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| 本文作者： 包永剛 | 2023-11-13 17:08 |
知道Imagination的GPU IP在手機里被廣泛應(yīng)用的人很多。
不知道Imagination是做桌面端PC GPU起家的人也不少。
過去幾年間，AI的爆發(fā)，云游戲的發(fā)展，智能汽車的快速迭代，手游的普及，以及光線追蹤技術(shù)的興起，讓GPU無論在手機端、PC端還是云端都展現(xiàn)出了更重要的價值。
在手機GPU IP市場保持領(lǐng)先的Imagination，近期推出了全新的高性能GPU IP系列IMG DXD，性能上比上一代IMG BXT的單核性能提升2.25倍，足以滿足主流游戲玩家和云游戲的需求，并且支持DirectX 11，可以運行主流游戲以及其它基于Windows的應(yīng)用程序和手機游戲。
“芯片設(shè)計的復(fù)雜度正在不斷增長，我們的IP有非常顯著的價值。”Imagination公司市場副總裁 Victoria Rege說，“通過使用IP，客戶可以縮短產(chǎn)品上市的時間、減少總體擁有成本。同時，還可以優(yōu)化功耗、性能及面積大小。”
Imagination全新的IMG DXD更重要的價值在于，相比其它高性能GPU大廠直接提供芯片產(chǎn)品不同，基于IMG DXD GPU IP，芯片設(shè)計公司可以設(shè)計出差異化的高性能GPU芯片，有Imagination豐富的IP產(chǎn)品助力，將開啟GPU多樣化的時代，特別是在中國。
目前，已經(jīng)有獲得IMG DXD授權(quán)的客戶在開發(fā)產(chǎn)品。
從A到D，Imagination重回高性能GPU市場
Imagination從1992年開始就開發(fā)GPU，至今已經(jīng)有30多年的經(jīng)驗。
最早的時候，Imagination是開發(fā)針對桌面端和PC端的GPU，通過PC GPU提供良好的游戲體驗，也在這個過程中寫入了Imagination的DNA里。變化發(fā)生在21世紀(jì)初。
2001年開始，Imagination開始涉足IP領(lǐng)域，此時，Imagination充分發(fā)揮在GPU領(lǐng)域的經(jīng)驗，提供IP解決移動端的問題。從最初的PAD到后來到智能手機，Imagination的芯片出貨量也快速增長，2013年達到10億顆，2017年增至40億顆。
當(dāng)然，在這個過程中Imagination的IP也不再局限于GPU，CPU和AI的IP也被廣泛應(yīng)用到汽車、AI等市場。
“我們最近一次GPU的架構(gòu)變化，是在2019年交付了IMG A系列。”Victoria Rege進一步表示，“2020年發(fā)布的IMG B系列，是我們進一步涉足高端桌面級GPU。最新發(fā)布的IMG D系列，就是Imagination高端桌面級GPU IP的下一個迭代。”
對于經(jīng)驗豐富的Imagination來說，開發(fā)出優(yōu)秀的高性能GPU IP不是難事。IMG D系列的這款I(lǐng)MG DXD就讓人眼前一亮，性能大幅提升。
相比目前在PCIe factor板上推出的圖形處理器IMG BXT，單核性能提升了2.25倍，雙核配置的IMG DXD，更是可以提供5 TFLOPS FP32 和 144 GTexel/s，足以滿足主流游戲玩家對流暢幀速率的需求。
發(fā)展迅猛的云游戲也是IMG DXD的目標(biāo)市場。
“我們要專注解決云游戲市場的幾個需求，包括玩家體驗（速度、延時、效率）、玩家數(shù)量、運營成本。”Imagination公司創(chuàng)新技術(shù)副總裁Kristof Beets介紹。
IMG DXD如何通過強勁的性能和各種特性滿足這些市場的需求？
IMG D系列實現(xiàn)高性能的6大「絕活」
計算核心的架構(gòu)升級是性能提升的源頭，Kristof Beet介紹，IMG DXD 的計算核心增加了兩個額外的USC，還增加了CPU讓性能變得更高，也增加了支持雙速率FP16，加上32kb的本地存儲，優(yōu)化的GPU架構(gòu)的緩存，支持高性能GPU的需求。
同時，為了支持DirectX，在紋理處理方面增加了BCN格式，還對固定的功能模塊進行了優(yōu)化滿足DirectX的要求。
在架構(gòu)中增加關(guān)鍵的先進功能的絕活之外， Imagination實現(xiàn)IMG DXD實現(xiàn)高性能、高效率還有另外5個絕活。
第一個絕活就是片段著色率，這個技術(shù)可以在不影響視覺體驗的情況下減少每幀所需的處理量。
片段著色意味著著色器不是以“像素點”著色，而是以“像素塊”。比如，以2x2或者4
x4的像素塊去著色，可以在不損失視覺效果的前提下，帶來性能的提高，功耗和成本的降低。
第二個絕活就是2D雙速率紋理，可以加快游戲中的后期處理效果。
“傳統(tǒng)的GPU是用一個2D圖像映射到一個3D球上，需要很多計算，比如視覺調(diào)整、透視計算等，帶來成本的大幅增加。”Kristof Beets說，“通過2D雙速率紋理技術(shù)，整個處理的過程更為直觀，在視覺圖像的后處理場景，可以把吞吐量提升一倍。”
第三個絕活是基于 RISC-V 的現(xiàn)代固件處理器，可將 GPU 管理性能提高 40%。
固件處理器是用來處理軟硬件界面，對于GPU的效率和時延非常重要。
雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))了解到，以前Imagination的GPU管理是一個專有架構(gòu)，切換到RISC-V之后，可以用標(biāo)準(zhǔn)化的流程和編譯器，讓Imagination的GPU IP進入了一個時代，也能夠支持更高性能的實現(xiàn)。
第四個絕活叫做流水線數(shù)據(jù)主控。
在傳統(tǒng)的GPU上，比如IMG BXT中，是設(shè)置一個渲染，然后在Workload之間進行處理，會導(dǎo)致每個Workload之間的空閑時間。IMG DXD改變這種方式，可以在前一個Workload沒有結(jié)束的時候，就可以設(shè)置下一個Workload直接開始，避免了中間的浪費。
第五個絕活是支持ASTC HDR，可以在使用高質(zhì)量紋理時最大限度地減少帶寬，這也是支持DirectX的一部份。
在一系列的技術(shù)絕活加持下，IMG DXD的單核解決方案DXD-72-2304，對比 BXT-32-1024雙核解決方案，性能實現(xiàn)了全面的提升，比如在ALU和紋理處理方面有12%的提升，差距最大的Workload1和Workload2，針對的就是高端桌面游戲的場景。
IMG DXD-72-2304雙核配置是一個更受歡迎的配置，可以達到144GTexel/s的填充率，1GHz的頻率，F(xiàn)P32的性能是4.6TFLOPS，F(xiàn)T16翻一倍達到9.2TFLOPS，INT8的AI性能可以再翻一倍達到18TFLOPS。
當(dāng)然，為了滿足云游戲客戶對于多用戶、可擴展的需求，IMG-DXD的多核技術(shù)完全可以勝任，Imagination的HyperLane虛擬化技術(shù)，支持一個核分成八個硬件的不同域，每一個域都可以完成獨立的Workload。
從邏輯上說，IMG- DXD最多可以做到4核，能把四個核融合在一起去做大體量的實體的Workload。當(dāng)然，也可以根據(jù)客戶的需要，通過像Chiplet的技術(shù)進一步擴展核的數(shù)量。
例如，IMG DXD 4核方案完全可以做到32個虛擬域、完全獨立的運行不同用戶的游戲。
“因為我們是在硬件層面做分割，所以帶來的性能的降低相比基本可以忽略不計。”Kristof Beets強調(diào)。
Imagination公司應(yīng)用工程總監(jiān)艾克補充到，“四個核實現(xiàn)32路的虛擬域之后，可以把用戶的數(shù)據(jù)也進行分離，每個用戶之間數(shù)據(jù)也可以做保護、隔離，這樣可以做到節(jié)省功耗、靈活度比較高的云游戲的方案。”
桌面GPU開啟多樣化的時代，中國是重點
有了Imagination提供的高性能GPU IP，芯片設(shè)計公司就更容易基于IMG DXD設(shè)計出差異化的桌面GPU。
高性能的IP之外，客戶會關(guān)心生態(tài)問題，支持DirectX就意味著有強大的生態(tài)。
“DirectX11是非常關(guān)鍵的API，大部分主流的游戲都支持DirectX11的。要支持DirectX11.0就包括所有的細(xì)節(jié)，這是微軟所規(guī)定的所有的特性，不是可選的特性，也不是一個用軟件模擬的特性。我們希望后續(xù)的版本能支持DirectX12.0。”Kristof Beets進一步表示，“除此之外，我們的硬件還支持OpenGL4.7，以及Vulkan API。”
提供生態(tài)的支持對開發(fā)者至關(guān)重要，這是GPU能夠真正實現(xiàn)多樣化的關(guān)鍵。
所以Imagination還會有一系列生態(tài)系統(tǒng)的支持，包括DDK發(fā)布，及時支持新OS版本和新API等。Imagination也已經(jīng)和很多中國廠商合作，包括：米哈游、騰訊旗下的光子工作室群、完美世界等，支持各種游戲引擎。
“無論是對于高性能層級的需求，還是低成本層級的需求，客戶都可以基于我們的虛擬化技術(shù)和多核的這種技術(shù)實現(xiàn)。”Kristof Beets提到了Imagination能夠滿足客戶差異化需求的另一個關(guān)鍵。
“除了提供IP，我們也可以對架構(gòu)和結(jié)構(gòu)做一些專利授權(quán)。有了這些授權(quán)，合作伙伴就可以完全對云游戲的需求量身定制芯片。”Kristof Beets強調(diào)，“降低延時并不只是要在GPU上去努力，它是一個整體性的問題，我們基于IP的這種服務(wù)的方式，能夠提供靈活度，也能降低客戶成本，并縮短可以產(chǎn)品上市的時間。”
還有一個關(guān)鍵特性，IMG DXD 適用于所有流行的 CPU 架構(gòu)，包括 RISC-V，也支持Linux、Android和Windows以及UOS和Kylin OS等新興操作系統(tǒng)。
中國正是會出現(xiàn)各種差異化GPU的重要市場。
“2015年開始，Imagination加大了對于中國市場的重視程度，回顧過去三四年，中國市場的增長非常快，體現(xiàn)在我們在中國的客戶的增長，以及我們在中國的員工投入等各方面的增長。”Imagination公司副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理劉國軍說，“作為IP提供商，我們也非常重視重視在中國的生態(tài)建設(shè)，我們與各方面的生態(tài)伙伴進行合作，包括客戶、以及中間的方案開發(fā)商、軟件開發(fā)商等。”
劉國軍對于市場的前景也充滿信心，“現(xiàn)在處于半導(dǎo)體行業(yè)周期性的谷底，市場的回暖與應(yīng)用相關(guān)，我們認(rèn)為AI的落地和汽車，與算力和GPU都相關(guān)，我們對未來充滿信心。”
高性能、高靈活性的GPU IP，是Imagination給桌面差異化GPU以及云游戲時代準(zhǔn)備的基石，只有在如此強大的基石之上，才能迎來GPU差異化創(chuàng)新以及蓬勃發(fā)展的云游戲時代。雷峰網(wǎng)
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