ARM paziņo par Mali-G77 GPU ar jaunu "Valhall" GPU arhitektūru un 1,4x veiktspējas uzlabojumiem

ARM savā ikgadējā TechDay ir paziņojusi par Mali-G77 GPU kopā ar Cortex-A77 centrālo procesoru. Lai gan Cortex-A77 ir ievērojams paaudžu sasniegums salīdzinājumā ar tā priekšgājēju Cortex-A76, Mali-G77 GPU ir pavisam kas cits. Tas ir pirmais GPU ARM Mali klāstā, kas ieviesis jaunu GPU arhitektūru kopš Mali-G71, kas 2016. gadā ieviesa Bifrost arhitektūru. Mali-G77 piedāvā pavisam jaunu "Valhall" arhitektūru.

Lai gan ARM CPU IP vēsturiski ir bijis diezgan konkurētspējīgs plašākā viedtālruņa vidē, uzņēmuma Mali GPU klāsts ir cīnījies, lai konkurētu ar labākajiem risinājumiem savā klasē gadiem. Atkal un atkal Mali GPU sērijas veiktspējas un jaudas efektivitātes ziņā izrādījās zemākas par Adreno un Imagination Technologies PowerVR GPU. Bifrost arhitektūra pārņēma Midgard arhitektūru, pārejot no vektora tipa uz skalāro tipu. Diemžēl tas neļāva pārvarēt veiktspējas un jaudas efektivitātes atšķirības, kas šķietami pieauga. Mali-G71 un Mali-G72 cieta no pārmērīgi liela enerģijas patēriņa un droseles, kas padarīja tos zemākus par Qualcomm Adreno GPU un Apple pielāgoto GPU (sākot ar Apple A11).

Sliktā GPU veiktspēja kļuva par tik nozīmīgu problēmu, ka pārdevēji nolaida izredzes uz nelielu GPU pieaugumu, kas sasniegts pēc paaudzes. The Exynos 9810Piemēram, Mali-G72MP18 GPU bija neliels uzlabojums salīdzinājumā ar tā priekšgājēju. Huawei HiSilicon Group daudz lielākā mērā cīnījās ar Mali GPU. HiSilicon Kirin 960 un Kirin 970 pievīla GPU, kas patērē neparasti daudz enerģijas, vienlaikus nodrošinot salīdzinoši mazāk veiktspēju tādā mērā, ka Huawei bija spiests ieviest netradicionālu droseles mehānismu, kas noveda pie tiek atklāta etalona krāpšanās vairākiem Huawei tālruņiem pagājušajā gadā.

Pagājušā gada Mali-G76, par laimi, nodrošināja būtiskus uzlabojumus gan veiktspējas, gan jaudas efektivitātes jomā. Izmantojot Mali-G76 10 kodolu versiju, HiSilicon spēja apsolīt veiktspējas uzlabojumus par 46%, un, lai gan uzņēmums sasniedza veiktspējas rādītājus, tas joprojām nespēja uzņemties GPU veiktspēju (gan maksimālo, gan ilgstošu veiktspēju) kā arī jaudas efektivitātes kronis. Samsung Systems LSI ieviesa 12 kodolu GPU versiju Exynos 9820, un beidzās ar atšķirību samazināšanu uz Qualcomm Snapdragon 855 Adreno 640 GPU. Qualcomm Adreno GPU joprojām ir klases līderi Android tirgū, taču Apple pagājušajā gadā kļuva par vienu labāku ar Apple A12 pielāgoto GPU. Apple spēja pārspēt Qualcomm gan maksimālās, gan noturīgās veiktspējas ziņā, un uzņēmums demonstrēja arī konkurētspējīgu enerģijas efektivitāti. Pašlaik A12 GPU joprojām ir līderis, savukārt Snapdragon 855 Adreno 640 GPU lielākajā daļā etalonu ieņem otro vietu.

Saskaroties ar šo konkurences vidi, ARM bija jāpastiprina, lai izpildītu izaicinājumu.

Tā rezultāts bija Mali-G77 un jaunā Valhall arhitektūra. ARM saka, ka tas nodrošina par 30% lielāku veiktspējas blīvumu, 30% energoefektivitātes uzlabojumus un 60% uzlabojumus mašīnmācībā (ML). ARM sagaida, ka uz Mali-G77 bāzes tiks nodrošināta par 40% labāka maksimālā grafikas veiktspēja mobilajās ierīcēs.

Uzņēmums sagaida, ka Mali-G77 mobilajos tālruņos ienesīs vairāk augstas klases spēļu, un atzīmē, ka 2018. gads, kad ieņēmumi no mobilajām spēlēm pirmo reizi apsteidza ieņēmumus no konsolēm un datorspēlēm laiks.

Attiecībā uz ML ARM saka, ka Mali-G77 nodrošina ierīces ar iespējām ātrāk veikt "aizvien sarežģītākus" ML uzdevumus ierīcē, uzlabojot veiktspējas blīvumu par 60%. Tas ir labāk nekā nosūtīt tos apstrādei uz mākoni, kas rada lielākas drošības problēmas un samazinātu veiktspēju, kā arī lielāku latentumu.

Jaunā Valhall arhitektūra ir Mali-G77 un turpmāko Mali GPU pamatā. ARM saka, ka šādas Valhall iezīmes padara to par "jaunu arhitektūru":

• "Jauns superskalārais dzinējs, kas nodrošina vēl vienu lēcienu energoefektivitātē un veiktspējas blīvumā
• Vienkāršota skalāra ISA ar jaunu instrukciju kopu, kas ir kompilatoram draudzīgāka
• Jauna dinamiska instrukciju plānošana
• Pārstrādātas datu struktūras, kas labāk pielāgotas mūsdienu API, piemēram, Vulkan.
• Lai gan ir daudz dažādu uzlabojumu un jaunu funkciju, divas galvenās ir Mali-G77 izpildprogramma un tekstūras kartētājs.

Saskaņā ar ARM datiem Mali-G77 plašās izpildes dzinēji uzlabo veiktspējas blīvumu, koplietojot kontroli pār plašu joslu skaitu. Mali-G76 ir 8 plati velki un kopā 24 FMA joslas katrā ēnotāja kodolā, savukārt Mali-G77 ir 16 plati šķēri, 32 joslas (divas 16 FMA kopas uz vienu izpildes dzinēju) un viens dzinējs katrā ēnotāja kodolā. Saskaņā ar uzņēmuma datiem, tas nodrošina par 33% vairāk aprēķinu tajā pašā apgabalā, salīdzinot ar G76.

ARM arī norāda, ka uzlabotā Mali-G77 spēļu veiktspēja ir saistīta ar četru tekstūru kartētāju, kas nodrošina četrus tekseļus ciklā, kas ir 2x labāka caurlaidspēja nekā Mali-G76 un 4x lielāka nekā G72. Tiek apgalvots, ka tas nodrošinās uzlabojumus augstas precizitātes un ikdienas spēļu jomā, taču tas īpaši spēcīgi ietekmēs spēles, kurās ir smaga tekstūra. G77 skaitļošanas iespējas ir palielinātas, tāpēc, saskaņā ar ARM, bija jāpalielina arī tekstūras spēja, lai iekārta būtu līdzsvarota. Galīgais mērķis? Nodrošiniet lielāku veiktspēju uz kvadrātmilimetru nekā iepriekš.

Mali-G77 ir optimizēts, lai tas atbilstu jaunajiem 16 platuma izpildes dzinējiem un četrkāršu tekstūras kartētāju. Šī optimizācija ietver LSC un atribūtu caurules pārprojektēšanu, koncentrējoties uz veiktspējas blīvumu un energoefektivitāti.

ARM saka, ka tas ir "nozīmīgs uzsvars" uz energoefektivitātes uzlabošanu, un veicina to, ka Mali-G77 var veikt tādu pašu darbu ar 50% Mali-G72 enerģijas, kas bija pirms diviem gadiem. Pēc uzņēmuma domām, Valhall arhitektūra un Mali-G77 palielina energoefektivitāti visās darba slodzēs, kā rezultātā 1,3 reizes uzlabojums "plašā satura diapazonā", kas nozīmē, ka lietotāji iegūs ilgāku akumulatora darbības laiku, izmantojot premium klases pakalpojumu ierīces.

ARM norāda, ka dinamiskā instrukciju plānošana tagad tiek apstrādāta aparatūrā, lai nodrošinātu labāku veiktspēju. Tiek uzskatīts, ka dinamiskais plānotājs izlemj, kuras instrukcijas izpildīt, no kurām deformācijām, un pēc tam darbs tiek izdots neatkarīgiem paralēliem ALU superskalārā stilā.

Visbeidzot, ARM atzīmē, ka Valhall arhitektūra turpina ARM Frame Buffer Compression attīstību, izmantojot AFBC 1.3. Tas piedāvā dažas jaunas funkcijas, kuras var izlasīt ARM emuāra ziņā.

ARM ir daži lieli solījumi attiecībā uz Mali-G77, paziņojot, ka tas nodrošinās ievērojamus veiktspējas uzlabojumus sarežģītajā AR un ML, un nodrošināt "bezkompromisu grafikas veiktspēju un paaugstinātu efektivitāti". Ja prasības piepildīsies, iespējams, beidzot redzēsim ARM Mali GPU vienalga ar vai pat uzlabojot noteiktas paaudzes Adreno GPU, un mobilo GPU tirgus ir kļuvis daudz plašāks. konkurētspējīgu.

Avots: ARM

Caur: AnandTech