【原創】深入解讀 Imagination最新超強GPU!它為啥如此強大?

winniewei 提交于 周三, 12/04/2019
【原創】深入解讀 Imagination最新超強GPU!它為啥如此強大?

作者:張國斌

它是一款能同時處理圖形和人工智能應用的GPU,還是一款可以智能調度實現多APP流暢應用的GPU!更是有史以來可帶來絕佳流暢圖形體驗的最快GPU?

12月3日,Imagination Technologies Inspire 2019在上海召開,在會上宣布推出其第十代PowerVR圖形處理架構IMG A系列(IMG A-Series)。是其有史以來發布過性能最強大的圖形處理器(GPU),IMG A系列可包打一切!“可應用于各種場景的GPU”,是多種垂直應用領域的終極解決方案可支持從汽車電子(包括輔助駕駛/自動駕駛)、AIoT、計算一直到數字電視/機頂盒/數字電視盒(DTV / STB / OTT)、移動設備和服務器等應用。

據悉,IMG A系列從多維度實現了性能可擴展性,可覆蓋從面向入門級市場的每時鐘周期處理1個像素(1 PPC)的組件,一直到用于高性能設備的速度高達每秒2萬億次浮點運算(2 TFLOP)的內核,甚至到針對云應用的、速度超越該數值的多核解決方案 。

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在本次發布會上,Imagination公司副總裁兼中國區總經理劉國軍在致辭中指出Imagination是全球最具影響力的IP供應商之一,Imagination目前是100%的本土企業,將全力幫助助本土企業在移動計算、人工智能領域實現突破。

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Imagination ? Technologies首席執行官Ron Black博士表示:“樂觀是產業延續的發展,回顧歷史長河,人類只是滄海一粟,從歷史發展來看,人類走向富裕,大家需要提升自己的生活質量,過去只是部分人富裕大多數貧困而現在則相反,我們相信創新和努力的回報。”

在談到新GPU時候他說,自15年前推出首款移動PowerVR GPU以來,IMG A系列是我們最重要的GPU新品,并且是有史以來最出色的移動GPU IP。在所有的應用市場中,它都能夠在更長的運行時間里以低功耗預算提供最佳性能。它確實是可應用于一切設備的GPU。”

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Imagination PowerVR 產品執行副總裁Steve Evans分享了這款GPU更多信息,他說過去幾年我們和中外領先合作伙伴都有合伙,大家都認??Imagination?的技術方案,在性能上,IMG A系列在每一個維度上都提供了顯著的改進,在相同的時鐘和半導體工藝上,與當前正在出貨的PowerVR設備相比,其性能提高了2.5倍,機器學習處理速度提高了8倍,且功耗降低了60%。

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他表示和目前主流GPU相比,新的IMA系列GPU在能效上有很大提升,例如以目前流行的高通? Adreno ?GPU和ARM Mali GPU對比,以高通為基準,同樣性能ARM需要184%的芯片面積,這意味著功耗更大,而如果用IMG A系列GPU則如果要達到高通的性能,面積要小一半左右,如果同樣面積,則可實現高通GPU 175%的性能,所以,IMA系列GPU堪稱最強移動GPU并不過分。

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IMG A系列GPU還可提供強大的差異化優勢,例如可確保50%的圖像壓縮數據(在大多數情況下是無損的,或者在特別的場景中采用視覺無損的壓縮)。他透露,IMG A系列已經在多個市場中授權給了客戶包括知名的中國公司,首批搭載該IP的SoC器件預計將在2020年供貨。

Steve Evans表示未來 Imagination推B,C,D其他三個系列,性能更是大幅度提升。

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此外他表示 IMG A系列GPU強大的性能源于Imagination的技術積累,他稍微秀了一些肌肉---下圖是Imagination多年來積累的技術結晶。

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01 IMG A系列IP內核特性

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IMG A系列提供四種高性能配置:

?IMG AXT-64-2048旗艦版,擁有2.0 TFLOPS, 64 Gpixels的性能,以及8 TOPS的AI性能。

?IMG AXT-48-1536面向高端手機;其性能為1.5 TFLOPS、48 Gpixels和6 TOPS

?IMG AXT-32-1024面向高性能移動設備和汽車應用;其性能為1 TFLOP、32 Gpixels和4TOPS

?IMG AXT-16-512面向中高性能移動設備和汽車應用;其性能為0.5 TFLOPS、16 Gpixels和2 TOPS

?IMG AXM-8-256面向中端移動設備;其性能為 0.25 TFLOPS、8 Gpixels和1 TOPS

對于更低成本的細分市場,IMG A系列可提供最佳的面積、成本和效率:

?IMG AX-2-16面向高端物聯網、入門級DTV / STB、顯示和其他需要高填充率的應用;其性能為2 PPC、16 GFLOPS和2 Gpixels

?IMG AX-1-16面向入門級移動設備和物聯網,為同類產品中速度最快的且支持Vulkan功能的GPU;其性能為 1 PPC、16 GFLOPS和1 Gpixels

面向游戲玩家的GPU

由于散熱條件限制,大多數移動GPU都很難提供持續一致的游戲體驗,即它們在短時間內可快速運行,然后隨著芯片發熱其性能下降到不可接受的水平,最后再也無法恢復,最終導致令人失望的用戶體驗。IMG A系列以一致的幀速提供持續可靠的性能以及更長游戲時間,避免了因芯片過熱導致時鐘降頻甚至故障等過熱情況。

基于分塊延遲渲染(TBDR)技術,IMG A系列的PowerVR架構GPU只需繪制屏幕上可見的內容,這使它具有與生俱來的帶寬和功耗優勢。?

使用主動動態電壓與頻率調節 (DVFS)以及時限調度算法(Deadline Scheduling algorithms)的先進功耗控制技術,可提供超低響應延遲的快速功耗控制。如果GPU的某些部分沒有得到充分利用或沒用于處理工作,它們就會被立即降頻甚至進入睡眠狀態,以確保最佳的功耗效率。

IMG A系列旨在通過提供持續穩定的幀速來為游戲用戶提供最佳的體驗。

這要求很高的GPU功耗效率,為此PowerVR系列GPU配備了基于固件的低延遲DVFS算法,并具有直接接入系統的GPIO控制路徑。在此基礎上,IMG對視覺完美像素的強烈專注,還體現于很多細節上,比如行業領先的視覺無損PVRIC壓縮技術、完全重新設計的各向異性采樣、以及其他一些完全重新設計的算法實現。

IMG A系列由行業領先的工具集和軟件開發包(SDK)提供支持,通過提供諸如基于硬件的分塊熱分布圖等全新功能,來幫助開發人員優化其產品。

02 深度解讀全新GPU

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在下午的專訪中,電子創新網專訪了Imagination Technologies產品管理資深總監Kristof Beets,他表示MG A系列 GPU跟以往GPU相比在架構上有很大改進,“這個新的GPU將ALU的數量提升了4倍,目前我們看到GPU跟CPU一樣也在將架構簡單化,我們提升了密度,ALU提升了4倍,密度(fps/mm2)提升了2.5倍,現在很多游戲玩家對游戲體驗要求很高,例如絕地求生等,這就是需要提升的FPS。”Kristof指出。“這個改進的方法大家都懂的,當時單純提升ALU并不能帶來性能的絕對大幅度提升還要考慮能效等因素,在實現上也有我們獨特的技術。”

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他還介紹了 IMG A系列還采用的Imagination的HyperLane技術--這個技術將獨立的硬件控制通道都隔離在內存中,從而可將不同的任務同時提交給GPU,以鎖定GPU來實現多任務處理。借助動態性能控制功能,GPU可以在多個任務之間分配其性能并執行所有任務,同時最大程度地利用GPU。

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“這樣做的好處是看可以實現資源的動態組合和利用,例如,在執行一項AI任務時可以優先處理圖形需求,為其提供充足的計算資源,并用剩余的計算資源處理AI任務。”他指出,“在有些成本敏感的應用中如數字電視應用,一般廠商需要配備NPU來進行人工智能的處理,但是采用我們的新GPU后,可以省去NPU ,因為GPU也可以進行AI處理。”這個功能就是AI Synergy,這可以讓SoC設計人員能夠利用IMG A系列計算能力加速其AI工作負載。通過AI Synergy,GPU在可以提供圖形處理功能的同時,使用其備用資源來支持可編程AI以及固定功能,即高度優化的Imagination神經網絡加速器。

AI Synergy在最小的芯片面積中提供可編程的人工智能,而統一的軟件棧則可實現靈活性和出色的性能。據他介紹,HyperLane技術還可以隔離受保護的內容以進行權限管理,所有IMG A系列GPU可支持多達八個HyperLanes。

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他表示HyperLane技術源于汽車,在汽車中,需要并行的應用都可以流暢的運行,這個訴求也是目前移動端客戶需求的,例如很多手機用戶會在多個APP中切換都希望有流暢的體驗,而HyperLane技術可以實現這樣的體驗。

03 總結

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本次新品發布,這次Imagination來了包括CEO在內的很多高管,足見對中國市場的重視,Imagination營銷副總裁David強調新GPU幾乎就是針對本土廠商量身打造,而且國內重量級客戶已經授權,老張認為這個GPU可能會成為一個分水嶺型的產品,對某些GPU友商而言,過去可以用捆綁銷售方式提升自己的份額,但是未來用戶更注重消費體驗,而且Imagination就是100%的本土企業,這樣的產品用起來才更安心啊!大家說呢。(完)

注:本文為原創文章,轉載請注明作者及來源

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