ARM ประกาศ GPU Mali-G77 ด้วยสถาปัตยกรรม GPU ใหม่“ Valhall” และการปรับปรุงประสิทธิภาพ 1.4x

ARM ได้ประกาศ GPU Mali-G77 พร้อมกับ CPU Cortex-A77 ในงาน TechDay ประจำปี ในขณะที่ Cortex-A77 นั้นมีความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญเหนือรุ่นก่อน Cortex-A76, GPU Mali-G77 นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิง มันเป็น GPU ตัวแรกในกลุ่มผลิตภัณฑ์ Mali ของ ARM ที่จะนำสถาปัตยกรรม GPU ใหม่นับตั้งแต่ Mali-G71 ซึ่งนำสถาปัตยกรรม Bifrost ในปี 2016 Mali-G77 นำสถาปัตยกรรม Valhall มาใหม่

ถึงแม้ว่า CPU IP ของ ARM จะมีการแข่งขันกันอย่างแพร่หลายในประวัติศาสตร์ในสมาร์ทโฟนที่กว้างขึ้น แต่มาลิผู้เล่นตัวจริงของ GPU ได้พยายามแข่งขันกับโซลูชั่นที่ดีที่สุดในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ครั้งแล้วครั้งเล่า GPU ชุด Mali พิสูจน์แล้วว่าด้อยกว่า GPU PowerVR ของ Adreno และ Imagination Technologies ในแง่ของประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน สถาปัตยกรรม Bifrost ประสบความสำเร็จในสถาปัตยกรรม Midgard สลับจากประเภทเวกเตอร์เป็นประเภทสเกลาร์ น่าเสียดายที่มันไม่ได้ส่งผลในการเอาชนะช่องว่างด้านประสิทธิภาพและพลังงานซึ่งดูเหมือนว่าจะใหญ่ขึ้น Mali-G71 และ Mali-G72 ได้รับความทุกข์ทรมานจากการใช้พลังงานที่มากเกินไปและการควบคุมปริมาณซึ่งทำให้พวกเขาด้อยกว่า Adreno GPUs ของ Qualcomm และ GPU ที่ปรับแต่งเองของ Apple (เริ่มต้นด้วย Apple A11)

ประสิทธิภาพของ GPU ที่ไม่ดีได้กลายเป็นปัญหาสำคัญที่ผู้ค้าต่างมองหาโอกาสที่จะได้รับ GPU รุ่นรองลงมาหลังจากรุ่นหนึ่ง Mali-G72MP18 GPU ของ Exynos 9810 ได้รับการปรับปรุงเล็กน้อยจากรุ่นก่อนเช่น กลุ่ม HiSilicon ของ Huawei ต่อสู้กับ Mali GPUs ในระดับที่ใหญ่กว่ามาก HiSilicon Kirin 960 และ Kirin 970 ถูกปล่อยลงโดย GPU ที่กินพลังงานในปริมาณที่สูงผิดปกติในขณะที่ให้ประสิทธิภาพที่ค่อนข้างน้อยจนถึงระดับที่ Huawei ถูกบังคับให้แนะนำกลไกการควบคุมปริมาณผิดปกติซึ่งนำไปสู่การโกงมาตรฐานสำหรับโทรศัพท์ Huawei หลายรุ่น ปีที่แล้ว.

เมื่อปีที่แล้วมาลี -G76 ได้ทำการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญทั้งด้านประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ด้วยการใช้ Mali-G76 รุ่น 10 คอร์ HiSilicon สามารถให้สัญญาว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพ 46% และแม้ว่า บริษัท จะบรรลุตัวเลขประสิทธิภาพได้ แต่ก็ยังไม่สามารถใช้ประสิทธิภาพของ GPU (ทั้งประสิทธิภาพสูงสุดและประสิทธิภาพที่ยั่งยืน) เช่นเดียวกับมงกุฎประสิทธิภาพการใช้พลังงาน Samsung Systems LSI ใช้ GPU รุ่น 12 คอร์ใน Exynos 9820 และจบลงด้วยการลดช่องว่างของ Adreno 640 GPU Qualcomm Snapdragon 855 Adreno GPUs ของ Qualcomm ยังคงเป็นผู้นำในตลาด Android แต่ Apple ก็ทำได้ดีขึ้นเมื่อปีที่แล้วด้วย GPU ที่กำหนดเองของ Apple A12 Apple สามารถเอาชนะ Qualcomm ทั้งในแง่ของยอดและประสิทธิภาพที่ยั่งยืนและ บริษัท ก็จัดแสดงประสิทธิภาพการใช้พลังงานในการแข่งขันเช่นกัน ปัจจุบัน GPU ของ A12 ยังคงเป็นผู้นำขณะที่ Adreno 640 GPU ของ Snapdragon 855 นั้นวางอยู่บนอันดับสองรองจากมาตรฐานส่วนใหญ่

ในการเผชิญกับสภาพแวดล้อมการแข่งขันนี้ ARM จำเป็นต้องก้าวขึ้นไปเพื่อพบกับความท้าทาย

ผลลัพธ์ของสิ่งนี้คือ Mali-G77 และสถาปัตยกรรม Valhall ใหม่ ARM กล่าวว่ามีความหนาแน่นของประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 30%, ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน 30% และปรับปรุง 60% สำหรับการเรียนรู้ของเครื่อง (ML) ARM คาดว่าฐานมาลี -G77 จะส่งมอบประสิทธิภาพกราฟิคที่ดีที่สุดในอุปกรณ์มือถือ 40%

บริษัท คาดว่า Mali-G77 จะนำการเล่นเกมระดับไฮเอนด์มาสู่โทรศัพท์มือถือมากขึ้นและตั้งข้อสังเกตว่าปี 2018 เป็นปีที่รายได้จากการเล่นเกมบนมือถือมาถึงรายได้จากคอนโซลและการเล่นเกมบนพีซีเป็นครั้งแรก

สำหรับ ML นั้น ARM กล่าวว่า Mali-G77 มอบความสามารถให้กับอุปกรณ์ในการดำเนินงาน ML ที่“ ซับซ้อนมากขึ้น” เร็วขึ้นบนอุปกรณ์ที่มีการปรับปรุงความหนาแน่นของประสิทธิภาพ 60% สิ่งนี้ดีกว่าการส่งพวกเขาไปยังคลาวด์เพื่อการประมวลผลซึ่งนำไปสู่ความกังวลด้านความปลอดภัยที่มากขึ้นและประสิทธิภาพที่ลดลงรวมถึงความล่าช้าที่สูงขึ้น

สถาปัตยกรรม Valhall ใหม่เป็นพื้นฐานของ Mali-G77 และมาลี GPU ในอนาคต ARM กล่าวว่าคุณสมบัติต่อไปนี้ของ Valhall ทำให้เป็น "สถาปัตยกรรมใหม่":

  • “ เครื่องยนต์ซูเปอร์คาร์ตัวใหม่ที่เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความหนาแน่นของสมรรถนะ
  • ISA scalar ที่ง่ายขึ้นพร้อมชุดคำสั่งใหม่ที่เป็นมิตรกับคอมไพเลอร์
  • คำแนะนำการตั้งเวลาแบบไดนามิกใหม่
  • ทำใหม่โครงสร้างข้อมูลให้สอดคล้องกับ API ที่ทันสมัยกว่าเช่น Vulkan
  • ในขณะที่มีความก้าวหน้าและคุณสมบัติใหม่ที่แตกต่างกัน แต่กุญแจสำคัญสองประการคือเอ็นจิ้นการประมวลผลและตัวทำแผนที่พื้นผิวใน Mali-G77”

เอ็นจิ้นการประมวลผลที่กว้างของ Mali-G77 ช่วยเพิ่มความหนาแน่นของประสิทธิภาพผ่านการควบคุมการแบ่งใช้เลนจำนวนมากตาม ARM Mali-G76 มีการแปรปรวน 8 กว้างและ 24 FMA เลนต่อแกนกลางในขณะที่ Mali-G77 มีการแปรปรวนกว้าง 16 ครั้ง, 32 เลน (สองกลุ่ม 16 FMA ต่อเครื่องยนต์) และหนึ่งเครื่องยนต์ต่อหนึ่งแกนหลัก ซึ่งส่งผลให้การคำนวณเพิ่มขึ้น 33% ในพื้นที่เดียวกันเมื่อเทียบกับ G76 ตาม บริษัท

ARM ยังระบุด้วยว่าประสิทธิภาพการเล่นเกมที่ปรับปรุงแล้วของ Mali-G77 นั้นเชื่อมโยงกับ mapper พื้นผิวรูปสี่เหลี่ยมซึ่งมีสี่เท็กซัส / รอบที่ดีกว่า 2x ถึง Mali-G76 และ 4x มากกว่า G72 มีการกล่าวกันว่าให้การปรับปรุงทั่วกระดานเกมที่มีความเที่ยงตรงสูงและไม่เป็นทางการ แต่มันจะมีผลกระทบอย่างมากต่อเกมหนัก ๆ ความสามารถในการคำนวณของ G77 เพิ่มขึ้นดังนั้นความสามารถของพื้นผิวจึงจำเป็นต้องเพิ่มขึ้นเพื่อรักษาความสมดุลของเครื่องตาม ARM เป้าหมายสุดท้าย มอบประสิทธิภาพมากขึ้นต่อตารางมิลลิเมตรกว่าก่อน

Mali-G77 ได้รับการปรับให้เหมาะสมกับเครื่องมือประมวลผลแบบกว้าง 16 แบบใหม่และตัวแมปเปอร์สี่เหลี่ยม การปรับให้เหมาะสมนี้รวมถึงการออกแบบ LSC และท่อคุณลักษณะใหม่อีกครั้งโดยมุ่งเน้นไปที่ความหนาแน่นของประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

ARM บอกว่ามันมี "โฟกัสที่สำคัญ" ในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและส่งเสริมให้มาลี -G77 สามารถทำงานเดียวกันใน 50% ของพลังงานของมาลี -G72 จากสองปีที่ผ่านมา จากข้อมูลของ บริษัท สถาปัตยกรรม Valhall และ Mali-G77 ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในทุกภาระงานซึ่งนำไปสู่การปรับปรุง 1.3 เท่าสำหรับเนื้อหาที่หลากหลายซึ่งหมายความว่าผู้ใช้จะได้รับแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้นบนอุปกรณ์ระดับพรีเมียม

ARM ระบุว่าการตั้งเวลาคำสั่งแบบไดนามิกนั้นได้รับการจัดการในฮาร์ดแวร์เพื่อเปิดใช้งานประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ตัวกำหนดตารางเวลาแบบไดนามิกได้รับการกล่าวเพื่อตัดสินใจว่าจะให้คำแนะนำในการดำเนินการใดซึ่งแปรปรวนจากนั้นงานจะถูกส่งไปยัง ALU แบบขนานอิสระในรูปแบบของซูเปอร์คาร์

ท้ายนี้ ARM ยังตั้งข้อสังเกตว่าสถาปัตยกรรม Valhall ยังคงวิวัฒนาการของการบีบอัด ARM Frame Buffer ผ่าน AFBC 1.3 มันนำคุณสมบัติใหม่บางอย่างที่สามารถอ่านได้ในบล็อกโพสต์ของ ARM

ARM มีคำมั่นสัญญาที่ยิ่งใหญ่สำหรับ Mali-G77 โดยประกาศว่าจะนำการปรับปรุงประสิทธิภาพที่สำคัญใน AR และ ML ที่ซับซ้อนมาใช้และมอบ“ ประสิทธิภาพกราฟิกที่ไม่ยอมแพ้และประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น” หากการเรียกร้องหมดไปในที่สุด จะมุ่งไปข้างหน้าด้วยหรือดีกว่า Adreno GPU ของรุ่นที่กำหนดและตลาด GPU มือถือก็เริ่มมีการแข่งขันมากขึ้น

ที่มา : ARM

Via : AnandTech