Что нового в графическом процессоре ARM Mali-G72

Наряду с недавним представлением своей новейшей технологии ЦП, ARM также анонсировала свой графический процессор следующего поколения, который мы, вероятно, увидим в будущем для смартфонов – Mali-G72. Как следует из названия, это преемник нынешнего высококлассного дизайна ARM Mali-G71 и основан на той же архитектуре Bifrost.

Углубляясь в цифры, Mali-G72 обещает повышение энергоэффективности на 25 процентов и снижение плотности производительности на 20 процентов при использовании того же узла обработки, что и конструкция G71. Что касается производительности, разработчики SoC могли сразу же направить эту 25-процентную экономию энергии на дополнительную производительность, не выходя за рамки предыдущих бюджетов мощности. Другие показатели варьируются в зависимости от варианта использования, поскольку ARM утверждает, что Mali-G72 видит 17-процентное улучшение GEMM, а другие улучшения, такие как изменения в плиточном устройстве и новые инструкции, могут дать дополнительный импульс в определенных ситуациях.

Объединив вместе увеличение потенциального количества ядер, реализацию на более эффективном узле обработки и различные улучшения микроархитектуры, ARM предполагает, что будущие устройства Mali-G72 могут увидеть улучшение графики до 40 процентов по сравнению с типичными устройствами 2017 года. Хотя фактические реализации, вероятно, будут отличаться от этого значения.

В отличие от новейших процессорных ядер ARM, Mali-G72 представляет собой скорее инкрементную доработку, чем серьезный сдвиг в способе, которым ARM предлагает свои графические технологии. В GPU были внесены сотни небольших микроархитектурных улучшений, которые внесли некоторые заметные улучшения в дизайн. Во-первых, увеличен размер памяти буфера тайлов, что в некоторых случаях может повысить производительность до 40%. ARM также перебалансировала конвейер выполнения, чтобы лучше соответствовать вариантам использования, которые использовали многие приложения, включая оптимизацию для инструкций FMA и ADD.

В Mali-G72 были внесены сотни небольших микроархитектурных улучшений в Bifrost, которые в сумме привели к заметным улучшениям производительности, энергии и площади по сравнению с G71.

Mali-G72 также увеличил размер кеша L1 и удвоил пропускную способность для сложных операций. Например, обычная операция вычисления квадратного корня была оптимизирована так, что теперь она выполняется всего за один цикл. ARM также добавила несколько новых внутренних инструкций графического процессора, чтобы устранить некоторые из наиболее распространенных узких мест, обнаруженных компанией, и это будет устранено с помощью обновленного набора драйверов для G72.

Возвращаясь к настройкам тайлового буфера, это важное изменение в графическом процессоре, которое определенно заслуживает дополнительного объяснения. В Mali-G72 ARM увеличила размер буферной памяти тайлов, что позволило сэкономить память внутри отдельных ядер. Это изменение, наряду с другими оптимизациями отдельных ядер, позволило ARM уменьшить размер ядер Mali-G72 на том же технологическом узле по сравнению с G71. Таким образом, для небольшого увеличения занимаемой площади буфера плитки разработчики SoC теперь могут втиснуть больше отдельных ядер в одну и ту же область кристалла с G72.

Это означает, что производители смогут повысить производительность при той же стоимости кремния, увеличив количество ядер, или сократить предыдущие чипы с большим количеством ядер до более дешевых устройств за счет экономии на кремниевых затратах. В G71 последнего поколения ARM ориентировалась на 16-20 ядер как на оптимальную площадь для обеспечения высокой производительности и энергоэффективности, но теперь полагает, что это приблизится к максимальному количеству ядер 32 ядер, поддерживаемому Bifrost. Чтобы уточнить, как Mali-G71, так и G72 поддерживают до 32 ядер, но с увеличением количества ядер отдача с точки зрения производительности, энергоэффективности и стоимости уменьшается. Mali-G72 был разработан частично для того, чтобы поднять эту планку, чтобы позволить производителям увеличить дополнительную производительность без ущерба для энергии или стоимости.

Дополнен дисплеем Mali-Cetus

Ранее в этом месяце ARM также анонсировала свою новую архитектуру дисплея Cetus, которую можно использовать в паре с ARM Mali или графическими процессорами других производителей для разгрузки общих задач отображения. Хотя Cetus не является обязательным дополнением к графическим процессорам ARM Mali, он предлагает разработчикам ряд полезных дополнительных функций и даже улучшения производительности, о которых стоит упомянуть в этом контексте.

Во-первых, Cetus – это первое решение ARM для отображения HDR, обеспечивающее поддержку новейших технологий мобильных дисплеев. Эта технология обеспечивает 12-битную внутреннюю точность и будет поддерживать открытые стандарты с высоким динамическим диапазоном, такие как HDR10, с поддержкой некоторых проприетарных форматов, которые также потенциально будут в разработке. Cetus также может быть легко интегрирован с технологией ARM Assertive Display, которая регулирует яркость и цвета дисплея в зависимости от условий освещения, чтобы максимально использовать HDR-контент даже при просмотре в менее чем идеальных условиях. Поддержка HDR прекрасно сочетается с оптимизацией Cetus для дисплеев 4Kx2Kp90 / 120 Гц, спецификация, которая, вероятно, станет более распространенной для удовлетворения требований приложений виртуальной реальности.

В сочетании с Mali-G72 или любым другим графическим процессором Cetus может предложить высокопроизводительный контент 2K и 4K с поддержкой HDR в мобильном форм-факторе с низким энергопотреблением.

Говоря об оптимизации 4K, Cetus может обрабатывать изображения 4K с низким энергопотреблением благодаря использованию параллельной обработки. Изображение 4K делится на две половины, причем левая и правая стороны проходят свой собственный параллельный проход через блоки обработки слоев, композиции и вывода изображения. При параллельном выполнении двух рабочих нагрузок тактовая частота DPU и, следовательно, мощность могут оставаться в жестких пределах пакета мобильной обработки.

Что касается производительности, то использование выделенного DPU может разгрузить GPU от некоторых задач, таких как создание нескольких дисплеев. Cetus также может использовать собственный формат сжатия изображений ARM Frame Buffer Compression (AFBC) без потерь, который может уменьшить использование памяти в графическом конвейере. Другими словами, использование Cetus в сочетании с графическим процессором Mali может повысить производительность за счет использования этого метода сжатия в нескольких компонентах без необходимости преобразования на полпути по цепочке. Это особенно полезно, поскольку ресурсы дисплея могут потреблять до 60 процентов пропускной способности памяти SoC, а дисплеи с более высоким разрешением требуют все больше и больше системной памяти.

Наконец, Cetus также можно использовать в качестве встроенного контроллера для взаимодействия с панелями с переменной частотой обновления. Эта технология уже несколько лет доступна в больших телевизорах и панелях мониторов и направлена ​​на устранение проблем с разрывом экрана и на мобильных устройствах. Технология оставляет по крайней мере один кадр впереди панели, чтобы сгладить любые провалы в частоте кадров, а также может быть напрямую связана с частотой кадров графического процессора, чтобы уменьшить появление замедления и размытия во время игры.

Заворачивать

Таким образом, Mali-G72 является усовершенствованной архитектурой ARM Bifrost, которая дебютировала с прошлогодним Mali-G71. Графический процессор содержит сотни небольших настроек, которые в совокупности приводят к заметным улучшениям производительности, но, возможно, самое главное, дизайн теперь меньше и более энергоэффективен, чем раньше. Это дает разработчикам SoC возможность увеличить количество ядер графического процессора, не неся дополнительных затрат на кремний или ограниченный бюджет мощности мобильных устройств. Таким образом, мы почти наверняка увидим более мощные графические процессоры в SoC следующего года.

Как и новые процессоры Cortex-A DynamIQ и ARM, мы, скорее всего, не увидим Mali-G72 на устройствах до начала 2018 года.

Источник записи: https://www.androidauthority.com