Immortalis firmy Arm to następna generacja procesorów graficznych, ale co to jest?

Przestrzeń mobilnych procesorów graficznych nagrzewa się już od jakiegoś czasu. Apple przez długi czas dzierżyło koronę najszybszego procesora graficznego, ale tej generacji został pokonany przez Qualcomm, a dominacja Qualcomma w stosunku do reszty świata Androida również była niesamowita. Jednak dzięki procesorom graficznym Immortalis firmy Arm sprawy nabierają tempa i sprawiają, że przestrzeń jest jeszcze bardziej konkurencyjna.

Niedawno usiedliśmy ze Stevem Raphaelem z Arm na tegorocznym MWC, a następnie odbyliśmy kolejną rozmowę z Andym Craigenem, aby porozmawiać nam poprzez firmę Arm, jej obecną trajektorię i pracę, którą firma wykonała wokół nowej linii procesorów graficznych Immortalis, zaczynając od G715. Jak to ujął Raphael: „Jesteśmy bardzo dumni z tego, czego dokonał zespół. Jeśli spojrzeć na niektóre porównania, wypada on znakomicie jako flagowy procesor graficzny”.

Nasze testy zdecydowanie to potwierdzają i rzeczywiście mogą idź rozsądnie ramię w ramię z Adreno 740 z Snapdragon 8 generacji 2. Jednak co tak naprawdę sprawia, że ​​Immortalis G715 staje się potężnym konkurentem?

Analiza nazwy Immortalis

Przede wszystkim „Immortalis” to nowa nazwa dla procesorów graficznych najwyższej klasy firmy ARM, a powodem jej istnienia jest konieczność i niedezorientowanie konsumentów. „Aby nie powodować zamieszania na rynku, musimy stworzyć osobne kategorie” – mówi Craigen. Immortalis ma cechy, których nie ma Mali, chociaż obejmuje wszystkie funkcje Mali.

W rezultacie możesz faktycznie kupić procesor graficzny Mali G715, ale tak nie jest Tylko Immortalisa G715. Obydwa procesory graficzne są mniej więcej takie same, z tą różnicą, że Mali G715 nie ma jednostki śledzenia promieni (ang. Ray-Tracing Unit, w skrócie RTU) i ma mniej opcji rdzeni; nawet jeśli same te rdzenie są takie same na poziomie technicznym. Nie wiadomo, czy w przyszłości między nimi będą dalsze rozbieżności, ale tak jest przygotowując grunt pod znacznie większe różnice w przyszłości, jeśli Arm tak uzna odpowiedni.

Jeśli chodzi o znaczenie nazwy „Immortalis”, po łacinie oznacza ona „Nieśmiertelny”, co oznacza, że ​​coś jest odporne na śmierć. Sugeruje moc i siłę, na czym Arm wydaje się opierać znacznie bardziej, produkując flagowe procesory graficzne.

Głębokie zanurzenie się w Immortalis G715

Craigen spędził ze mną trochę czasu, omawiając, jakie zmiany zaszły w G715, które doprowadziły do ​​jego tak dużej wydajności, a niektóre z tych zmian są niezwykle interesujące. Największą zmianą była ogólna poprawa wydajności całego chipsetu, przy zmniejszeniu modułu Fused-Multiply Add. Moduł ten służy do obliczeń zmiennoprzecinkowych, które są niezwykle ważne w procesorach graficznych.

W rezultacie Arm był w stanie podwoić liczbę FMA na silnik wykonawczy, po jednym w każdym rdzeniu modułu cieniującego, jednocześnie dodając MMUL, co oznaczało znaczne korzyści w postaci dwukrotnej poprawy wydajności przy zaledwie 1,3-krotności powierzchni krzemu. Jednakże, jak zauważa Craigen, „jeśli podwoimy ilość FMA w jednostce wykonawczej, należy upewnić się, że w innym miejscu maszyny nie ma wąskich gardeł. Inaczej nie ma to sensu.”

Z tego powodu Arm ulepszył także wiele innych modułów procesora graficznego. Nazywa się je „ulepszeniami PPA” lub ulepszeniami mocy, wydajności i obszaru. Interfejs Command Stream Frontend (CSF) jest szybszy, nastąpiła trzykrotna poprawa przepustowości trójkąta za pośrednictwem Tilera, dwukrotna przepustowość blendera FP16 i kilka innych ulepszeń. Wszystkie te ulepszenia skutkują znacznie szybszym procesorem graficznym.

Jeśli nastąpiła 100% poprawa obliczeń, to dlaczego nie ma 100% poprawy wydajności procesora graficznego, jak wynika z udostępnionych przez Arma danych? Firma może pochwalić się skromną 15% poprawą, ale nawet w naszych własnych testach wiele ze zgromadzonych przez nas wyników to znacznie więcej niż tylko 15% poprawa FPS. Craigen mówi mi, że powodem jest to, że firma testuje wiele różnych przypadków użycia, a obliczenia to tylko jeden z nich. Inne ulepszenia nie są tak ekstremalne i testuje się cały procesor graficzny, dzieląc się wskaźnikami ulepszeń. Reklamowanie 100% poprawy obliczeń bez wyjaśnienia, co to właściwie oznacza dla procesora graficznego, ma sens i wprowadza w błąd.

Ograniczeniem bycia w smartfonie jest przede wszystkim rozmiar. „Urządzenia mobilne bardzo różnią się od konsol czy komputerów PC, gdzie, z pewnością na komputerach stacjonarnych, masz niemal nieograniczony budżet na ogrzewanie, w zależności od fanów [i innych kryteriów]” – mówi Craigen. Jest to doskonały balans między mocą cieplną chipa a mocą, do jakiej jest on zdolny, a wielu producentów OEM również wykorzystuje to w swój własny sposób.

Immortalis G715 to najbardziej flagowy procesor graficzny firmy Arm w historii

Przez lata procesory graficzne Mali pozostawały w tyle za resztą konkurencji w obszarze gier mobilnych. Wystarczają do podstawowych zadań i do hobbystycznych gier mobilnych, ale każdy, kto poważnie myśli o uzyskaniu najlepszej wydajności, zazwyczaj wolałby odejść od procesora graficznego Mali. Wprowadzając Immortalis G715, Arm zdecydował się na nowy branding, który według Craigena „są to najlepsze cechy i funkcje wydajnościowe na rynku smartfonów premium”.

Sprawy stają się nieco mylące, ponieważ nadal znajduje się w nim procesor graficzny Mali G715, ale jedyną różnicą jest to, że nie obsługuje on śledzenia promieni. Wszystko inne pozostaje takie samo pomiędzy procesorami graficznymi Immortalis i Mali G715, choć nie oznacza to, że będzie to jedyna różnica w przyszłych modelach. W miarę jak coraz więcej flagowych funkcji będzie dostępnych w procesorach graficznych Arma, potrzeba dalszego rozróżnienia pomiędzy Immortalis i Mali może stać się oczywista.

Jeśli chodzi o sposób wdrażania tych technologii, Arm nalega, aby wszędzie, gdzie to możliwe, używać Vulkan w celu zapewnienia pełnej interoperacyjności. Craigen twierdzi, że „zastrzeżone interfejsy API powodują fragmentację, czego nikt szczególnie nie lubi”, natomiast wykorzystanie interfejsu API Vulkan do implementacji śledzenia promieni np. na przykład oznacza, że ​​aplikacje, które z niego korzystają, mogą po prostu wywołać API Vulkan i nie ma znaczenia, jaki sprzęt jest na miejscu, pod warunkiem, że obsługuje śledzenie promieni wsparcie. Powiedział mi, że „jesteśmy bardzo skupieni i przez długi czas skupialiśmy się na Vulkanie”.

Co dalej z Armem?

Rozmawiając zarówno z Raphaelem, jak i Craigenem, jest jasne, że a działka zajmuje się projektowaniem procesorów graficznych. Jak mówi Craigen, „jest dość długi okres pomiędzy opracowaniem adresu IP, umieszczeniem go w SoC i przeniesieniem go do telefonu. To dość znaczący okres, mniej więcej rzędu pięciu lat.” Zapytałem Raphaela, czego się spodziewać w przyszłości, a on przyjął nieśmiałe podejście. Powiedział mi, żebym oczekiwał wielkich rzeczy i że po tej generacji będzie „szeroka gama wdrożeń, zobaczysz różne rzeczy”.

Biorąc pod uwagę tak ogromne skoki z jednej generacji na następną, będę ciekawy, czy następna generacja procesorów graficznych Arm będzie miała podobne ulepszenia. W tej generacji Arm niemal dorównał Qualcommowi, a w typowym codziennym użytkowaniu oba procesory graficzne mają zasadniczo tę samą moc. Testy wykazały nawet, że śledzenie promieni Arma wydaje się działać lepiej niż Qualcomma.

Przyszłość wydaje się jasna dla procesorów graficznych Immortalis i jesteśmy podekscytowani możliwością zobaczenia kolejnego gracza, który naprawdę wkracza w tę przestrzeń i rzuca wyzwanie Qualcommowi.