ARM annuncia la GPU Mali-G77 con la nuova architettura GPU "Valhall" e miglioramenti delle prestazioni 1,4x

ARM ha annunciato la GPU Mali-G77 insieme alla CPU Cortex-A77 durante il suo TechDay annuale. Mentre il Cortex-A77 rappresenta un significativo progresso generazionale rispetto al suo predecessore, il Cortex-A76, la GPU Mali-G77 è qualcosa di completamente diverso. È la prima GPU della linea Mali di ARM a portare una nuova architettura GPU dopo la Mali-G71, che ha introdotto l'architettura Bifrost nel 2016. Il Mali-G77 porta la nuovissima architettura "Valhall".

Sebbene l'IP della CPU ARM sia stato storicamente piuttosto competitivo nel più ampio panorama degli smartphone, La linea di GPU Mali dell'azienda ha faticato a competere con le soluzioni migliori della categoria nel corso degli anni anni. Più e più volte, la serie di GPU Mali si è dimostrata inferiore alle GPU PowerVR di Adreno e Imagination Technologies in termini di prestazioni ed efficienza energetica. L'architettura Bifrost è succeduta all'architettura Midgard, passando da un tipo vettoriale a un tipo scalare. Sfortunatamente, ciò non ha consentito di superare il divario in termini di prestazioni ed efficienza energetica che sembrava aumentare. Il Mali-G71 e il Mali-G72 soffrivano di un consumo energetico e di throttling eccessivamente elevati, il che li hanno resi inferiori alle GPU Adreno di Qualcomm e alle GPU personalizzate di Apple (a partire dall'Apple A11).

Le scarse prestazioni della GPU sono diventate un problema così significativo che i fornitori hanno guardato in basso la prospettiva di miglioramenti minori della GPU ottenuti dopo una generazione. IL Exynos 9810La GPU Mali-G72MP18 di è stata un lieve miglioramento rispetto al suo predecessore, ad esempio. Il gruppo HiSilicon di Huawei ha avuto maggiori problemi con le GPU del Mali. L'HiSilicon Kirin960 e il Kirin 970 sono stati delusi dalle GPU che consumano quantità di energia anormalmente elevate fornendone relativamente meno prestazioni, al punto che Huawei è stata costretta a introdurre un meccanismo di throttling non convenzionale, che ha portato a l'imbroglio di riferimento viene scoperto per diversi telefoni Huawei lo scorso anno.

Per fortuna, il Mali-G76 dell'anno scorso ha fornito miglioramenti sostanziali sia sul fronte delle prestazioni che dell'efficienza energetica. Utilizzando una versione a 10 core del Mali-G76, HiSilicon è stata in grado di promettere miglioramenti delle prestazioni del 46% e, anche se l'azienda ha raggiunto i numeri di prestazioni, non è ancora in grado di supportare le prestazioni della GPU (sia prestazioni di picco che sostenute) così come la corona di efficienza energetica. Samsung Systems LSI ha implementato una versione a 12 core della GPU nell'Exynos 9820 e finito per ridurre il divario al GPU Adreno 640 di Qualcomm Snapdragon 855. Le GPU Adreno di Qualcomm sono rimaste leader nel mercato Android, ma Apple è andata meglio l'anno scorso con la GPU personalizzata dell'Apple A12. Apple è stata in grado di battere Qualcomm sia in termini di prestazioni di picco che di prestazioni sostenute, e l'azienda ha anche dimostrato un'efficienza energetica competitiva. Attualmente, la GPU dell'A12 rimane il leader, mentre la GPU Adreno 640 dello Snapdragon 855 è al secondo posto nella maggior parte dei benchmark.

Di fronte a questo ambiente competitivo, ARM doveva farsi avanti per affrontare la sfida.

Il risultato di ciò fu il Mali-G77 e la nuova architettura Valhall. ARM afferma che offre un aumento del 30% nella densità delle prestazioni, miglioramenti dell'efficienza energetica del 30% e un miglioramento del 60% per l'apprendimento automatico (ML). ARM prevede che il processore Mali-G77 fornisca prestazioni grafiche di picco migliori del 40% nei dispositivi mobili.

L'azienda si aspetta che il Mali-G77 porti più giochi di fascia alta sui telefoni cellulari e osserva che il 2018 è stato l'anno in cui i ricavi dei giochi mobili hanno superato per la prima volta i ricavi dei giochi per console e PC tempo.

Per quanto riguarda il ML, ARM afferma che il Mali-G77 fornisce ai dispositivi la capacità di eseguire attività ML "sempre più complesse" più velocemente sul dispositivo con un miglioramento della densità di prestazioni del 60%. Questo è meglio che inviarli al cloud per l'elaborazione, il che porta a maggiori problemi di sicurezza e a prestazioni inferiori, nonché a una maggiore latenza.

La nuova architettura Valhall è la base del Mali-G77 e delle future GPU Mali. ARM afferma che le seguenti caratteristiche di Valhall lo rendono una "nuova architettura":

• "Un nuovo motore superscalare, che offre un altro salto in termini di efficienza energetica e densità di prestazioni
• Un ISA scalare semplificato con un nuovo set di istruzioni più intuitivo per il compilatore
• Nuova pianificazione dinamica delle istruzioni
• Strutture dati rielaborate meglio allineate alle API moderne, come Vulkan.
• Anche se ci sono molti progressi e nuove funzionalità, i due principali sono il motore di esecuzione e il texture mapper in Mali-G77."

Secondo ARM, gli ampi motori di esecuzione del Mali-G77 migliorano la densità delle prestazioni condividendo il controllo su un ampio numero di corsie. Il Mali-G76 ha 8 warp larghi e un totale di 24 corsie FMA per shader core, mentre il Mali-G77 ha 16 warp larghi, 32 corsie (due cluster di 16 FMA per motore di esecuzione) e un motore per shader core. Secondo l'azienda, ciò si traduce in un aumento di calcolo del 33% nella stessa area rispetto al G76.

ARM afferma inoltre che le prestazioni di gioco migliorate del Mali-G77 sono legate al quad texture mapper, che fornisce quattro texel/ciclo, ovvero un throughput 2 volte migliore rispetto al Mali-G76 e 4 volte maggiore rispetto al G72. Si dice che offra miglioramenti a tutti i livelli dell'alta fedeltà e del casual gaming, ma avrà un impatto particolarmente ampio sui giochi con texture pesanti. La capacità di calcolo del G77 è stata aumentata, quindi anche la capacità delle texture doveva essere aumentata per mantenere la macchina bilanciata, secondo ARM. L'obiettivo finale? Fornisci maggiori prestazioni per millimetro quadrato rispetto a prima.

Il Mali-G77 è stato ottimizzato per adattarsi ai nuovi motori di esecuzione a 16 larghezze e al mappatore di texture quad. Questa ottimizzazione include una riprogettazione dell'LSC e del tubo degli attributi con particolare attenzione alla densità delle prestazioni e all'efficienza energetica.

L'ARM afferma di avere una "attenzione significativa" al miglioramento dell'efficienza energetica e sostiene che il Mali-G77 può fare lo stesso lavoro con il 50% dell'energia del Mali-G72 di due anni fa. Secondo l’azienda, l’architettura Valhall e il Mali-G77 aumentano l’efficienza energetica in tutti i carichi di lavoro, portando a un miglioramento di 1,3 volte su "un'ampia gamma di contenuti", il che significa che gli utenti avranno una maggiore durata della batteria con premium dispositivi.

ARM afferma che la pianificazione dinamica delle istruzioni è ora gestita dall'hardware per consentire prestazioni migliori. Si dice che lo scheduler dinamico decida quali istruzioni eseguire da quali warp, e il lavoro viene quindi inviato ad ALU parallele indipendenti in stile superscalare.

Infine, ARM nota che l'architettura Valhall continua l'evoluzione della compressione frame buffer ARM attraverso AFBC 1.3. Porta alcune nuove funzionalità che possono essere lette nel post del blog di ARM.

ARM ha alcune grandi promesse per il Mali-G77, proclamando che porterà miglioramenti significativi delle prestazioni nei complessi AR e ML, e fornire "prestazioni grafiche senza compromessi e maggiore efficienza". Se le affermazioni si avvereranno, potremmo finalmente vedere una GPU ARM Mali in funzione testa a testa con, o addirittura migliorando, la GPU Adreno di una determinata generazione, e il mercato delle GPU mobili diventerà un po' più competitivo.

Fonte: BRACCIO

attraverso: AnandTech