ARM ogłasza procesor graficzny Mali-G77 z nową architekturą procesora graficznego „Valhall” i 1,4-krotną poprawą wydajności

ARM ogłosiło procesor graficzny Mali-G77. Wprowadza zupełnie nową architekturę Valhall, która jest następcą architektury Bifrost, która została wprowadzona w 2016 roku.

Podczas corocznego TechDay firma ARM zaprezentowała procesor graficzny Mali-G77 wraz z procesorem Cortex-A77. Chociaż Cortex-A77 stanowi znaczący postęp pokoleniowy w stosunku do swojego poprzednika, Cortex-A76, procesor graficzny Mali-G77 to coś zupełnie innego. Jest to pierwszy procesor graficzny w ofercie ARM Mali, który oferuje nową architekturę GPU od czasu Mali-G71, który wprowadził architekturę Bifrost w 2016 roku. Mali-G77 wykorzystuje zupełnie nową architekturę „Valhall”.

Chociaż adres IP procesora ARM był w przeszłości dość konkurencyjny w szerszym krajobrazie smartfonów, Linia procesorów graficznych firmy Mali od lat zmaga się z konkurencją z najlepszymi w swojej klasie rozwiązaniami lata. Wielokrotnie seria procesorów graficznych Mali okazywała się gorsza od procesorów graficznych PowerVR firm Adreno i Imagination Technologies pod względem wydajności i efektywności energetycznej. Architektura Bifrost zastąpiła architekturę Midgard, przechodząc z typu wektorowego na typ skalarny. Niestety nie przyniosło to efektu pokonania luki w wydajności i efektywności energetycznej, która pozornie się powiększała. W Mali-G71 i Mali-G72 występował zbyt wysoki pobór mocy i dławienie, co uczyniło je gorszymi od procesorów graficznych Adreno firmy Qualcomm i niestandardowych procesorów graficznych Apple (począwszy od Apple A11).

Słaba wydajność procesora graficznego stała się tak poważnym problemem, że dostawcy nie patrzyli na perspektywę niewielkiego wzrostu wydajności procesora graficznego po generacji. The Exynos 9810Na przykład procesor graficzny Mali-G72MP18 stanowił niewielką poprawę w stosunku do swojego poprzednika. Z procesorami graficznymi Mali w znacznie większym stopniu zmagała się należąca do Huawei grupa HiSilicon Group. HiSilicon Kirina 960 i Kirina 970 zostały zawiedzione przez procesory graficzne zużywające nienormalnie duże ilości energii, zapewniając jednocześnie stosunkowo mniej wydajność do tego stopnia, że ​​Huawei zmuszony był wprowadzić niekonwencjonalny mechanizm dławiący, który doprowadził do Wykryto oszustwo w benchmarkach dla kilku telefonów Huawei w zeszłym roku.

Na szczęście zeszłoroczny Mali-G76 zapewnił znaczną poprawę zarówno pod względem wydajności, jak i efektywności energetycznej. Używając 10-rdzeniowej wersji Mali-G76, HiSilicon był w stanie obiecać poprawę wydajności o 46% i mimo że firma osiągnęła te wyniki, nadal nie był w stanie wytrzymać wydajności GPU (zarówno wydajności szczytowej, jak i stałej) jak również koronę efektywności energetycznej. Firma Samsung Systems LSI wdrożyła 12-rdzeniową wersję procesora graficznego w Exynos 9820 i skończyło się na zmniejszeniu dystansu do Procesor graficzny Qualcomm Snapdragon 855 Adreno 640. Procesory graficzne Adreno firmy Qualcomm pozostają liderami w swojej klasie na rynku Androida, ale w zeszłym roku Apple poszło o krok lepiej dzięki niestandardowemu procesorowi graficznemu Apple A12. Apple było w stanie pokonać Qualcomm zarówno pod względem wydajności szczytowej, jak i trwałej, a firma zaprezentowała również konkurencyjną efektywność energetyczną. Obecnie liderem pozostaje procesor graficzny A12, podczas gdy procesor graficzny Adreno 640 Snapdragon 855 zajmuje drugie miejsce w większości testów porównawczych.

W obliczu tego konkurencyjnego otoczenia firma ARM musiała zwiększyć wysiłki, aby sprostać wyzwaniu.

Rezultatem tego był Mali-G77 i nowa architektura Valhall. ARM twierdzi, że zapewnia 30% wzrost gęstości wydajności, 30% poprawę efektywności energetycznej i 60% poprawę uczenia maszynowego (ML). ARM oczekuje, że procesor Mali-G77 zapewni o 40% lepszą maksymalną wydajność graficzną na urządzeniach mobilnych.

Firma spodziewa się, że Mali-G77 zapewni więcej gier z najwyższej półki na telefonach komórkowych i zauważa, że ​​rok 2018 był rokiem rok, w którym po raz pierwszy przychody z gier mobilnych przewyższyły przychody z gier na konsole i komputery PC czas.

Jeśli chodzi o ML, ARM twierdzi, że Mali-G77 zapewnia urządzeniom możliwość szybszego wykonywania „coraz bardziej złożonych” zadań ML na urządzeniu przy 60% poprawie gęstości wydajności. Jest to lepsze niż wysyłanie ich do chmury w celu przetworzenia, co prowadzi do większych problemów związanych z bezpieczeństwem i zmniejszoną wydajnością, a także większymi opóźnieniami.

Nowa architektura Valhall jest podstawą procesorów graficznych Mali-G77 i przyszłych procesorów graficznych Mali. ARM twierdzi, że następujące cechy Valhalla sprawiają, że jest to „nowatorska architektura”:

  • „Nowy silnik superskalarny, który zapewnia kolejny skok w zakresie efektywności energetycznej i gęstości wydajności
  • Uproszczony skalarny ISA z nowym zestawem instrukcji, który jest bardziej przyjazny dla kompilatora
  • Nowe dynamiczne planowanie instrukcji
  • Przerobione struktury danych, lepiej dostosowane do nowoczesnych interfejsów API, takich jak Vulkan.
  • Chociaż istnieje wiele różnych ulepszeń i nowych funkcji, dwa kluczowe to silnik wykonawczy i narzędzie do mapowania tekstur w Mali-G77.

Według ARM szerokie silniki Mali-G77 poprawiają gęstość wydajności poprzez współdzielenie kontroli nad dużą liczbą pasów ruchu. Mali-G76 ma 8 szerokich warpów i łącznie 24 ścieżki FMA na rdzeń modułu cieniującego, podczas gdy Mali-G77 ma 16 szerokich warpów, 32 ścieżki (dwa klastry po 16 FMA na silnik wykonawczy) i jeden silnik na rdzeń modułu cieniującego. Według firmy oznacza to o 33% więcej obliczeń na tym samym obszarze w porównaniu z G76.

ARM twierdzi również, że poprawiona wydajność Mali-G77 w grach jest powiązana z poczwórnym mapowaniem tekstur, co zapewnia cztery teksele/cykl, czyli 2x lepszą przepustowość niż Mali-G76 i 4x większą niż Mali-G76 G72. Mówi się, że zapewnia to ulepszenia we wszystkich grach o wysokiej jakości i zwykłych grach, ale będzie miało szczególnie duży wpływ na gry z dużymi teksturami. ARM twierdzi, że zwiększono możliwości obliczeniowe G77, więc należało również zwiększyć możliwości teksturowania, aby maszyna była zrównoważona. Ostateczny cel? Zapewnij większą wydajność na milimetr kwadratowy niż wcześniej.

Mali-G77 został zoptymalizowany tak, aby pasował do nowych 16-szerokich silników wykonawczych i poczwórnego narzędzia do mapowania tekstur. Optymalizacja ta obejmuje przeprojektowanie LSC i rury atrybutów, ze szczególnym uwzględnieniem gęstości wydajności i efektywności energetycznej.

ARM twierdzi, że „znacznie skupia się” na poprawie efektywności energetycznej i promuje, że Mali-G77 może wykonać tę samą pracę przy wykorzystaniu 50% energii Mali-G72 sprzed dwóch lat. Według firmy architektura Valhall i Mali-G77 zwiększają efektywność energetyczną przy wszystkich obciążeniach, co prowadzi do: poprawa 1,3x w „szerokim zakresie treści”, co oznacza, że ​​użytkownicy będą mogli uzyskać dłuższy czas pracy baterii w wersji premium urządzenia.

ARM twierdzi, że dynamiczne planowanie instrukcji jest teraz obsługiwane sprzętowo, aby zapewnić lepszą wydajność. Mówi się, że dynamiczny planista decyduje, które instrukcje wykonać, z których warpów, a następnie praca jest przekazywana niezależnym równoległym jednostkom ALU w stylu superskalarnym.

Na koniec ARM zauważa, że ​​architektura Valhall kontynuuje ewolucję kompresji bufora ramki ARM aż do wersji AFBC 1.3. Wprowadza kilka nowych funkcji, o których można przeczytać w poście na blogu ARM.

ARM ma duże obietnice dotyczące Mali-G77, ogłaszając, że przyniesie on znaczną poprawę wydajności w złożonych AR i ML oraz zapewniają „bezkompromisową wydajność graficzną i zwiększoną wydajność”. Jeśli roszczenia się potwierdzą, możemy w końcu zobaczyć procesor graficzny ARM Mali łeb w łeb, a nawet udoskonalanie procesora graficznego Adreno danej generacji, a rynek mobilnych procesorów graficznych stał się nieco większy konkurencyjny.

Źródło: RAMIĘ

Przez: AnandTech