Arm's Immortalis is de volgende generatie van zijn GPU's, maar wat is het?

De mobiele GPU-ruimte is al een tijdje aan het opwarmen. Apple had lange tijd de kroon op de snelste GPU, maar werd deze generatie verslagen door Qualcomm, en de dominantie van Qualcomm ten opzichte van de rest van de Android-wereld was ook ongelooflijk. Met de Immortalis GPU's van Arm gaan de zaken echter steeds sneller en wordt de ruimte steeds competitiever.

We spraken onlangs met Steve Raphael van Arm op de MWC van dit jaar en volgden dit op met een ander gesprek met Andy Craigen om te praten ons via Arm, zijn huidige traject, en het werk dat het bedrijf heeft voltooid rond zijn nieuwe lijn Immortalis GPU's, te beginnen met de G715. Zoals Raphael het zegt: “we zijn zo trots op wat het team heeft gedaan. Als je naar sommige vergelijkingen kijkt, houdt hij zich staande, als vlaggenschip-GPU."

Onze tests bevestigen dat zeker, en dat kan ook ga redelijk van teen tot teen tegen de Adreno 740

van de Leeuwebek 8 Gen 2. Maar wat zorgt er eigenlijk voor dat de Immortalis G715 een geduchte concurrent wordt?

Het ontleden van de naam Immortalis

Eerst en vooral is "Immortalis" een nieuwe naam voor Arm's GPU's van het hoogste niveau, en de reden voor het bestaan ​​ervan is uit noodzaak en om de consument niet te verwarren. “Om geen verwarring op de markt te creëren, moeten we een aantal aparte categorieën creëren”, vertelt Craigen. Immortalis heeft kenmerken die Mali niet heeft, hoewel het alle kenmerken omvat die Mali wel heeft.

Als gevolg hiervan kun je eigenlijk ook een Mali G715 GPU krijgen, maar dat is het niet zojuist de Immortalis G715. Beide GPU's zijn min of meer hetzelfde, behalve dat de Mali G715 geen Ray-Tracing Unit of RTU heeft en ook minder kernopties heeft; zelfs als die kernen zelf op technisch niveau allemaal hetzelfde zijn. Het is niet te zeggen of er in de toekomst nog meer afwijkingen tussen de twee zullen zijn, maar dat is wel zo de weg vrijmaken voor aanzienlijk meer verschillen in de toekomst, als Arm dit oordeelt relevant.

Wat de naam ‘Immortalis’ betekent: het is Latijn voor ‘Onsterfelijk’, wat betekent dat iets immuun is voor de dood. Het suggereert kracht en kracht, iets waar Arm veel meer op lijkt te leunen omdat het GPU's van vlaggenschipklasse produceert.

Diep duiken in de Immortalis G715

Craigen bracht tijd met mij door om door te nemen welke veranderingen er in de G715 waren die ertoe leidden dat hij zo presteerde, en sommige van die veranderingen zijn ongelooflijk interessant. De grootste verandering was de algehele verbetering van de prestatie-efficiëntie van de gehele chipset, met de inkrimping van de Fused-Multiply Add-module. Deze module wordt gebruikt voor drijvende-kommaberekeningen, die ongelooflijk belangrijk zijn bij GPU's.

Als resultaat hiervan kon Arm het aantal FMA's per uitvoeringsengine verdubbelen, één in elke shader core, terwijl ook een MMUL, wat aanzienlijke winsten betekende in de vorm van een tweevoudige prestatieverbetering op slechts 1,3 maal het siliciumoppervlak. Echter, zoals Craigen opmerkt: “Als we de hoeveelheid FMA in de uitvoeringseenheid verdubbelen, moet je ervoor zorgen dat er elders in de machine geen knelpunten zijn. Anders is het zinloos."

Daarom heeft Arm ook meerdere andere modules op de GPU verbeterd. Deze worden 'PPA-verbeteringen' genoemd, of verbeteringen in vermogen, prestaties en oppervlakte. De Command Stream Frontend (CSF) is sneller gemaakt, er is een drievoudige verbetering in de driehoeksdoorvoer via de Tiler, twee keer de doorvoer van de FP16-blender en nog een paar andere verbeteringen. Al deze verbeteringen resulteren in een veel snellere GPU.

Als er een verbetering van 100% is in de rekenkracht, waarom is er dan geen verbetering van 100% in de GPU, volgens Arm's eigen cijfers die ze deelden? Het bedrijf kan bogen op een bescheiden verbetering van 15%, maar zelfs tijdens onze eigen tests zijn veel van de resultaten die we hebben verzameld veel meer dan alleen een verbetering van 15% in FPS. Craigen vertelt me ​​dat de reden hiervoor is dat het bedrijf veel verschillende gebruiksscenario's test, en computergebruik is daar slechts één van. Andere verbeteringen zijn niet zo extreem, en het is een geheel van de GPU waarop ze testen wanneer ze hun verbeteringsstatistieken delen. Het is logisch en misleidend om reclame te maken voor een rekenverbetering van 100% zonder duidelijk te maken wat dat feitelijk betekent voor de GPU.

De beperking van het gebruik van een smartphone is vooral het formaat. “Mobiele apparaten zijn heel anders dan consoles of pc’s waar je, zeker op pc’s, een vrijwel onbeperkt thermisch budget hebt, afhankelijk van je fans [en andere criteria]”, vertelt Craigen. Het is een perfecte evenwichtsoefening tussen de thermische output van een chip en het vermogen waartoe hij in staat is, en veel OEM's geven er ook hun eigen draai aan.

De Immortalis G715 is de meest vlaggenschip-GPU van Arm tot nu toe

Jarenlang zijn Mali GPU's achtergebleven bij de rest van de concurrentie op het gebied van mobiel gamen. Ze zijn geschikt voor basistaken en voor mobiel gamen door hobbyisten, maar iedereen die serieus de beste prestaties wil behalen, zou doorgaans graag af willen wijken van een Mali GPU. Met de Immortalis G715 ging Arm voor een nieuwe branding waarvan Craigen zegt dat deze "waarbij we zeggen dat dit de beste prestatiekenmerken en functies zijn voor de premium smartphonemarkt."

Waar het een beetje verwarrend wordt, is dat er nog steeds een Mali G715 GPU is, maar het enige verschil is dat deze geen ray-tracing-ondersteuning heeft. Al het andere blijft hetzelfde tussen de Immortalis en Mali G715 GPU's, hoewel dat niet betekent dat dit het enige verschil zal zijn in toekomstige modellen. Naarmate er meer vlaggenschipfuncties naar de GPU's van Arm komen, kan de noodzaak om onderscheid te maken tussen Immortalis en Mali verder duidelijk worden.

Wat betreft de manier waarop deze technologieën worden geïmplementeerd, dringt Arm aan om Vulkan waar mogelijk te gebruiken voor volledige interoperabiliteit. Craigen zegt dat “eigen API’s fragmentatie veroorzaken, wat niemand bijzonder leuk vindt”, terwijl het gebruik van de Vulkan API om ray-tracing te implementeren bijvoorbeeld betekent bijvoorbeeld dat apps die er gebruik van maken gewoon de Vulkan API kunnen aanroepen, en het maakt niet uit welke hardware aanwezig is, zolang deze maar ray-tracing heeft steun. Hij vertelde me dat “we heel erg gefocust zijn, en dat al een hele tijd, op Vulkan zijn.”

Wat komt er daarna van Arm?

Als ik met zowel Raphael als Craigen spreek, is het duidelijk dat a kavel gaat over GPU-ontwerp. Zoals Craigen zegt: “Er zit een vrij lange periode tussen hoe we een IP-adres ontwikkelen en het vervolgens in een SoC krijgen, en hoe we het vervolgens in een telefoon krijgen. Dat is een behoorlijk aanzienlijke periode, grofweg in de orde van vijf jaar." Ik vroeg Raphael wat hij van de toekomst kon verwachten, en hij nam een ​​terughoudende houding aan. Hij vertelde me dat ik geweldige dingen kon verwachten en dat er van deze generatie een "breed scala aan implementaties zal zijn, je zult van alles zien."

Nu er zulke enorme sprongen worden gemaakt van de ene generatie naar de volgende, ben ik benieuwd of de volgende generatie Arm GPU soortgelijke verbeteringen zal hebben. Arm ging in deze generatie bijna van teen tot teen tegen Qualcomm, en voor normaal dagelijks gebruik hebben beide GPU's in wezen hetzelfde vermogen. Uit tests blijkt zelfs dat de ray tracing van Arm beter lijkt te presteren dan die van Qualcomm.

De toekomst lijkt rooskleurig voor Immortalis GPU's, en we zijn verheugd om te zien dat een andere speler daadwerkelijk de ruimte betreedt en het opneemt tegen Qualcomm.