助力AI和沉浸式显示推动移动设备演进,Arm在GPU领域不断自我颠覆

2018-03-07 16:52:48 来源:EEFOCUS
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智能设备已经是人们生活的必须品,尤其是智能手机,在我们的生活正发挥着不可替代的作用,支付、交通、通信等各种需求几乎都与智能手机绑定。从技术层面来讲,Arm是移动设备领域绝对的用户收割机,正如在今年的Arm全球技术发布会上,Arm资深市场营销总监Ian Smythe所说的那样,“世界上绝大部分的智能手机都装载了Cortex-A的处理器。同时,Arm拥有一个多媒体方面的品牌Mali,而全球GPU出货量最大的品牌也是Mali。据统计,去年Arm全球的合作伙伴基于Mali的片上系统(SoC)总计出货达到12亿片。”

 

随着技术的演进,智能手机的功能越来越全,用户体验越来越好,未来会有哪些功能会让智能手机为用户带来更炫的体验?用户肯定会想到人工智能。 人工智能在2017年可谓引起了一阵强大的风暴,人们预期其以后几乎无所不能,针对人工智能的AI芯片厂商更是风起云涌,受到资本的热捧。Ian Smythe认为,“在消费领域,机器学习在移动市场的应用其实在引领机器学习的整体应用趋势,在搜索、翻译领域起到加速的作用。”Arm委托 IDC针对人工智能应用作了一场调查,结果显示,“目前市场上90%具有人工智能功能的设备,其实都是基于Arm设计的。”除了人工智能,Ian Smythe表示,“随着图形显示越来越复杂,智能手机和电视都需要支持更加复杂的显示内容,比如4K高清,因此沉浸式显示将会是下一代的智能手机演进的推动力。”

 

Arm的Mali系列处理器就是为各种UI和复杂内容显示推出的,目前在市场上针对高中低端应用推出了一系列产品,并得到了广泛的应用。

 

 

现在,为了提供满足新一代体验需求的创新解决方案,Arm推出包含全新的视频、显示和图像处理器的Mali多媒体套件。新的IP套件可与现有基于DynamIQ的CPU和其他Arm IP无缝集成,从而全面实现Arm新一代针对主流移动设备和数字电视(DTV)的解决方案。

 

Mali-G52 GPU:让主流设备实现高级功能

 

 

从参数对比可以看出,Mali-G52 GPU比Mali-G51 GPU性能密度提高30%:Mali-G52采用更宽的执行引擎,相比前代产品的4线程,Mali-G52最多可提供8线程,可在相同芯片面积上,提供更高的图形性能;能效提高15%,可降低设备的功耗和散热,并支持更长的游戏时间,甚至可支持AR等高耗电技术;机器学习性能为上一代产品的3.6倍,确保所有级别的设备都可支持下一代机器学习应用。

 

 

为了更好地支持机器学习,Arm增加了一些指令,这些指令是英特尔所支持的。如图所示,让G51和G52相比较,无论是在ImageNet classifiers,还是现代更流行的是Yolo network卷积层的性能上,G52在机器学习性能方面比G51有极大的提升。

 

Mali-G31 GPU:在最小芯片面积上提供卓越的用户体验

 


·第一款基于创新Bifrost架构的超高效GPU (Ultra-Efficient GPU)
·Arm最小的处理器,支持OpenGL ES 3.2和最新一代Vulkan API,开发人员可将其应用于数百万设备上
·较上一代采用Bifrost架构的G51尺寸缩小20%,性能密度提升20%,在减少芯片面积的同时显著提升能效

 

Arm产品营销总监 Anand Patel解释,“Mali-G31是G30系列处理器中的首款GPU。它是把Bifrost的架构引入了入门级的手机以及数字电视的领域,从而能够让它们具备更好的人机界面,也获得了主流设备的性能。同时,支持非常流行的高性能API,如OpenGL ES3.2和Vulkan,让入门级的设备以极低的成本具有高性能的API。而且,G31具有可配置性。在执行引擎方面,用户可以是选择一个或者是两个,显示时钟也可以配置每个是一个像素还是两个像素。”

 

Arm在视频显示领域再推Mali-D51和Mali-V52
关于高性能视频显示我们不得不追溯一下Arm的显示技术,如下图橙色部分所示,Arm的显示技术由三个组件来组成:Mali-D51、Assertive Display5、CoreLink MMU-600。Arm资深产品经理 Vassilis Androutsopoulos介绍,“这个显示解决方案把GPU所负责的图形层和视频负责的视频层两者整合在一起去放到显示上。除此之外,我们Arm的显示解决方案还实现了GPU部分的功能,比如说合成、扩展、旋转以及gamma、dgamma、HDR的功能。”

 


Arm的显示技术


为了更好地去节约功耗,还有实现实时的功能,系统调用的是单一的线程的内存,同时也使用了Arm Frame Buffer的技术。去年11月,Arm发布了Komeda的架构,同时发布了Mali-D71的产品,现在又添加了Mali-D51。对比D71,D51在硅面积上有所缩小,但是在复杂的内容呈现方面的能力是优于D71的。为了实现更好的内存延时,Arm结合了CoreLink MMU-600的技术,同时在所有层都是融合了AFBC1.2的支持,同时还加入了内部的TBUs,这意味着用户做转换的时候,不会对总线带来更长的延时。同时能够很好地把在Android操作系统之上的UI层所生成的SDR和HDR组合在一起,也就是说不管平板显示支持HDR,还是支持SDR,都能够呈现混合的HDR的效果。

 

比如,一个HDR10画面,是和由GPU生成的播放条混合在一起。其中D51负责做格式转化,在图形层是SDR的,在视频层是HDR的。D51把两者进行色彩和Gamma的转化。也就是这些由D51合成、混合之后,发送给Assertive Display5,而Assertive Display5针对最终的平板显示的特点,比如说亮度或者说色调来进行适配。这样对主流的显示器而言,能够保持原始的艺术家在设计时候的HDR的画面感。

 

新推出的D51和V52具有更高的性能,如下:
Mali-D51:Arm旗下最高效的显示处理器
·与上一代相比,整个系统节能30%
·场景复杂度加倍,与Mali-D71一样支持8层图像处理能力
·在无缝、高效内容投射方面,内存访问延迟性能提升50%

 

Mali-V52视频处理器:在主流设备上实现高效的4k60 / 4k120内容
·较上一代产品提升20%的上传质量,提供更清晰、更锐利的视频画质
·硅片面积减少38%,确保在各个级别实现令人惊艳的高品质视觉效果
·使所有主流设备的解码性能提升两倍,实现4K播放

 

 

移动设备智能化程度越来越高,因此对GPU的需求量会越来越大,更多厂商希望在这个领域有新的表现,因此竞争异常激烈。Arm准备了全套的解决方案,让设备厂商有了更丰富的选择。那么,GPU设计厂商要思考一下:从哪些方面入手满足市场不断升级的需求?Ian Smythe 强调,“我们在设计和生产GPU产品的时候,强调的是在尽可能低的功耗的范围之内去交付更高可能的性能。它其实是有针对的市场,比如说对于移动设备像DTV数字电视、机顶盒等等。当然也有一些垂直的市场,比如说对于汽车娱乐的系统,可能也会对功耗有要求,我认为这种低功耗高性能的GPU产品是Arm的优势所在。现在很多芯片系统中,其中很大的一块面积是为GPU所占据的,所以我们在设计GPU的时候非常强调性能密度。”

 

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郭云云
郭云云

与非网北京站编辑,网名:咖啡不解困。混迹在电子社区,混迹在电子产业圈,虽不如工程师懂技术但也算半个电子人,喜欢听别人讲故事,喜欢思考电子圈的是是非非,更喜欢发表自己的“正理邪说”,时刻保持对所见所得的思考。

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