ARM napoveduje Mali-G77 GPU z novo arhitekturo GPU "Valhall" in 1,4x izboljšavo zmogljivosti

ARM je na svojem letnem dnevu TechDay poleg procesorja Cortex-A77 najavil GPU Mali-G77. Medtem ko je Cortex-A77 pomemben generacijski napredek v primerjavi s svojim predhodnikom, Cortex-A76, je grafični procesor Mali-G77 nekaj povsem drugega. To je prvi grafični procesor v liniji ARM Mali, ki prinaša novo arhitekturo GPU po Mali-G71, ki je leta 2016 prinesel arhitekturo Bifrost. Mali-G77 prinaša popolnoma novo arhitekturo "Valhall".

Čeprav je bil ARM-jev CPU IP v preteklosti precej konkurenčen v širšem okolju pametnih telefonov, Linija grafičnih procesorjev Mali podjetja se je borila za konkurenco najboljšim rešitvam v svojem razredu leta. Znova in znova se je izkazalo, da je serija grafičnih procesorjev Mali slabša od njihovih grafičnih procesorjev PowerVR Adreno in Imagination Technologies v smislu zmogljivosti in energetske učinkovitosti. Arhitektura Bifrost je nasledila arhitekturo Midgard in prešla iz vektorskega tipa na skalarni tip. Na žalost to ni prineslo premagovanja vrzeli v zmogljivosti in energetski učinkovitosti, ki je na videz postajala vse večja. Mali-G71 in Mali-G72 sta imela pretirano visoko porabo energije in dušenje, kar zaradi česar so bili slabši od Qualcommovih grafičnih procesorjev Adreno in Applovega prilagojenega GPE-ja (začenši z Apple A11).

Slaba zmogljivost grafičnega procesorja je postala tako pomembna težava, da so prodajalci zaničevali možnost manjših izboljšav grafičnega procesorja, doseženih po generaciji. The Exynos 9810Mali-G72MP18 GPE je na primer rahlo izboljšal svojega predhodnika. Huaweijeva skupina HiSilicon Group se je v veliko večji meri borila z grafičnimi procesorji Mali. HiSilicon Kirin 960 in Kirin 970 so bili razočarani zaradi grafičnih procesorjev, ki so porabili nenormalno veliko energije, medtem ko so zagotavljali relativno manj zmogljivost, do te mere, da je bil Huawei prisiljen uvesti nekonvencionalen mehanizem za dušenje, kar je vodilo do goljufanje pri merilih uspešnosti za več telefonov Huawei lani.

Lanskoletni Mali-G76 je na srečo zagotovil bistvene izboljšave na področju zmogljivosti in učinkovitosti energije. Z uporabo 10-jedrne različice Mali-G76 je HiSilicon lahko obljubil 46-odstotno izboljšavo zmogljivosti, in čeprav je podjetje doseglo številke zmogljivosti, še vedno ni zmogel zmogljivosti GPE (tako najvišje kot trajne zmogljivosti) kot tudi krono za energetsko učinkovitost. Samsung Systems LSI je implementiral 12-jedrno različico grafičnega procesorja v Exynos 9820 in na koncu zmanjšal vrzel do Adreno 640 GPU Qualcomm Snapdragon 855. Qualcommovi grafični procesorji Adreno so ostali vodilni v svojem razredu na trgu Android, vendar je bil Apple lani boljši z grafično kartico po meri Apple A12. Apple je uspel premagati Qualcomm v smislu najvišje in trajne zmogljivosti, podjetje pa je pokazalo tudi konkurenčno energetsko učinkovitost. Trenutno je grafični procesor A12 še vedno vodilni, medtem ko je grafični procesor Adreno 640 procesorja Snapdragon 855 na večini meril uspešnosti uvrščen na drugo mesto.

Spričo tega konkurenčnega okolja se je moral ARM okrepiti, da bi se spopadel z izzivom.

Rezultat tega je bil Mali-G77 in nova arhitektura Valhall. ARM pravi, da zagotavlja 30-odstotno povečanje gostote zmogljivosti, 30-odstotno izboljšanje energetske učinkovitosti in 60-odstotno izboljšanje strojnega učenja (ML). ARM pričakuje, da bo na osnovi Mali-G77 zagotovil 40 % boljšo vrhunsko grafično zmogljivost v mobilnih napravah.

Podjetje pričakuje, da bo Mali-G77 prinesel več vrhunskih iger na mobilne telefone, in ugotavlja, da je bilo leto 2018 leto, ko so prihodki od mobilnih iger prvič prehiteli prihodke od iger na konzolah in osebnih računalnikih čas.

V zvezi z ML ARM pravi, da Mali-G77 napravam omogoča hitrejše izvajanje "čedalje bolj zapletenih" nalog ML na napravi s 60-odstotnim izboljšanjem gostote zmogljivosti. To je bolje kot pošiljanje v oblak za obdelavo, kar vodi do večjih skrbi glede varnosti in zmanjšane zmogljivosti ter večje zakasnitve.

Nova arhitektura Valhall je osnova Mali-G77 in prihodnjih grafičnih procesorjev Mali. ARM pravi, da je zaradi naslednjih značilnosti Valhall "nova arhitektura":

• "Nov superskalarni motor, ki prinaša še en skok v energetski učinkovitosti in gostoti zmogljivosti
• Poenostavljen skalarni ISA z novim naborom navodil, ki je bolj prijazen prevajalniku
• Novo dinamično razporejanje inštrukcij
• Predelane podatkovne strukture, ki so bolje usklajene s sodobnimi API-ji, kot je Vulkan.
• Čeprav obstaja veliko različnih napredkov in novih funkcij, sta dve ključni izvršilni mehanizem in preslikava tekstur v Mali-G77."

Široko izvedeni motorji Mali-G77 izboljšujejo gostoto zmogljivosti z deljenjem nadzora nad širokim številom pasov, glede na ARM. Mali-G76 ima 8 širokih deformacij in skupno 24 pasov FMA na jedro senčila, medtem ko ima Mali-G77 16 širokih deformacij, 32 pasov (dva grozda po 16 FMA na izvršilni motor) in en motor na jedro senčila. Posledica tega je 33 % več računalništva na istem območju v primerjavi z G76, glede na podjetje.

ARM tudi navaja, da je izboljšana igralna zmogljivost Mali-G77 povezana s preslikavo štirih tekstur, ki zagotavlja štiri teksele/cikel, kar je 2-krat boljša prepustnost kot Mali-G76 in 4-krat večja od G72. Zagotavljal naj bi izboljšave na področju visoko zvestobe in priložnostnega igranja, vendar bo imel še posebej velik vpliv na igre s težkimi teksturami. Računalniška zmogljivost G77 je bila povečana, zato je bilo treba povečati tudi zmogljivost teksture, da bi bila naprava uravnotežena, glede na ARM. Končni cilj? Zagotovite večjo zmogljivost na kvadratni milimeter kot prej.

Mali-G77 je bil optimiziran, da se ujema z novimi 16-wide izvedbenimi motorji in štirikratnim preslikavom tekstur. Ta optimizacija vključuje preoblikovanje LSC in atributne cevi s poudarkom na gostoti delovanja in energetski učinkovitosti.

ARM pravi, da se "pomembno osredotoča" na izboljšanje energetske učinkovitosti, in spodbuja, da lahko Mali-G77 opravi enako delo pri 50 % energije Mali-G72 izpred dveh let. Po navedbah podjetja arhitektura Valhall in Mali-G77 povečujeta energetsko učinkovitost pri vseh delovnih obremenitvah, kar vodi do 1,3-kratno izboljšanje v "široki paleti vsebin", kar pomeni, da bodo uporabniki imeli daljšo življenjsko dobo baterije na premium naprave.

ARM navaja, da se dinamično razporejanje ukazov zdaj obravnava v strojni opremi, da se omogoči boljša zmogljivost. Dinamični razporejevalnik naj bi se odločil, katera navodila naj izvede iz katerih deformacij, delo pa je nato izdano neodvisnim vzporednim ALU-jem v superskalarnem slogu.

Nazadnje ARM ugotavlja, da arhitektura Valhall nadaljuje razvoj kompresije okvirnega medpomnilnika ARM prek AFBC 1.3. Prinaša nekaj novih funkcij, ki si jih lahko preberete v objavi na spletnem dnevniku ARM.

ARM ima nekaj velikih obljub za Mali-G77, ki napoveduje, da bo prinesel pomembne izboljšave zmogljivosti v kompleksnem AR in ML, in zagotavljajo "brezkompromisno grafično zmogljivost in večjo učinkovitost." Če se trditve uresničijo, bomo morda končno videli ARM Mali GPU nasproti ali celo izboljšanju Adreno GPE določene generacije, trg mobilnih GPE pa je pravkar postal precej večji konkurenčen.

Vir: ROKA

prek: AnandTech