這次的產(chǎn)品發(fā)布頗令人意外之處在于，實(shí)際上Imagination于2017年才宣布推出最新的GPU架構(gòu)"Furian"——這個(gè)架構(gòu)的正式版本，即PowerVR Series9XT則是到2018年年底才出現(xiàn)的。在Imagination的常規(guī)操作中，某個(gè)彈性架構(gòu)實(shí)際是可以應(yīng)用多年的。比如Rogue架構(gòu)（最著名的產(chǎn)品就是蘋(píng)果的A系列SoC）沿用了將近7年時(shí)間，F(xiàn)urian才誕生。2Woesmc

所以A-Series的出現(xiàn)，很有Imagination內(nèi)部“革新”的意味，這不僅體現(xiàn)在性能方面相比前代的飆升，以及架構(gòu)層面（A-Series產(chǎn)品的架構(gòu)名稱似乎叫做Albiorix，不過(guò)Imagination并沒(méi)有在會(huì)上提過(guò)）和市面已有GPU競(jìng)品的很大差異，還體現(xiàn)在Imagination PowerVR產(chǎn)品執(zhí)行副總裁Steve Evans表示明年、后年還會(huì)相繼有B-Series、C-Series這樣的新品問(wèn)世，而且預(yù)計(jì)每年性能攀升30%——這在現(xiàn)如今的移動(dòng)GPU行業(yè)并不是小數(shù)字，一年一步進(jìn)也不像Imagination往常的風(fēng)格。2Woesmc

拋開(kāi)私募基金凱橋收購(gòu)Imagination之類(lèi)的問(wèn)題不談，我們期望通過(guò)這篇文章，對(duì)A-Series架構(gòu)層面的部分剖析，來(lái)理解Imagination現(xiàn)如今和過(guò)去究竟發(fā)生了多大的變化，以及嘗試推斷這種變化的原因在哪里。2Woesmc

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A-Series的“性能暴漲”

首先還是簡(jiǎn)單回顧一下這次發(fā)布的新品是什么，以及相比前代和競(jìng)品，外顯的性能與能效差異如何。按照Evans的說(shuō)法，A-Series是耗費(fèi)超過(guò)2年時(shí)間打磨的——這恰在Furian誕生時(shí)間點(diǎn)前后，或許A-Series的內(nèi)部變革計(jì)劃是從那個(gè)時(shí)間就提上日程的。A-Series GPU IP總共三個(gè)系列，分別是AXE、AXM和AXT，簡(jiǎn)單說(shuō)就是低中高端的差別，這和PowerVR過(guò)往產(chǎn)品的定位傳統(tǒng)一致。值得一提的是，其中定位小尺寸、低功耗的AXE系列應(yīng)該是基于前代的Furian架構(gòu)——不過(guò)它同樣應(yīng)用了最新的部分技術(shù)。2Woesmc

Evans表示，A-Series核心代表的是迄今為止最快的GPU核心（fastest GPU cores ever created），無(wú)論是相比前代產(chǎn)品還是市面上既有的其他競(jìng)品，且在PowerVR家族內(nèi)是一次超乎尋常的飛躍（exceptional leap）。其中AXT系列“快了2.5倍”，這個(gè)時(shí)代的性能上升2.5倍仍然是個(gè)驚人的數(shù)字。這里的比較，針對(duì)的應(yīng)該是上一代的PowerVR Series 9，但Evans并沒(méi)有說(shuō)是Series 9中的哪個(gè)系列或哪個(gè)產(chǎn)品。2Woesmc

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從Imagination后續(xù)在技術(shù)對(duì)比中的更多解讀來(lái)看，2.5倍指的的應(yīng)該是相比更早的Rogue架構(gòu)（Series 9既有采用Furian的型號(hào)，也有采用Rogue架構(gòu)的型號(hào)）。在更多的性能對(duì)比數(shù)字方面，Evans還提到了ALU單元數(shù)量增加4倍，AI性能提升8倍，功耗則低了60%——通常功耗的降低數(shù)字是指，在達(dá)到與前代相同性能的同時(shí)，功耗降低了這么多。2Woesmc

在相對(duì)具體的產(chǎn)品層面，Evans總共列出了四款產(chǎn)品，分別是AXT 64-2048，AXT 32-1024，AXM 8-256，AXE 1-16。前面的字母是對(duì)應(yīng)上述產(chǎn)品系列的，后面的數(shù)字實(shí)際也很容易理解。2Woesmc

比如AXT 32-1024，這里的“32”指的是紋理填充率（texture fill rate）達(dá)到32 GigaPixel/s（實(shí)際上這里的Pixel應(yīng)該是指Texel，即每個(gè)時(shí)鐘周期采樣32個(gè)雙線性過(guò)濾texel）；1024則指1.0 TeraFLOPs（也就是每個(gè)時(shí)鐘周期1024次FP32 FLOPs）；另外，相關(guān)的AI性能則是在這個(gè)數(shù)字的基礎(chǔ)上翻4倍，AXT 32-1024的AI性能就是4 TOPs（INT8推理）。2Woesmc

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這樣一來(lái)，其他幾款產(chǎn)品的性能參數(shù)以此類(lèi)推也就大致很清楚了，比如上圖的AXT 64-2048。AXT 64-2048顯然是這個(gè)家族中性能最彪悍的一款，Evans表示，這款產(chǎn)品“為Imagination開(kāi)啟了全新的應(yīng)用市場(chǎng)，包括數(shù)據(jù)中心應(yīng)用”；而AXT 32-1024定位于高性能圖形計(jì)算，“可應(yīng)用于未來(lái)幾年的高端智能手機(jī)中”。2Woesmc

AXM 8-256用Evans的原話說(shuō)是一款中端定位的“sweet spot”GPU，這句話應(yīng)該是指其能效比在A-Series家族中可以達(dá)到最佳，應(yīng)用場(chǎng)景包括了汽車(chē)、數(shù)字電視、機(jī)頂盒、平板等；AXE 1-16是A-Series家族中最小的一款。2Woesmc

如果我們單看這些數(shù)字，實(shí)際就已經(jīng)是不錯(cuò)的成績(jī)了。但沒(méi)有量級(jí)概念的話，還是需要對(duì)比一下競(jìng)品。Evans也在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比了同代競(jìng)品的實(shí)際性能、功耗、面積，也就是PPA。[!--empirenews.page--]2Woesmc

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同代比較知名的競(jìng)品就屬驍龍855的Adreno 640了，另外Evans并沒(méi)有具體說(shuō)對(duì)比的Arm Mali競(jìng)品是哪個(gè)型號(hào)，die shot也看不出來(lái)。不過(guò)PPT上標(biāo)注了MP12，亦即這是個(gè)12核GPU，市面上比較新、而且符合該特征的產(chǎn)品就是Exynos 9820了，其GPU為Mali G76MP12，所以猜測(cè)Evans對(duì)比的這款GPU正是Arm Mali G76。如果將Adreno 640的性能、占地面積視作100%，則“Arm需要額外84%的占地面積，才能達(dá)到相同的性能水平，也就是說(shuō)功耗必然也更高”，“而Imagination達(dá)到和高通相當(dāng)?shù)男阅埽谛酒娣e和功耗方面都要小得多。”即便是達(dá)到175%的性能水平，占地面積和能耗依然更小。2Woesmc

這個(gè)數(shù)據(jù)當(dāng)然是非常好看的，不過(guò)實(shí)際上這種對(duì)比可能并不公平，因?yàn)橐环矫鍱xynos 9820和驍龍855在制造工藝上就有差別，而且G76也并非Arm Mali最新的GPU IP。今年年中，Arm就在Computex大會(huì)上宣布了Mali G77的問(wèn)世。推測(cè)A-Series的實(shí)際GPU芯片產(chǎn)品至少也要2020年才能面市，所以A-Series首波真正要應(yīng)戰(zhàn)的應(yīng)該是Arm Mali G77，以及高通剛剛發(fā)布的Adreno 650。2Woesmc

好在Mali G77在宣傳中提到性能密度（performance density）相比G76也就提升為30%；而高通則宣稱Adreno 650性能提升25%；就Imagination公布的數(shù)字來(lái)看，A-Series即便與這兩者同場(chǎng)競(jìng)技也完全有充沛的余力一戰(zhàn)，而且基本是無(wú)壓力的狀態(tài)，主體上還是要看Imagination令I(lǐng)P實(shí)體化的速度和表現(xiàn)。2Woesmc

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Imagination PowerVR產(chǎn)品執(zhí)行副總裁Steve Evans2Woesmc

為什么“性能暴漲”？

那么達(dá)成這種性能暴漲的原因是什么？Imagination PowerVR產(chǎn)品管理和技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)高級(jí)總監(jiān)Kristof Beets在接受我們采訪時(shí)，首先提到的就是“完全重構(gòu)的ALU（算術(shù)邏輯單元），我們對(duì)其進(jìn)行了大量精簡(jiǎn)，現(xiàn)在其內(nèi)部就是相當(dāng)簡(jiǎn)單、干凈的MAD管線（MAD是指乘法累加單元）”，執(zhí)行單元從過(guò)去的2個(gè)MAD單元，變?yōu)楝F(xiàn)在的1個(gè)MAD（而且還拋棄了Furian架構(gòu)中的MUL乘法單元），也就是說(shuō)每個(gè)時(shí)鐘周期單條管線的執(zhí)行能力實(shí)際是下降的——這也是ALU拓寬的重要前提。2Woesmc

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A-Series在架構(gòu)上也因此有了“128條ALU管線同時(shí)并行”，也就是128-wide ALU。128線程寬度是什么概念呢？早前的Rogue架構(gòu)采用的是32線程寬度wavefront（wavefront是GPU代碼的最小可執(zhí)行單元，SIMD過(guò)程中數(shù)據(jù)處理的最小單元，在所有線程中同時(shí)執(zhí)行同一指令，Nvidia稱其為warp），不過(guò)單個(gè)SIMD僅支持16-wide；Furian架構(gòu)則真正加寬到了32-wide，即單個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行32-wide wavefront。2Woesmc

作為對(duì)比，Arm Mali G77的SIMD寬度是16-wide，這還是相較G76的一倍拓寬。所以A-Series單就ALU結(jié)構(gòu)來(lái)看，顯然是獨(dú)占鰲頭的。這也表明Imagination真正開(kāi)始從指令級(jí)并行徹底轉(zhuǎn)往線程級(jí)并行（TLP），實(shí)現(xiàn)ALU的更高利用率。這么做理論上能夠極大提升性能密度。Beets補(bǔ)充說(shuō)由于管線精簡(jiǎn)，“compiler也大幅簡(jiǎn)化了，它只需要在管線中找乘法累加實(shí)現(xiàn)100%運(yùn)算即可，架構(gòu)中也更容易實(shí)現(xiàn)高利用率，是設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)性能密度和能效提升的重要組成部分。”2Woesmc

不過(guò)有這么寬的ALU，如何改進(jìn)整個(gè)架構(gòu)的前端，去喂飽這么寬的執(zhí)行單元就成為一個(gè)問(wèn)題了。前端調(diào)度效率低的話，這么寬的ALU管線只會(huì)出現(xiàn)大量閑置，以及效率的下降。2Woesmc

針對(duì)這部分，Beets在演講著重介紹了data master（數(shù)據(jù)管理）——各種不同的data master將工作負(fù)載分配到GPU中去，比如有Geometry Data Master負(fù)責(zé)幾何數(shù)據(jù)管理；還有2D Data Master、3D Data Master，以及Compute Data Master（負(fù)責(zé)通用型計(jì)算數(shù)據(jù)管理）。這些不同的data master基于內(nèi)存的命令隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)任務(wù)負(fù)載進(jìn)入GPU。[!--empirenews.page--]2Woesmc

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比如3D Data Master，還執(zhí)行一些其他的固定功能預(yù)處理，包括HSR（隱面消除，是GPU的核心技術(shù)之一）、針對(duì)shader的工作負(fù)載生成。隨后進(jìn)入到“Triangle Task Merging”（三角形合并）——Beets表示這是一個(gè)關(guān)鍵模塊；PDS（Programmable Data Sequencer，可編程數(shù)據(jù)定序器）再對(duì)資源進(jìn)行分配管理，為工作負(fù)載和管理任務(wù)預(yù)留寄存器空間——這個(gè)組件能夠針對(duì)未來(lái)的線程從cache中預(yù)取數(shù)據(jù)。2Woesmc

接下來(lái)是指令scheduler（調(diào)度器）和decoder（解碼器），分發(fā)解碼后才正式進(jìn)入到執(zhí)行單元。然后就是128-wide的ALU了，這里值得一提的是，在主ALU管線之外還有一個(gè)副ALU線路方案（Secondary ALU），如上圖所示。這部分管線僅有主ALU管線1/4的寬度，每周期并行執(zhí)行32個(gè)線程，不過(guò)有一些更為復(fù)雜的指令，執(zhí)行任務(wù)包括各種操作與迭代、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、超越指令等。Beets表示，在更低的速率上工作，是基于對(duì)真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景各種工作負(fù)載所做的權(quán)衡。“針對(duì)ALU結(jié)構(gòu)，我們分析了大量應(yīng)用，去理解其中的平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最高的效率。”2Woesmc

彈性化擴(kuò)展

以上是對(duì)單個(gè)ALU簇的大致理解，也是A-Series獲得性能暴漲的主要原因。我們往更高層級(jí)看一看其架構(gòu)變化。在多年前的Rogue架構(gòu)分享中，Imagination曾有一度將每個(gè)USC（Unified Shading Cluster）算作一個(gè)核心。到A-Series看來(lái)，大概已經(jīng)不能這么算了，因?yàn)槠湫阅軘U(kuò)展方式比較“模塊化”。2Woesmc

前文談到的這樣一個(gè)主體128-wide ALU管線實(shí)際就是一個(gè)USC。這樣一個(gè)USC，加上周邊的固定功能單元，比如TPU（紋理處理單元）、HSR（隱面消除）、各種針對(duì)不同數(shù)據(jù)的管線（如針對(duì)幾何數(shù)據(jù)處理、光柵處理、混合處理等），以及可實(shí)現(xiàn)更高層級(jí)共享的cache，也就共同組成了一個(gè)真正意義上的“核心”，只不過(guò)這個(gè)核心比較大型。下面這張圖就是一個(gè)完整的核心，在A-Series的彈性架構(gòu)中構(gòu)成真正的、完整的一個(gè)IP方案。2Woesmc

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在AXM 8-256方案中，這樣的一個(gè)GPU“核心”內(nèi)部有一個(gè)ALU簇（即一個(gè)USC），一個(gè)TPU紋理處理單元，以及其他專(zhuān)用單元。而在更高配置的AXT 16-512產(chǎn)品中，一個(gè)“核心”則包含了兩個(gè)128-wide的ALU簇（達(dá)成每個(gè)時(shí)鐘周期512次浮點(diǎn)運(yùn)算），兩個(gè)TPU（達(dá)成每個(gè)時(shí)鐘周期采樣16個(gè)雙線性過(guò)濾texel）。2Woesmc

作為對(duì)比，Mali G77標(biāo)稱每個(gè)時(shí)鐘周期 64 FLOPs、2 texels，也就是說(shuō)一個(gè)AXM 8-256核心就相當(dāng)于8個(gè)Mali G77核心的性能水平。這其實(shí)也表明了Mali仍在走GPU的小核心、多核心路線，而Imagination在走寬核心路線。2Woesmc

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而如果是性能更高的AXT 32-1024，就是將這樣一個(gè)GPU核心“復(fù)制”一份，實(shí)現(xiàn)性能翻番；那么達(dá)到最高配的AXT 64-2048實(shí)際上就是四個(gè)這樣的核心。與此同時(shí)，針對(duì)各種單元的調(diào)度和監(jiān)控，有一個(gè)小型的固件處理器（firmware processor），這一點(diǎn)將在后文中進(jìn)一步提及。2Woesmc

Beets說(shuō)這樣的彈性架構(gòu)，可以方便地選擇性能提升，或者通過(guò)減少并行管線、紋理單元的方式，實(shí)現(xiàn)符合自身應(yīng)用所需的配置。2Woesmc

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尤為值得一提的是，他特別列舉了各種操作類(lèi)型在流經(jīng)GPU時(shí)的全套邏輯。比如上面這張圖就是幾何圖形處理過(guò)程（geometry processing flow）的例子，綠色模塊表示的是需要處理這些數(shù)據(jù)和操作所涉及的模塊，箭頭則表示整個(gè)流程方向：GPU獲取到內(nèi)存中的命令結(jié)構(gòu)，Geometry Data Master首先檢查內(nèi)存中的命令隊(duì)列，獲取命令并將工作負(fù)載推到GPU內(nèi)部；隨后讀取幾何圖形，各種各樣的三角形就會(huì)填充到cache中，再進(jìn)入幾何圖形管線（geometry pipeline），之后流經(jīng)ALU，返回的結(jié)果還需要進(jìn)入到Tiling Engine（因?yàn)镮magination的GPU IP是典型的Tile-based Rendering基于塊渲染的架構(gòu)），將這些三角形轉(zhuǎn)換至應(yīng)用于屏幕不同的tile區(qū)域，最終輸出到內(nèi)存。[!--empirenews.page--]2Woesmc

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不同類(lèi)型的操作，整個(gè)流程及涉及的模塊會(huì)有差別，比如像素處理對(duì)應(yīng)3D Data Master，后續(xù)要做隱面消除、計(jì)算像素渲染等；還有比如一些內(nèi)部操作（housekeeping operations）、2D操作等等。上圖是像素處理流程（Pixel Processing Flow），以紫色示意。2Woesmc

全棧并發(fā)的HyperLane技術(shù)

以上提到的這些各類(lèi)別操作，可以通過(guò)一種名為“HyperLane”的技術(shù)做硬件級(jí)并行，這也是Imagination這次隨同A-Series GPU IP發(fā)布的一種技術(shù)。這種技術(shù)對(duì)內(nèi)存做完全隔離，多任務(wù)同時(shí)提交給GPU，實(shí)現(xiàn)GPU的多任務(wù)執(zhí)行，或者說(shuō)GPU硬件的“全棧并發(fā)”。典型的比如說(shuō)圖形計(jì)算和AI計(jì)算同時(shí)進(jìn)行。2Woesmc

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實(shí)際針對(duì)前文提到的各種不同類(lèi)型的操作，HyperLane可將GPU的所有任務(wù)負(fù)載切分成（subdivide）幾份，這其中不僅包括了物理層面的隔離切分（模塊層面的并發(fā)），還包括按照時(shí)間切分做負(fù)載資源切換。不同的Data Master可以同時(shí)保持活躍狀態(tài)，在整個(gè)GPU硬件資源之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)的工作執(zhí)行，每個(gè)時(shí)鐘周期不同的模塊可以執(zhí)行不同的任務(wù)，ALU可以做Compute操作、像素操作、幾何圖形操作、2D操作等。2Woesmc

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多種顏色表示HyperLane激活的多種操作正在同時(shí)進(jìn)行2Woesmc

另外，HyperLane還有優(yōu)先級(jí)機(jī)制，Evans說(shuō)：“比如有客戶希望，在同時(shí)執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，確保圖形計(jì)算性能不會(huì)受到AI工作負(fù)載的影響，那么就可以調(diào)高圖形計(jì)算優(yōu)先級(jí)，即便芯片正在處理復(fù)雜的AI任務(wù)，圖形性能也能被保護(hù)起來(lái)。”這部分操作需要借用到這次IP架構(gòu)中的固件處理器（即前文提到的firmware processor）。2Woesmc

HyperLane技術(shù)包含了動(dòng)態(tài)的8路切分（eight way split/multi-tasking），也就是至多8條hyperlane。“所有工作同時(shí)進(jìn)行，在硬件層面完整隔離和實(shí)現(xiàn)虛擬化，硬件級(jí)別的高級(jí)調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)靈活性。”2Woesmc

HyperLane的一個(gè)副產(chǎn)品是內(nèi)容保護(hù)，每條hyperlane都是隔離的，彼此之間的內(nèi)容就能實(shí)現(xiàn)隔離。Evans說(shuō)：“比如有個(gè)流視頻應(yīng)用，帶DRM，那么內(nèi)容在整個(gè)GPU中都是完全隔離起來(lái)的，在多任務(wù)環(huán)境中受到保護(hù)。”這也算是種安全防護(hù)方案了。2Woesmc

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Imagination PowerVR產(chǎn)品管理和技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)高級(jí)總監(jiān)Kristof Beets2Woesmc

更多架構(gòu)變化

我們認(rèn)為，這次GPU IP改進(jìn)中的一個(gè)亮點(diǎn)應(yīng)該就是前文多次提到的固件處理器（firmware processor）了（似乎還是RISC-V架構(gòu)）。即GPU內(nèi)部有個(gè)小型的微控制器，它位于全局最高層級(jí)，完全可編程，以實(shí)現(xiàn)GPU整體任務(wù)執(zhí)行的靈活性。“相關(guān)數(shù)據(jù)流、執(zhí)行、優(yōu)先級(jí)等各種GPU內(nèi)部的活動(dòng)，任何事件、任何決策，都通過(guò)固件處理器來(lái)控制和決定。這樣一來(lái)就大大減輕了CPU的工作，而且還更有彈性。”2Woesmc

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一般來(lái)說(shuō)，GPU的這部分工作是由CPU驅(qū)動(dòng)執(zhí)行的，而Imagination則把這個(gè)活兒攬到了自己手里。這項(xiàng)改進(jìn)似乎在Imagination的宣傳中成效還挺大。典型的就是它能夠應(yīng)用于GPU更好的DVFS調(diào)節(jié)（動(dòng)態(tài)電壓平率調(diào)整）——這項(xiàng)工作原本是由內(nèi)核GPU驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)的（所以以后驅(qū)動(dòng)更新都是寫(xiě)入到這枚處理器固件中？）。Beets提到：“固件處理器能夠全面感知GPU核心中發(fā)生的一切，這對(duì)于調(diào)度機(jī)制很有幫助，它甚至可以用來(lái)幫助開(kāi)發(fā)者理解，如何獲得GPU的更多性能。”2Woesmc

“如果我們能夠了解GPU的工作調(diào)度、優(yōu)先級(jí)，查看所有的參數(shù)，那么就能夠知道何時(shí)需要更高的頻率，或者可以在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)降低頻率。為此，我們的固件中有大量直接的GPIO信號(hào)回寫(xiě)，針對(duì)功耗控制做同步。GPU直接寫(xiě)回給系統(tǒng)到底發(fā)生了什么，這比CPU快多了。這樣一來(lái)就能實(shí)現(xiàn)更出色的DVFS算法，可了解工作負(fù)載甚至預(yù)測(cè)所需的頻率。”[!--empirenews.page--]2Woesmc

這枚小型處理器，還有一些特別的工作場(chǎng)景，比如說(shuō)“如果GPU執(zhí)行出現(xiàn)問(wèn)題，我們可以通過(guò)固件記錄有關(guān)GPU的信息，快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題在哪里?？刂偏@取信息，寫(xiě)回到內(nèi)存，給予我們?cè)贕PU真實(shí)應(yīng)用中debug的能力，而不是通過(guò)仿真去進(jìn)行。這是分析問(wèn)題非常出色的工具，如果應(yīng)用在汽車(chē)系統(tǒng)中，還能進(jìn)行錯(cuò)誤分析。”2Woesmc

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除此之外，A-Series在架構(gòu)層面還有一些比較重要的變化，體現(xiàn)在紋理單元上（Texturing Unit），相關(guān)于將圖像放到屏幕上的。比如說(shuō)L0 cache的位置發(fā)生了變化，新架構(gòu)的位置是在處理與線性過(guò)濾階段之間。原本Rogue架構(gòu)中，包括紋理解壓（texture decompression）、gamma、YUV轉(zhuǎn)換等操作都是在L0 cache之后進(jìn)行的，這樣一來(lái)某些相同的任務(wù)會(huì)被多次重復(fù)執(zhí)行處理。而L0 cache位置調(diào)整后，可儲(chǔ)存處理階段時(shí)候的輸出，數(shù)據(jù)可復(fù)用——多項(xiàng)異性過(guò)濾的時(shí)候，texel不需要再重復(fù)采樣。2Woesmc

還有針對(duì)一些陳年舊算法的改進(jìn)，比如說(shuō)各項(xiàng)異性過(guò)濾（anisotropic filtering）以前一直是基于DirectX的——早年Imagination有參與過(guò)桌面GPU市場(chǎng)混戰(zhàn)，當(dāng)時(shí)這項(xiàng)特性自然是緊跟微軟的參考算法的。所以這次“我們徹底重構(gòu)了紋理采樣方式”，“現(xiàn)在更加不依賴于角度（more angel-independent），采樣更少但實(shí)際（各項(xiàng)異性過(guò)濾）質(zhì)量更高。”這種算法的提升，實(shí)質(zhì)也是減少帶寬、增加能效的重要方案。”2Woesmc

此外，Rogue架構(gòu)在合并（blending）操作上用的是shader。更早之前這種操作會(huì)有個(gè)專(zhuān)用單元去執(zhí)行，Beets說(shuō)Rogue采用軟件的方式來(lái)執(zhí)行合并操作雖然具備了很大彈性，而且節(jié)省空間，但這樣一來(lái)系統(tǒng)會(huì)復(fù)雜化。“由于合并操作（shading a blending）越來(lái)越復(fù)雜，我們還是需要額外的指令來(lái)更高效地執(zhí)行合并操作，所以A-Series又回歸了專(zhuān)用合并單元。這樣可以釋放shader周期，減少數(shù)據(jù)搬運(yùn)量。”2Woesmc

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最后值得一提的是AI Synergy，實(shí)際也是本次Imagination技術(shù)發(fā)布的重點(diǎn)，不過(guò)它的實(shí)質(zhì)是讓A-Series GPU與Imagination的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)核NX NNA產(chǎn)品做協(xié)同的，在GPU和AI專(zhuān)核之間實(shí)現(xiàn)AI負(fù)載的共享——GPU可以負(fù)責(zé)模型更多可編程層面的工作，NNA則針對(duì)全連接層處理的固定單元做任務(wù)處理。這部分不是我們針對(duì)圖形計(jì)算要探討的重點(diǎn)。2Woesmc

搭建生態(tài)是當(dāng)務(wù)之急

實(shí)際上，還有一些特性是Imagination并沒(méi)有著墨于A-Series的，比如當(dāng)代GPU比較常見(jiàn)提升帶寬效率的framebuffer圖像壓縮技術(shù)。Imagination的壓縮方案名為PVRICv4，不過(guò)這套方案的最新版本實(shí)際已經(jīng)在Series 9產(chǎn)品中得以應(yīng)用。針對(duì)有損與無(wú)損壓縮有單獨(dú)的管線。Beets這次說(shuō)Imagination持續(xù)加強(qiáng)了其HDR壓縮率。2Woesmc

就這些技術(shù)來(lái)看，的確可以認(rèn)為是Imagination近15年來(lái)“最重要的發(fā)布”，它已經(jīng)充分凸顯了Imagination做策略轉(zhuǎn)變的決心，而且至少就Imagination自己的紙面數(shù)據(jù)來(lái)看，在能力上是優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的。不過(guò)這并不能表明Imagination未來(lái)就可以在GPU市場(chǎng)上輕易獲勝。2Woesmc

開(kāi)發(fā)者生態(tài)此時(shí)變得極其重要，究竟有多少客戶會(huì)采用A-Series GPU IP？這和生態(tài)的成熟度、市場(chǎng)價(jià)值有很大關(guān)聯(lián)。2Woesmc

針對(duì)開(kāi)發(fā)者軟件部分，Imagination也下了一番功夫，包括跨操作系統(tǒng)，對(duì)各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)API的支持，對(duì)各種游戲引擎的完整支持。2Woesmc

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面向開(kāi)發(fā)者的有一項(xiàng)特性值得一提，即如上圖所示，Imagination為開(kāi)發(fā)者構(gòu)建了“heatmap”：“很多開(kāi)發(fā)者都在苦苦進(jìn)行性能優(yōu)化，尤其是圖形計(jì)算方面?；蛟S性能計(jì)數(shù)器（performance counter）會(huì)告訴你ALU限制、紋理限制，但對(duì)你的幫助其實(shí)真的不大，所以我們?cè)黾恿艘粋€(gè)新特性，生成圖形計(jì)算畫(huà)面的熱圖（heatmap），它會(huì)告訴你GPU在屏幕上的某個(gè)tile上面花了多長(zhǎng)時(shí)間做渲染。我們的工具要做到這一點(diǎn)很容易。開(kāi)發(fā)者能夠很方便地搞清楚某些tile的渲染開(kāi)銷(xiāo)很大，花了最多的shader周期、最多的帶寬等等，這樣一來(lái)就能真正幫助開(kāi)發(fā)者獲得性能上的優(yōu)化。”這其中的實(shí)現(xiàn)似乎與硬件上的固件處理器也有關(guān)系。[!--empirenews.page--]2Woesmc

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Evans勾勒了來(lái)年的產(chǎn)品路線圖，2020年是B-Series，2021年C-Series，包括2022年的D-Series，要比今年的A-Series性能提升90%。光線追蹤架構(gòu)也即將到來(lái)，“我們也在開(kāi)發(fā)新領(lǐng)域的圖形計(jì)算方案，圍繞光線追蹤（ray tracing），移動(dòng)領(lǐng)域的光線追蹤架構(gòu)，作為技術(shù)做授權(quán)方案，未來(lái)我們很快在GPU中引入光線追蹤。”2Woesmc

Imagination當(dāng)前面臨的局勢(shì)并不算很好，尤其是在主流手機(jī)SoC制造商普遍傾向于采用自研GPU IP的情況下。Furian架構(gòu)在推出后就沒(méi)有在市場(chǎng)上激起火花，這可能是A-Series在較快的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的原因。至少A-Series的確比過(guò)去更理想，也是Imagination很重要的轉(zhuǎn)型之作。2Woesmc

我們?cè)诨顒?dòng)現(xiàn)場(chǎng)看到了Imagination的一些合作伙伴前來(lái)站臺(tái)，包括全志科技、睿悅信息、紫光展銳等，看起來(lái)Imagination現(xiàn)如今的重要市場(chǎng)已經(jīng)放到了中國(guó)。尤其在獲得中資背景以后，其中的合作自然水到渠成，也是在當(dāng)前國(guó)際環(huán)境下一個(gè)雙贏的局面。即便如今的手機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)不是當(dāng)年Imagination叱咤風(fēng)云的時(shí)代了，行業(yè)如今的發(fā)展重心本來(lái)就在偏移，面向更多應(yīng)用領(lǐng)域的GPU、AI產(chǎn)品卻也充滿機(jī)遇。2Woesmc

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