Imagination新GPU击败苹果高通和Arm

Imagination推出了新的移动GPU，这将给移动GPU领域带来一些可喜的竞争。高通骁龙处理器中的Adreno GPU以及三星Exynos处理器和华为麒麟处理器中Arm的Mali GPU都吸引了不少关注。但是，正如我之前所写的，这两家不是唯一的移动GPU制造商。

目前在联发科、优尼科、Allwinner、瑞芯微的处理器中都可以找到Imagination的PowerVR GPU。我说“目前”是因为该联盟在移动处理器领域非常活跃。在苹果A9处理器发布之前(包括发布)，Imagination是苹果唯一的GPU技术供应商。那笔交易失败了，导致Imagination重组并寻找新的合作伙伴。联发科是其合作伙伴之一，但这种关系并不排斥。比如联发科新出的Dimensity 1000 5G SoC，用的就是Arm的Mali GPU。

虽然Imagination的管理团队一直在寻找新的市场和新的合作伙伴，但似乎其工程师才刚刚开始下一步，即开发下一代GPU。新的IMG A系列GPU可能会成为真正的竞争对手——不仅是在智能手机领域，还包括其他移动设备(如Chromebook)。

对于GPU来说，有三个关键指标：性能、功耗和计算能力。换句话说，3D游戏的运行速度会有多快？它将使用多少电池？能否用于机器学习等其他任务？按照想象，A系列在时钟频率不变，制造工艺不变的情况下，有了很大的提升。与目前交付的PowerVR设备相比，其性能提升2.5倍，机器学习速度提升8倍，功耗降低60%。这些数字令人印象深刻！美中不足的是，这种特定的比较是与现实世界中出售的设备进行的，而不是与想象力的所有现有GPU设计进行的。然而，这些成果不容忽视。

GPU设计者需要为他们的客户(即芯片制造商)提供极大的灵活性。这意味着相同的基本GPU设计可以根据市场以不同的方式进行配置。例如，想象力提供高端IMG AXT 64-2048。提供2.0 TFLOPS，64 G像素，8 TOPS的AI性能。这将是Chromebook的理想GPU，甚至是服务器中的集成GPU。

可能的配置组合继续从IMG AXT 48-1536的高端移动设备(1.5万亿次浮点运算，48克像素和6顶)到IMG AXM 8-256的中档移动设备。甚至在入门级电视和低端智能手机中也有IMG AX 2-16(2 PPC，16 GFLOPS和2 Gpixels)和IMG AX 1-16(1 PPC，16 GFLOPS和1 Gpixels)的变化。Imagination声称后者是同级中支持Vulkan最快的GPU。

与之前的PowerVR GPU一样，新的A系列使用了基于图块的延迟渲染技术，这意味着它只绘制屏幕上可见的内容。为了帮助提供连续的性能，IMG A系列集成了主动DVFS(动态电压和频率缩放)和截止时间调度算法，这意味着如果GPU的某些部分没有被充分利用或需要进行处理，它们将立即减速甚至休眠，以确保最佳的电源效率。

设计

A系列的内部设计与之前的PowerVR GPU完全不同。GPU的核心是一个快速高效的乘法和加法单元，用于执行融合乘法和加法(FMA)运算。这些单元一步完成一个乘法，然后一个加法。之前的PowerVR GPU在一个叫做ALU(算术逻辑单元)的逻辑组件中使用了32种FMA单元。新的A系列将ALU扩展到128次运算。每个时钟周期有256次32位浮点乘加操作(256次是因为它将两个FP32数相乘)。

作为这种新设计的结果，ALU流水线得到了简化，线程级并行性得到了提高。前一种设计更依赖指令级并行，后一种设计需要更复杂的ALU和更复杂的编译器。

Img系列采用了Imagination的HyperLane技术。有了它，每个硬件控制通道都可以实现内存隔离，也就是不同的任务可以同时提交给GPU，从而实现安全的GPU多任务处理。GPU可以按照原有的功耗动态划分(比如一个任务四分之一，另一个任务四分之三)，也可以按照每个任务设定的性能水平动态划分。对于汽车应用，这意味着与数字仪表板相比，信息娱乐单元的优先级最低。这不仅适用于传统的图形处理，也适用于运行在GPU上的机器学习任务。

为了处理GPU的并发方面，A系列包括一个基于未指定架构的内置微处理器。过去，Imagination使用基于MIPS的微处理器来完成这项任务。然而，苹果事件后，MIPS被抢购一空。我们确实知道的一件事是，在过去的12个月里，Imagination与各种RISC-V芯片制造商的关系非常融洽。我让你自己得出结论。

在GPU内部传输数据会消耗能量。传输的数据越少，g

PU的效率就越高。大多数GPU使用某种形式的内部压缩，因为对于大量数据流，压缩数据然后发送而不是原始发送实际上是更省电的。IMG A系列GPU始终使用PVRIC4.1无损或视觉无损图像压缩来减少带宽。新的压缩技术在大多数情况下是无损的，在例外情况下是视觉上无损的。从好的方面来说，无论数据如何，都可以保证50%的压缩率。

我们什么时候可以期望这些产品上市?

公告很不错，但是何时我们会看到带有IMG A系列GPU的片上系统?答案是早不宜迟。IMG A系列已经在多个市场获得许可，第一批SoC有望在2020年发布。Imagination还将在2020年发布其下一个GPU，即A系列的后继产品，该系列被巧妙地命名为B系列。与Series-A相比，它将提供30%的性能提升，并且应该附带硬件光线跟踪功能!

新型功能强大的GPU可能会在移动处理器市场中真正实现整合。