ARM a annoncé le GPU Mali-G77. Il apporte la toute nouvelle architecture Valhall qui succède à l'architecture Bifrost, introduite en 2016.
ARM a annoncé le GPU Mali-G77 aux côtés du processeur Cortex-A77 lors de son TechDay annuel. Alors que le Cortex-A77 constitue une avancée générationnelle significative par rapport à son prédécesseur, le Cortex-A76, le GPU Mali-G77 est quelque chose de complètement différent. Il s'agit du premier GPU de la gamme Mali d'ARM à proposer une nouvelle architecture GPU depuis le Mali-G71, qui a introduit l'architecture Bifrost en 2016. Le Mali-G77 apporte la toute nouvelle architecture « Valhall ».
Bien que l'IP du processeur d'ARM ait été historiquement assez compétitive dans le paysage plus large des smartphones, La gamme de GPU de la société au Mali a eu du mal à rivaliser avec les meilleures solutions de sa catégorie au cours des dernières années. années. À maintes reprises, la série de GPU Mali s'est avérée inférieure aux GPU PowerVR d'Adreno et Imagination Technologies en termes de performances et d'efficacité énergétique. L'architecture Bifrost a succédé à l'architecture Midgard, passant d'un type vectoriel à un type scalaire. Malheureusement, cela n’a pas permis de combler l’écart de performances et d’efficacité énergétique qui semblait se creuser. Le Mali-G71 et le Mali-G72 souffraient d'une consommation d'énergie et d'un throttling trop élevés, ce qui les rendait inférieurs aux GPU Adreno de Qualcomm et au GPU personnalisé d'Apple (à commencer par l'Apple A11).
Les mauvaises performances du GPU sont devenues un problème si important que les fournisseurs ont négligé la perspective de gains mineurs sur le GPU obtenus après une génération. Le Exynos 9810Le GPU Mali-G72MP18 de était une légère amélioration par rapport à son prédécesseur, par exemple. Le groupe HiSilicon de Huawei a eu beaucoup plus de difficultés avec les GPU Mali. Le HiSilicon Kirin 960 et le Kirin 970 ont été déçus par les GPU consommant des quantités d'énergie anormalement élevées tout en fournissant relativement moins performances, dans la mesure où Huawei a été contraint d'introduire un mécanisme de limitation non conventionnel, qui mène à une triche de référence est découverte pour plusieurs téléphones Huawei l'année dernière.
Heureusement, le Mali-G76 de l'année dernière a apporté des améliorations substantielles sur les fronts des performances et de l'efficacité énergétique. En utilisant une version à 10 cœurs du Mali-G76, HiSilicon a pu promettre des améliorations de performances de 46 %, et même si la société a atteint les chiffres de performances, il n'était toujours pas capable d'exploiter les performances du GPU (performances maximales et soutenues) ainsi qu'une couronne d'efficacité énergétique. Samsung Systems LSI a implémenté une version à 12 cœurs du GPU dans l'Exynos 9820, et a fini par réduire l'écart au GPU Adreno 640 de Qualcomm Snapdragon 855. Les GPU Adreno de Qualcomm sont restés leaders sur le marché Android, mais Apple a fait mieux l'année dernière avec le GPU personnalisé de l'Apple A12. Apple a réussi à battre Qualcomm en termes de performances maximales et soutenues, et la société a également fait preuve d'une efficacité énergétique compétitive. Actuellement, le GPU de l'A12 reste le leader, tandis que le GPU Adreno 640 du Snapdragon 855 est classé deuxième dans la plupart des benchmarks.
Face à cet environnement concurrentiel, ARM devait redoubler d'efforts pour relever le défi.
Le résultat fut le Mali-G77 et la nouvelle architecture Valhall. ARM affirme qu'il offre une augmentation de 30 % de la densité de performances, des améliorations de 30 % de l'efficacité énergétique et une amélioration de 60 % pour l'apprentissage automatique (ML). ARM s'attend à ce que le Mali-G77 offre des performances graphiques de pointe 40 % supérieures sur les appareils mobiles.
La société s'attend à ce que le Mali-G77 apporte davantage de jeux haut de gamme sur les téléphones mobiles et note que 2018 a été l'année où les revenus des jeux sur mobile ont dépassé pour la première fois ceux des jeux sur console et sur PC. temps.
En ce qui concerne le ML, ARM affirme que le Mali-G77 offre aux appareils la capacité d'effectuer des tâches de ML « de plus en plus complexes » plus rapidement sur l'appareil avec une amélioration de la densité des performances de 60 %. C'est mieux que de les envoyer vers le cloud pour traitement, ce qui entraîne davantage de problèmes de sécurité et une diminution des performances, ainsi qu'une latence plus élevée.
La nouvelle architecture Valhall est la base du Mali-G77 et des futurs GPU Mali. ARM affirme que les caractéristiques suivantes de Valhall en font une « nouvelle architecture » :
- "Un nouveau moteur superscalaire, qui permet un nouveau bond en avant en matière d'efficacité énergétique et de densité de performances
- Un ISA scalaire simplifié avec un nouveau jeu d'instructions plus convivial pour le compilateur
- Nouvelle planification dynamique des instructions
- Structures de données retravaillées mieux alignées sur les API modernes, telles que Vulkan.
- Bien qu'il existe de nombreuses avancées et nouvelles fonctionnalités, les deux principales sont le moteur d'exécution et le mappeur de texture dans Mali-G77. »
Les larges moteurs d'exécution du Mali-G77 améliorent la densité des performances grâce au partage du contrôle sur un grand nombre de voies, selon ARM. Le Mali-G76 possède 8 chaînes larges et un total de 24 voies FMA par noyau de shader, tandis que le Mali-G77 possède 16 chaînes larges, 32 voies (deux clusters de 16 FMA par moteur d'exécution) et un moteur par noyau de shader. Cela se traduit par 33 % de calcul en plus dans la même zone par rapport au G76, selon la société.
ARM indique également que les performances de jeu améliorées du Mali-G77 sont liées au mappeur de texture quad, qui fournit quatre texels/cycle, soit un débit 2x supérieur à celui du Mali-G76 et 4x supérieur à celui du G72. Il est censé apporter des améliorations dans tous les domaines des jeux haute fidélité et occasionnels, mais il aura un impact particulièrement important sur les jeux riches en textures. La capacité de calcul du G77 a été augmentée, de sorte que la capacité de texture devait également être augmentée pour maintenir l'équilibre de la machine, selon ARM. Le but final? Offrez plus de performances par millimètre carré qu’auparavant.
Le Mali-G77 a été optimisé pour correspondre aux nouveaux moteurs d'exécution à 16 largeurs et au mappeur de texture quad. Cette optimisation comprend une refonte du LSC et du tuyau d'attribut en mettant l'accent sur la densité de performance et l'efficacité énergétique.
ARM affirme qu'elle se concentre « considérablement » sur l'amélioration de l'efficacité énergétique et affirme que le Mali-G77 peut faire le même travail avec 50 % de l'énergie du Mali-G72 d'il y a deux ans. Selon l'entreprise, l'architecture Valhall et le Mali-G77 améliorent l'efficacité énergétique de toutes les charges de travail, conduisant à une amélioration de 1,3x sur « une large gamme de contenus », ce qui signifie que les utilisateurs bénéficieront d'une autonomie de batterie plus longue avec le premium dispositifs.
ARM indique que la planification dynamique des instructions est désormais gérée au niveau matériel pour permettre de meilleures performances. On dit que le planificateur dynamique décide quelles instructions exécuter à partir de quelles chaînes, et le travail est ensuite transmis à des ALU parallèles indépendantes dans un style superscalaire.
Enfin, ARM note que l'architecture Valhall poursuit l'évolution de la compression du tampon de trame ARM via AFBC 1.3. Il apporte quelques nouvelles fonctionnalités qui peuvent être lues dans le billet de blog d'ARM.
ARM a de grandes promesses pour le Mali-G77, proclamant qu'il apportera des améliorations significatives des performances dans les domaines AR et ML complexes, et offrent « des performances graphiques sans compromis et une efficacité accrue ». Si ces affirmations se concrétisent, nous pourrions enfin voir un GPU ARM Mali fonctionner face à face, voire améliorant le GPU Adreno d'une génération donnée, et le marché des GPU mobiles devient un peu plus compétitif.
Source: BRAS
Via: AnandTech