תוֹכֶן
כשמדובר בגרפיקה לסמארטפון, מרבית מכשירי האנדרואיד משתמשים ביחידות עיבוד גרפיות (GPU) של קוואלקום (אדרנו) או ארם (מאלי), אך כפי שיודה הייתה אומרת, יש עוד אחת.
אולי שמתם לב לשם PowerVR ביחס למעבדי אנדרואיד מסוימים. PowerVR היא סדרת GPU מבית Imagination Technologies. מעבד MediaTek Helio P90 משתמש ב- PowerVR GM9446, MediaTek Helio X30 משתמש ב- PowerVR 7XTP-MT4, והליו P22 משתמש ב- PowerVR GE8320. מעבדי MediaTek אחרים כולל Helio P35, Helio X10 ו- MT8183 (שנמצאים ב- Amazon Kindle Fire HD) משתמשים גם ב- PowerVR GPUs.
זה גם לא רק MediaTek. ה- Unisoc SC9861G-IA משתמש ב- PowerVR GT7200. לקו ה- Atom של אינטל מספר דגמים עם PowerVR GPUs. ניתן למצוא PowerVR גם במעבדים של Allwinner ו- Rockchip.
הפיל בחדר הוא אפל. עד לאחרונה אפל שילבה את מעבדי ה- GPU של Imagination במעבדי סדרת ה- A שלה. מעבד Apple A4, שנמצא באייפון 4, השתמש ב- PowerVR SGX 535. ה- A5 וה- A6 השתמשו ב- PowerVR SGX543, ה- A7 השתמש ב- PowerVR G6430, ה- A8 השתמש ב- GX6450 וה- A9 השתמש ב- GT7600. וכאן הכל נגמר בצורה פתאומית. בעוד ש- A10 ככל הנראה השתמשה באיזה GPU היברידי בהתאמה אישית, היחסים של אפל עם אימג'ינציה השתנו בצורה דרסטית. התוצאה הייתה מהפך עבור החברה ברמה מסחרית. היו שינויים בצמרת (מנכ"ל וסמנכ"ל כספים), החברה מכרה את חטיבת המעבדים שלה MIPS, ובסופו של דבר את שאר החברה נרכשה על ידי קניון ברידג ', קרן הון פרטית הממוקדת בסין.
הפיל בחדר הוא אפל.
עם זאת, מחשבי GPU של PowerVR לא מתו, ויש להם עתיד מזהיר. מכשירי GPU נמצאים ביותר מסתם סמארטפונים. כל מיני מכשירים החל מתיבות תפריטים, טלוויזיות חכמות, מערכות טיפול במכוניות וציוד רפואי - כל אלה משתמשים ב- GPUs. שנית, המשך השימוש ב- PowerVR GPUs במעבדים חדשים, כמו Helio P90, פירושו כי יצרני SoC עדיין רואים את PowerVR GPU כאפשרות מעשית. שלישית, הנוף הנוכחי של ה- GPU משתנה, ואם הדמיון מסוגל לרכוב על הגל הוא יכול לצאת למעלה. עוד על כך בהמשך.
שמות
תמיד שם זה קשה, אבל חברות מסוימות טובות יותר מאחרות. תוכניות השמות של GPU של Qualcomm ו- GPU הן יחסית פשוטות. מערך השמות של GPU Imagination מעט יותר ניאנסי!
המידע העיקרי הראשון הוא כי לחברה יש כיום שני אדריכלות GPU עיקריות: Rogue ו- Furian. ה- GPUs הראשונים מבוססי Rogue שוחררו בשנת 2012 עם ה- PowerVR Series6 GPUs. הארכיטקטורה Rogue הותאמה והתפתחה במהלך השנים ושימשה את הבסיס לכל ה- GPUs של אימגינציות עד וכולל סדרות ה- GPRS Series9XE ו- Series9XM לשנת 2017.
פוריאן היא ארכיטקטורה חדשה יותר של GPU, התחדשות האדריכלות הראשונה של אימג'ינציה מאז 2012. יש כרגע שני GPIs של פוריאן, PowerVR GT8525 ו- PowerVR GT8540. שניהם מהווים חלק ממגוון ה- PowerVR Series8XT, שהוא מעט מבלבל מכיוון ש- Series9XE ו- XM GPUs משתמשים בארכיטקטורת Rogue הישנה, וכך גם Series8XE ו- Series8XE Plus. לא מעבדים ניידים שהוכרזו לא משתמשים ב- GPU של פוריאן כרגע.
הבנת מספרי הדגם
GPUs PowerVR משתמשים בדרך כלל במספרים מודלים של ארבע ספרות. ה- GPU ב- Helio P90 הוא GM9446 ואילו ה- Helio P22 משתמש ב- GE8320. מה המשמעות של כל המספרים האלה?
הספרה הראשונה היא מספר הסדרה. אז כל המעבדים בטווח Series8XE ו- XE Plus מתחילים עם 8. המעבדים בטווח Series9 מתחילים בתשע, וכן הלאה.
הספרה השנייה מציינת כמה פיקסלים מעובדים בכל מחזור שעון. באופן כללי, המספר שצוין הוא מחצית מקצב הפיקסל בפועל. אז "4" פירושו שמונה פיקסלים לשעון, "2" פירושו שעון של ארבע פיקסלים לשעה, ו- "1" פירושו שני פיקסלים לשעון.
לחברה כיום שני אדריכלות GPU עיקריות: Rogue ו- Furian.
הספרה השלישית היא אינדיקציה לכוח העיבוד של ה- GPU. חלק מיצרני ה- GPU מצטטים את מספר ה"ליבות "ב- GPU.המונח "ליבה" פתוח לחשבונאות יצירתית וגם לנפנוף יד טכני, כלומר מה שמשמעותו של ספק אחד ב"ליבה "שונה מזו אחרת. אצלול לנושא זה קצת יותר עמוק ברגע, אבל ככל שהספרה השלישית גבוהה יותר הביצועים גבוהים יותר. התעריפים שונים בכל דור ודור, אך עבור ה- GPUs Series9:
- 1 = 64 פלופרים FP16 / שעון
- 2 = 128 פלופרים FP16 / שעון
- 4 = 256 פלופרים / שעון FP16
הספרה האחרונה היא דגל תכונה. לדוגמה, GE8322 (שימו לב לשניים בסוף) תומך בדחיסת מאגר מסגרות PVRIC (אלגוריתם הדחיסה והפענוח של PowerVR ללא הפסד), ואילו GE8340 (שימו לב לאפס) אינו תומך בכך.
ליבות, יחידות ביצוע, ALU
לפני זמן רב, ביקום רחוק, רחוק, GPUs השתמשו בשני סוגים שונים של הצללות. הצללים של קודקוד האחראים לביצוע טרנספורמציות ברשימת נקודות (קודקודים) מעולם התלת מימד לעולם הדו מימד של מסך שטוח; ומצללות פיקסלים, שחישבו את צבע הפיקסל על בסיס מידע תאורה ומרקם. המצללות הללו היו ניתנות לתכנות ובאופן כללי היו יותר מטהרי פיקסל מאשר המצללות של קודקוד.
המצללים נודעים כליבות, ועם כניסתו של דגם ה- Shader Unified, בו Shader יכול היה לפעול כ- Shader Vertex או כ- Shider Pixel, המונח ליבה הפך לפופולארי עוד יותר.
ככל שעיצובים של GPU התקדמו, צורת הליבות הללו החלה להשתנות. בעבר גרעין שיידר בודד הכיל את כל ההיגיון הדרוש, כולל תזמון, ביצוע ושליחת ההוראות הפועלות על המסך (מכיוון שהן ניתנות לתכנות). כדי להגדיל את התפוקה מעצבי ה- GPU החלו להגדיל חלקים מסוימים בעיצוב ה- shader, מה שהפך אותם ל"יותר שמנים "באמצע. זה יכול להכפיל או להכפיל את התפוקה של גרעין מסודר, אך כעת השאלה הופכת להיות אם יש ליבה אחת עם ארבע יחידות ביצוע או ארבע ליבות.
ב- PowerVR GPUs, הסיביות שעושות את המתמטיקה בפועל נקראות Aritmetic Logic Unit (ALUs). הם מגיעים בטעמים של 16 ביט ו- 32bit והם מקובצים באשכולות.
ל- PowerVR GX6650 יש שישה אשכולות הכוללים ליבות ALU של 192 32 ביט (FP32), האם יש לקרוא לזה GPU של 192 ליבות? אולי תוכנית השמות של אימג'ינציה היא הגישה הטובה ביותר אחרי הכל!
נוף ה- GPU משתנה
ל- GPU היו פעם עבודה אחת ומשרה אחת בלבד, גרפיקה תלת-ממדית, אך הפעמים בהן הם משתנים. GPUs מטפלים כיום בכל מיני משימות מקבילות ביותר בתחום המחשוב המדעי והלמידה במכונה. רוב זה עדיין קורה במחשבי-על או במכונות הבנויות עם כרטיסים גרפיים מתקדמים מרובים. עם זאת, הוא מתחיל לטפטף אל מכשירי GPU ניידים. סמארטפוני דגל מודרניים יכולים להריץ דגמי הסקת רשת עצבית, לדברים כמו זיהוי אובייקטים באפליקציית המצלמה. אנדרואיד עצמה כוללת כעת ממשק API עצבי שיכול להשתמש ב- GPU, אם הנהגים הנכונים זמינים.
GPUs PowerVR הם חלק מהנוף המשתנה הללו ותואמים ל- OpenCL ולרשת העצבים HAL של אנדרואיד. אם אין די בהפעלת רשת עצבית ב- GPU, ל- Imagination יש גם מאיץ רשת עצבי התומך ברשת העצבית של אנדרואיד HAL, Caffe ו- TensorFlow.
ואז יש Raytracing.
ואז יש מעקב אחר רדיו. Nvidia עלתה לאחרונה לכותרות עם מכשירי ה- GPU השולחניים שלה המסוגלים לבצע מעקב בזמן אמת בזמן אמת. כמרענן, רנטגן הוא טכניקה ה"מתחקה "אחר מסלול קרני האור בסביבת תלת מימד. זה נועד לחקות מקרוב את הפיזיקה של האור בפועל. התוצאה היא תאורה, צללים, השתקפות ושבירה ריאליסטיים ביותר.
דמיון היה מוביל בתחום המעקב אחר חומרה על בסיס חומרה מזה שנים ואף שהוא עדיין לא נמצא במעבדי המובייל של החברה, הוא בהחלט צובר קרקע בשולחן העבודה. הדמיון אינו מוכר כרגע כרטיסי מסך עם מחשבים שולחניים, אך הוא ייצר חומרה ניידת להוכחת רעיון, כולל PowerVR GR6500.
אתה אולי תוהה כיצד חברה שלא מוכרת חומרה בפועל למעקב אחר רדיו יכולה להיות "מובילה בתחום מעקב אחר חומרה". התשובה היא קניין רוחני. הדמיון אינו מייצר שבבים, כל טכנולוגיית ה- GPU שלה מורשית על ידי יצרני השבבים, כמו MediaTek, ומשולבת במעבדים ניידים יחד עם מעבד וחלקים אחרים.
הדבר נכון ככל הנראה לגבי טכניקות החומרה והטכנולוגיה שלה. הדמיון לא פרסם מודעות פומביות לגבי מי שמרשה את הטכנולוגיה שלו בתחום הפסיכה, אך אנו יכולים לשער!
שוק ה- GPU הנייד זורם. חוזים זוכים וחוזים אבודים. יצרני המעבדים הסלולריים מחפשים תמיד יתרון על פני התחרות שלהם מבחינת ביצועים, יעילות כוח, עלות ותכונות. בעוד שלדמיון ולאפל יש קשרים שונים כיום, יצרני שבבים אחרים זקוקים לחלקי GPU, כולל MediaTek. מעבר ל- MediaTek יש אפשרויות אחרות, לא רק במובייל, אלא גם בשווקים אחרים כמו רכב, בידור ביתי ורפואי.
האם סמסונג אי פעם תתרחק מספקית ה- GPU הנוכחית שלה? מה עם Huawei? האם עדיין יש מקום ל- PowerVR לצד מעבדי הטאבלט של אינטל? מה עם ה- Pinecone של יוניסוק או של Xiaomi, או אפילו האיטציה הבאה ארוכת השמועות של מעבד ה- NUCLUN של LG?
לעטוף
GPUs PowerVR הם אפשרות ה- GPU האלטרנטיבית של מערכת האקולוגית של אנדרואיד לאחר ההצעות של קוואלקום וזרוע. טרם ראינו GPU נייד מבוסס-פוריאן בשבב בפועל וזה יהיה מעניין לראות אחד כזה. עם כניסתם של למידת מכונות סלולריות וההבטחות לטכנולוגיית מעקב אחר רדיו במעבדים ניידים, היינו חכמים לפקוח עין על הדמיון, מכיוון שכולנו נופתע לראות היכן מופיעים GPUs PowerVR הבאים!
