GPU. Jak říká Craigen, „mezi tím, jak vyvineme IP a poté ji dostaneme do SoC, a poté ji dostaneme do telefonu, je poměrně dlouhá doba. To je docela významná doba, zhruba v řádu pěti let." Zeptal jsem se Raphaela, co mám očekávat od budoucnosti, a on zaujal stydlivý přístup. Řekl mi, abych očekával skvělé věci a že od této generace bude „široká škála implementací, uvidíte všemožné věci“.

S tak masivními skoky z jedné generace na druhou budu zvědavý, jestli další generace Arm GPU bude mít podobná vylepšení. Paže této generace se proti Qualcommu téměř vyrovnaly a pro typické každodenní používání mají obě GPU v podstatě stejný výkon. Testování dokonce odhaluje, že Arm's ray tracing se zdá být lepší než Qualcomm.

Budoucnost se zdá být pro GPU Immortalis jasná a jsme nadšeni, že do vesmíru skutečně vstoupí další hráč a postaví se Qualcommu.