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Adreno是Qualcomm(高通)GPU处理器,是美国高通公司收购AMD绘图掌上设置技术推出的移动图形处理器,目前发布的分别有Adreno 130、Adreno 200、Adreno 203、Adreno 205、Adreno 220、Adreno 225、Adreno 302、Adreno 305、Adreno 306、Adreno 320、Adreno 330、Adreno 420、Adreno 430系列。
90年代初,芬兰一群编程天才(包括MikaTuomi,他弟弟KajTuomi,和其他一些成员)成立了名为BitBoys的软件公司,该公司再把兴趣转向3D显卡后,近十年时间里陆续推出过好几款PC显示芯片,但由于种种原因这些产品并未赢得市场。 在21世纪初,nVidia和ATI相继推出的性能强劲显卡,眼见PC市场无望后,BitBoys做出了一个现在看来最为明智的决定:进入移动市场。他们与诺基亚和一些PDA厂商进行合作,开发低面积低功耗的移动图形芯片。BitBoys团队的春天终于来了。
2006年,BitBoys被ATI收购,开始了Imageon产品线。
高通公司的GPU业务发展时间较短,但是如果追溯它的根源,却可以说由来已久。2004年,高通与加拿大图形芯片设计公司ATI Technologies达成合作计划,决定把该公司的3D图形技术集成到高通qualcomm的下一代芯片中去。之后,高通引进ATI的Imageon图形平台,并将Imageon技术集成到Qualcomm的7000系列移动站点调制解调器手机芯片中。 高通收购AMD相关图形芯片部门,在以后的数年时间里,高通与ATI展开了手机芯片的密切合作。2006年,ATI被AMD收购。直至2009年初,高通传出收购AMD包括绘图芯片技术在内的掌上设备资产,将这部分技术包括产权收于囊中。至此,高通不必再为绘图核心技术的授权买单。
高通是否收购了AMD的Imageon部门?
我们知道,高通收购了AMD的绘图芯片技术相关资源。但是AMD表示,高通收购的部分是“向量绘图(vectorgraphics)与3D绘图技术和知识产权(IP)”,这部分特定的资产技术是AMD之前未曾揭露过的,而不包括Imageon处理器产品、Imageon品牌。除了出售给高通的图形技术产权以外,AMD自家依然保留Imageon处理器品牌,AMD的掌上型绘图技术集中在“unified shader architecture”技术,这项技术已授权给微软Xbox及其他厂商使用,与售给高通的技术并无太大关系。
也就是说,主流的“高通的Adreno源自AMD的Imageon”一说是错误的,高通使用的图形技术实际上来源于AMD先前并未曝光过的“向量绘图(vectorgraphics)与3D绘图技术”,与Imageon并无太大关系。根据这项技术授权,高通开发出了今天我们熟知的QSD和MSM系列芯片组,代表性的有MSM7x01、MSM7227、SQD8250、MSM8255、MSM8260等,主要应用在手机和平板电脑领域中。
AMD的Imageon图形芯片 还有一种说法,是说“高通现在使用的Adreno是由AMD Z430改头换面而来”,笔者分析,既然高通所收购的图形技术与Imageon无关,那么它与Imageon之下的AMD Z430就更扯不上关系了。因此该说法依然不成立。
总结一句:高通Adreno图形技术与AMD Imageon产品并无直接关系,它是一种独立的、之前未曾曝光过的图形技术。
2018年03月19日 08点03分
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目前,全球绝大部分移动计算设备的基础CPU架构都来自ARM。在移动SoC等市场中,ARM的地位牢固而不可动摇,不过在GPU市场,ARM只是诸多厂商中的一家。这是因为ARM的GPU部门并非从一开始就拥有,而是随后通过收购组建的。ARM的GPU设计项目最早从上个世纪90年代末期开始,由挪威科技大学开始开展,随后在2001年,这个项目的Mali小组成员从研究中脱离出来,成立了一个名为Falanx Microsystems的公司。Falanx公司的人员刚开始瞄准的是PC图形市场,但当时已经是后3DFX时代,群雄并起,包括S3、Rendition、Revolution以及Imagination等公司最后都失败了,最终Falanx无法筹集到足够的资金,被迫放弃了PC图形市场。
在那个“紧迫期”,由于资金有限和PC图形硬件极高的研发成本,Falanx最终决定转向移动SoC GPU设计。因为移动GPU设计更简单且较容易成功。Falanx的产品Mali GPU也迎来了他们的第一个客户—美国Zoran公司,使用了Mali-55作为他们Approach 5C SoC芯片的GPU,这颗芯片还被用在LG's Viewty这样广受欢迎的手机产品中。即使如此,Falanx还不满足,最终在2006年迎来了他们的“大鱼”。鉴于SoC市场不断的扩大以及将带来的移动计算大潮,ARM公司终于决定买下Falanx,组建自己的GPU事业部,并联合ARM的CPU一起推动整个产业的增长。ARM作为一个处于上升期、资金充裕的公司,完全有能力给Falanx充足的资金和研发资源来实现梦想。
2018年03月19日 09点03分
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回到现实中。Midgard从架构上来看很有趣,它的某些方面和市场中已经出现的GPU架构非常相似,但另一些方面差异又非常大。从架构上来看,Midgard是之前Utgard的继承者,但是统一渲染架构和分离式渲染架构的差异如此之大,使得这两个架构又不能直接比较。当然,Midgard还是继承了不少Utgard中优秀的部分,尤其是部分周围功能模块。Midgard架构相对应的产品最终需要占领从廉价到顶级这样广阔的市场,为了达到这样的目的。
ARM对产品进行了一些调整,削减了部分中低端型号的功能,并对内部结构进行了改变。因此,本文将重点集中在Midgard最顶级的型号上,这样可以充分展示这个架构设计的优势。
首先需要了解的是Midgard的设计目标和功能。和之前只能支持OpenGL ES 2.0的、已经基本没有升级空间的Utgard不同,Midgard的功能要求更为丰富,它不但需要提供强悍的图形性能,还需要能够带来出色的计算性能。这部分内容需要依靠于统一渲染架构来完成,因为这类架构天生擅长大规模的数学、图形计算。因此计算功能只是一个扩充,但也是经过深思熟虑后的决定—ARM推广通用计算的目的可能不仅仅考虑图形市场。此外,从API的角度来看,Midgard架构设计甚至是超出目前的OpenGL ES 3.0的,所有的Midgard都能在硬件层面上支持OpenGL ES 3.1,不过OpenGL ES 3.1的功能设计依赖于操作系统和设备供应商所提供的驱动程序,这样的设计可以使得Midgard能够在未来API更新后跟上新的标准而不至于落伍。
ARM的GPU发展计划,从低端到高端都有覆盖。其中蓝色箭头代指产品采用了老的Utgard架构,而新的橙色箭头的产品都采用Midgard架构。目前的安卓系统可能很难支持Midgard的部分功能,但是更新的Android L和Android Extension Pack却能充分应用它们。新的Android Extension Pack将进一步扩展Open GL ES 3.1,尤其是加入那些目前尚不能支持的重要功能,诸如曲面细分和几何着色器(在桌面GPU中,前者在Direct3D 11中纳入官方支持,后者是Direct3D 10的代表性技术)。鉴于这种情况,Midgard都预先提供了对上述功能的支持。ARM已经证实,他们希望所有基于Midgard的GPU都能支持未来的更新的安卓系统和Android Extension Pack。
还有一点优势在于,伴随着OpenGL ES的规格更新,Midgard也开始支持Direct3D—由于目前Mali无法支持Direct3D,因此所有Windows Phone和Windows RT设备都只能使用英伟达或者高通的SoC。不过为了进一步区分市场,ARM还是将Midgard架构的产品做出了一些区分,比如即将到来的顶级产品Mali-760能够支持Direct3D 11.1,而较低端的Mali-T720只能支持到Direct3D 9.3,后者将普遍出现在入门级、更为注重成本的市场。
2018年03月19日 09点03分
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Midgard可以执行曲面细分,但是它没有使用固定的功能来完成几何创建的过程。Midgard使用了着色器硬件的部分来执行曲面细分,不仅仅是在Hull和域着色器阶段,实际的几何生成过程也发生在着色器中。这和之前我们看到的几乎所有的硬件都完全不同,因为迄今为止还没有出现不使用专门的曲面细分硬件但同时又完成曲面细分功能的产品出现,Midgard首个这样设计的方案。
传统的曲面细分过程需要硬件执行操作,但是Midgard没有这部分内容,这令人感到疑惑
ARM的消息指出,之所以这样设计,是因为他们考察了有限的晶体管使用、芯片体积以及专用曲面细分单元的优势后,最终决定的方案。事实证明,Midgard的着色器引擎可以以较高的比率完成曲面细分多边形处理,这意味着Midgard不需要专门的曲面细分单元,也意味着Midgard几乎不存在曲面细分瓶颈,因为Midgard的每个着色器都是曲面细分的处理模块。在节约了空间后,ARM还可以将有限的芯片面积用于增加着色器数量从而有效提高性能。
由于目前还没有实际产品可以看到,因此最终这个方案是否有效也只有ARM才能知道了。只有他们实际掌握了有关Midgard GPU曲面细分的性能的细节信息,但这样的设计已经使得Midgard变得极不寻常。另外需要考虑的一点是这样设计的能耗成本,我们暂时没有理由怀疑ARM这样设计所带来的空间或性能上的优势,但以通常的角度来说,一个专职的硬件模块会比通用性强的硬件模块有更好的性能表现乃至功耗比,这也是为什么我们看到有这么多的SoC GPU和桌面GPU比较相似的原因。
在使用了令人诧异的硬件设计后,显然还有另外一个问题需要考虑,那就是实际性能。Midgard的“着色器曲面细分”设计是否能获得相应的性能呢?是否比使用传统硬件曲面细分要更出色呢?电能消耗是否划算呢?这一切目前还都是未知数,但仅从硬件上看已经值得我们期待。
2018年03月19日 09点03分
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Imagination PowerVR
Imagination Technologies是最早进军移动GPU市场的公司,该公司一开始也是为PC、游戏机(如世嘉DC)生产GPU,但在2000年ATI(现AMD)和NVIDIA已是GPU市场绝对的两强争霸,使得Imagination进而转向低功耗GPU的研发,也带来PowerVR系列移动GPU。PowerVR拥有独一无二的图形技术,使用多边形取代三角形作为几何运算,特有贴图分块同时渲染,有利于平行处理和降低GPU的带宽要求。
2018年03月19日 09点03分
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iPhone一代上就已经有PowerVR MBX GPU
PowerVR GPU开始越来越多人关注是在PowerVR SGX系列上,其实早在2005年Imagination就发布这个他们第五代的移动GPU,包括了对OpenGL 3S 2.0的支持和USSE通用编程着色引擎的加入,被用在三星Exynos、苹果A4和德仪OMAP3系列SoC上。PowerVR SGX系列GPU相关型号有好多,但比较出名的是SGX530、SGX535,被用在第一代iPad、iPhone 4、三星Galaxy S2等产品上。
PowerVR SGX在2009年迎来了5XT系列的更新,新GPU主要改进了USSE2引擎和多核心的设计,如苹果A5处理器上的PowerVR SGX543MP2为双核心,而在索尼PSV掌机上则为四核心PowerVR SGX544MP4等等,理论上这代PowerVR GPU最高支持16个核心。苹果A5和A6(A5X、A6X)系列处理器、三星和德仪的SoC都有使用这代GPU。
2018年03月19日 10点03分
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在2012年,Imagination带来他们第六代移动GPU,内部代号Rogue,首次采用统一架构,支持DirectX 10(部分型号只支持Direct 9)和OpenGL ES 3.1,尽管这代PowerVR GPU有明显性能提升,但主流的只有苹果(A7、A8处理器)、MTK、全志和Intel有使用。
2018年03月19日 10点03分
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iPad Pro上的12核PowerVR GT7600 GPU
目前最新的PowerVR为在2014年推出的第七代,还没有大量被商用,只有苹果A9处理器搭载最新的GT7600,带有12个核心。这代最强的GT7900为16个GPU群集共计32个核心。
2018年03月19日 10点03分
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虽然已经被提及了很多次,但是这家与ARM一起同属于英国最好的、却低调得多的半导体公司,确是因为苹果在4月初宣布的负面消息推到了新闻风口,而他们以一场于4月26日在深圳举办的媒体见面会表示自己要开始全新的征程,即使离开苹果也能过得很好。
01、PowerVR:第一次在中国首发GPU内核,带来近似电影特效的画面感
2018年03月19日 10点03分
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苹果在4月初宣布的是将在两年内逐步放弃使用Imagination的GPU PowerVR,虽不是立即停用,但也给他们带来可称得上是灾难性的打击。在本次交流会上,Imagination的市场传播副总裁David Harold也表示,Imagination的年营收为1.2亿英镑,而来自苹果的收入占比接近50%。
在本次交流会上,Imagination发布了一款基于Furian架构的PowerVR内核GT8525。Furian是Imagination在3月初于美加州举办的年度技术峰会上公布的全新GPU架构,支持机器学习、图像识别、4K/120fps超高清视频流解析。不过Imagination在技术峰会上并没有公布基于这一全新架构的任何商用产品。
2018年03月19日 10点03分
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苹果的绝情使得Imagination第一次选择在中国最先发布GPU产品,而且还是基于最新架构的、目前PowerVR系列里性能最强的产品。相对于上一代的GT7200,本次发布的GT8525在一些关键参数上有较大提升,性能密度提高20%,每核像素数(PPC)提高100%,每秒浮点数运算量(GFLOPs)提高50%。
2018年03月19日 10点03分
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