ARM Mali-G71 詳細解讀

Mali-G71圖形處理器(GPU)是Mali 高性能GPU家族最新推出的頂級產(chǎn)品。Mali-G71基于全新Bifrost架構，代表了高端移動(dòng)圖像處理性能的最高水平，進(jìn)一步奠定了Mali在競爭激烈GPU市場(chǎng)的主導地位。

Mali-G71研發(fā)期間充分參考了包括虛擬現實(shí)(VR)、增強現實(shí)(AR)、以及3D游戲在內等高端移動(dòng)應用核心需求，這些應用場(chǎng)景將繼續快速發(fā)展;同時(shí)，包括Vulkan及OpenCL 2.0在內的現代API也是研發(fā)要點(diǎn)。“貪吃蛇”的時(shí)代早已成為歷史，移動(dòng)游戲行業(yè)的飛速發(fā)展令人目不暇接，即便是高端設備也越來(lái)越無(wú)法滿(mǎn)足下一代移動(dòng)游戲的要求。針對這一問(wèn)題，Mali-G71著(zhù)眼于下一代移動(dòng)圖像處理技術(shù)，讓搭載Mali-G71的設備更強勁、更高效、更出色。使用Mali-G71 GPU的設備，其圖像處理性能甚至可與中端筆記本相媲美。

關(guān)于Bifrost架構

Mali的全新Bifrost架構標志著(zhù)GPU領(lǐng)域的飛躍以及移動(dòng)圖像處理技術(shù)的未來(lái)。Bifrost架構設計蘊含大量創(chuàng )新和優(yōu)化，下面將對此做簡(jiǎn)要說(shuō)明。

指令組著(zhù)色器(Claused Shader)將指令集分組到預先設置好的程序塊，使指令組可以自動(dòng)執行且不會(huì )中斷?；诖?，我們可以確保所有外部依賴(lài)在子句執行前便已就緒;通過(guò)設計執行單元，臨時(shí)結果也無(wú)需訪(fǎng)問(wèn)寄存器組。這便緩解了對寄存器文件的壓力，顯著(zhù)降低功耗;通過(guò)簡(jiǎn)化執行單元的控制邏輯，GPU的面積也得以縮小。

指令組著(zhù)色器顯著(zhù)降低功耗

Bifrost架構的另一創(chuàng )新在于其采用基于Quad的矢量化技術(shù)。Midgard GPU采用單指令多數據結構(SIMD )矢量化技術(shù)，管道階段一次只執行單一線(xiàn)程;且非常依賴(lài)著(zhù)色器代碼執行向量指令。Quad矢量化技術(shù)最高支持四線(xiàn)程同步執行，共享控制邏輯，降低執行單元的填充難度，使用率將近100%，深度匹配開(kāi)發(fā)人員編寫(xiě)著(zhù)色器代碼的最新方法。

高可拓展性

前代高性能移動(dòng)GPU只支持1到16核擴展。為了滿(mǎn)足移動(dòng)設備不斷提高的性能需求，全新Mali-G71支持1到32核拓展。利用Mali-G71的高可擴展性，無(wú)論DTV設備、高性能智能手機，還是最新的VR設備;無(wú)論是移動(dòng)版本還是單機版本，均可實(shí)現強勁的圖像處理性能。Mali-G71的可拓展性及 40% 的面積效率提升，助力合作伙伴更能隨心所欲地按照目標要求開(kāi)發(fā)系統，在功耗、效率和成本間實(shí)現平衡，更精準地實(shí)現產(chǎn)品在目標市場(chǎng)的定位。

適用于高端游戲

移動(dòng)游戲正迅速成為世界各地游戲玩家的首選游戲平臺。2017年，移動(dòng)游戲市場(chǎng)規模超過(guò)400億美元，較2016年增加100億美元。移動(dòng)設備性能的不斷提高，為移動(dòng)游戲市場(chǎng)的持續增長(cháng)奠定了基礎;隨著(zhù)復雜性逐年上升，移動(dòng)游戲市場(chǎng)的增長(cháng)也面臨挑戰。數年前發(fā)布的游戲演示程序，其頂點(diǎn)數量只有現在的一半，因此對功耗和效率的要求更高。如果應用程序繼續以這一速率發(fā)展，32核可拓展性將成為高端移動(dòng)設備的標準配置。此外，Mali-G71 在相似條件下的能效比Mali-T880高出20%，受散熱限制的高端設備也可以擁有更持久的性能。

支持Vulkan和OpenCL2.0

我們必須充分關(guān)注API的發(fā)展，畢竟，API定義了開(kāi)發(fā)人員與底層硬件的交互方式。作為一家GPU和CPU技術(shù)公司，我們需要不斷滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)人員的需求，才能保證終端用戶(hù)獲得最佳設備體驗。近年來(lái)，發(fā)展的一大趨勢就是允許開(kāi)發(fā)人員以低級別權限訪(fǎng)問(wèn)硬件;因此，Khronos公司應勢推出全新 Vulkan 1.0 API。類(lèi)似地，OpenCL2.0提升了異構計算對開(kāi)發(fā)人員的友好度;將來(lái)，隨著(zhù)OpenCL2.0設備投放市場(chǎng)，更為典型的使用案例將會(huì )逐漸涌現。得益于完整硬件一致性，Mali-G71不僅支持Vulkan 1.0和OpenCL 2.0 Full Profile，還支持細紋理緩沖及共享虛擬內存;同時(shí)，還可降低軟件開(kāi)發(fā)難度，優(yōu)化終端用戶(hù)體驗。

轉為虛擬現實(shí)(VR)量身打造

虛擬現實(shí)是圖像處理領(lǐng)域的熱門(mén)話(huà)題，包括虛擬現實(shí)如何實(shí)現，需要什么條件，如何為用戶(hù)提供最佳的VR體驗等三個(gè)方面。Mali-G71 GPU正是基于這類(lèi)需求量身打造。VR技術(shù)全面的性能需求，意味著(zhù)高端設備的GPU技術(shù)必須具有更高能效。另外，攝像頭和屏幕等手機組件也正以前所未有的速度發(fā)展，并且設備的受熱性能也面臨嚴峻挑戰。因此，GPU必須全力降低能耗。

Mali GPU系列產(chǎn)品支持多項先進(jìn)VR優(yōu)化功能，營(yíng)造最佳移動(dòng)VR體驗。利用前置緩沖技術(shù)，無(wú)需離屏緩沖區便可直接向前置緩存區提交數據，節約時(shí)間，降低延遲;Mali同時(shí)支持API“多視角”拓展，應用程序每次可向驅動(dòng)提交單幀繪畫(huà)指令，驅動(dòng)可為每只眼睛分配具體任務(wù)，顯著(zhù)降低應用和驅動(dòng)CPU的處理時(shí)間。針對基于Midgard和Bifrost的Mali GPU，我們進(jìn)一步優(yōu)化了頂點(diǎn)處理技術(shù)，單次頂點(diǎn)處理，雙眼共享結果。除上述特色外，還有多項其他特色，使Mali-G71成為未來(lái)移動(dòng)VR的首選。

強大的內容保護

如今，我們使用手機的頻率越來(lái)越高;對許多人來(lái)講，臺式機或筆記本已經(jīng)不是必需品，因為手機即可處理所有事情，比如下載、瀏覽內容、向其他設備傳輸文件等。近期上市的Mali-DP650顯示處理器可處理4k內容，Mali-G71將內容無(wú)縫、保真地將內容傳輸到電視上。盡管4k還沒(méi)有在手機上普及，但當在其他4k設備上瀏覽內容時(shí)，性能不會(huì )有任何損失。